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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE INGENIERIA DE EJECUCION EN ELECTRICIDAD (VESPERTINO)

Laboratorio Nº 2 Relé de Sobre Corriente de Tiempo Inverso PROTECCIONES ELECTRICAS

Integrantes: Díaz Núñez, Sergio Fuentes Machuca, José

Profesor

: Ferreira Ibaca, Cesar

Santiago, 25 de noviembre de 2011

Díaz Núñez, Sergio Fuentes Machuca, José

1.

Objetivos de la experiencia

1.1.

Conocer er aspectos constructivos de los relés de inducción de tiempo inverso, asociados a su teoría de funcionamiento.

1.2.

Conocer elementos de asociados con los circuitos de control de interruptores de poder.

1.3.

Conocer el procedimiento a seguir para realizar ajustes y obtención de las curvas características de este tipo de relé.

2.

Introducción Teórica a los Relés de sobre corriente inversa Las protecciones de sobre corriente se clasifican de acuerdo a su tiempo de operación, donde las podemos clasificar como instant instantáneas, áneas, tiempo definido y tiempo inverso. Los relés de sobre corrientes tienen por función, ordenar un cambio de estado sobre un dispositivo de desconexión que protege equipos eléctricos o personas de una sobre corriente secundaria anormal en el sistema de transmisión o distribución de energía. Estas fallas en su mayoría son el aumento de la corriente que fluye por el sistema eléctrico y en su mayoría causado por corto circuitos. Para realizar las acciones descritas anteriormente

estos

equipos

de

protección trabajan en función de un TC (Transformador de Corriente), que indica en proporciones de tensión y corriente de valores normalizados que permiten

operar,

maniobrar,

controlar y medir variables de alta potencia. Relé de de sobre corriente de inducción de tiempo inverso La discriminación de la ocurrencia de una falla se realiza por medio de los relés a

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Díaz Núñez, Sergio Fuentes Machuca, José

través de la medida de aquellas magnitudes que caracterizan el tipo de falla para el cual se desea proporcionar protección, esta medida se realiza en base a ciertos elementos cuyo principio básico de funcionamiento

proporciona

un

método

de

clasificación de los relés. En particular el relé de inducción consiste en hacer actuar en forma simultánea dos flujos magnéticos alternos desfasados sobre un elemento metálico que gira en torno a un eje. Otra forma constructiva es el denominado tipo Wattmétrico que es el principio usado en los medidores de inducción, consta de un núcleo magnético que utiliza dos juegos de bobinas. Elementos de ajuste: a) Los Taps: Es el cambio del número de vueltas de la bobina de operación por donde se hace circular la corriente (bobina del elemento de inducción) y que permite variar la sensibilidad del relé.

Los taps indican los amperes correspondiente a la corriente mínima de operación

o pick-up. Por ejemplo, para el relé IAC de General Electric los taps son: 0,5 – 0,6 – 0,8 – 1,0 1,2 – 1,5 – 2 - 1,5 – 2 – 2,5 – 3 - 4 – 5 – 6 - 4 – 5 – 6 – 8 – 10 – 12 – 16 A b) El Lever o Palanca: Es una mezcla de tres elementos de ajuste. Tensión de resorte antagónico, apertura de contactos y superficie de imán permanente enfrentada. Este permite variar el tiempo de operación del relé y físicamente es un dial mecánico graduado con números, que se gira para aumentar o disminuir la separación del contacto móvil respecto al fijo. c) Razon de reposición: Depende de la diferencia entre el torque de operación y el torque resistente y se obtiene como el cociente entre la corriente Pick-up sobre la corriente dropout, entendiendo que el pick-up es siempre mayor o igual al drop-out. Mientras más cercano a 1 sea la razón el relé es mejor.

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3.

Desarrollo de la Experiencia. gee usara en relé de sobre corriente General Electric tipo IAC 51 B8A y se verificará el ajuste de corriente orriente mínima para el TAP 4 y TD 3,, siguiendo el siguiente esquema del d circuito mostrado en la figura. figura

En esta etapa se mide las corrientes pick-up pick y drop-out out del relé que está conectado cone a una fuente de tensión variable en serie con un juego de resistencias variables. El relé r ya se encuentra calibrado en el TAP 4 y TD 3, obteniendo lo siguiente: I pu = 4,26( A)

I do = 4,16( A)

En consecuencia con la teoría se tiene que: r.r =

I pu I do

r.r =

4,26 4,16

r.r = 1,024

Como en esta sta experiencia no se consideró la medida con el cuenta ciclos podemos hacer una aproximación con las curvas características del fabricante del relé GE tipo IAC 51 B8A, donde en vista de la gráfica para una corriente Pick-up Pick up de 4,26(A) el tiempo de operación ación en el TD3 es aproximada mente de t=1,25 (seg).

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Obtener curva tiempo v/s corriente para lever 4 en TAP 4 .Graficar los

resultados

de

tiempo veces TAP (corriente).

1,25

4,26

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La segunda experiencia es verificar la operación instantánea para un ajuste ajust de pick-up en 50 A, para obtener la curva tiempo versus corriente para TAP 5 y TD 0,5, obteniendo los siguientes datos: Ipu (A)

ciclos

t (seg)

5,57

15

0,300

10,20

8,4

0,168

Sabiendo que el periodo es el inverso reciproco de la frecuencia, y si estamos es trabajando con frecuencia de f=50 (Hz) tenemos que el tiempo de operación del relé se obtiene como: 1 t =   xN º ciclos f El procedimiento de obtención como muestra la fotografía, fue manteniendo una tensión estable de 220v aplicada al circuito, circuito, donde se varía la resistencia del circuito, observando que con una resistencia de 37,2Ω 37,2 a los 15 ciclos el rele opera en Ipu=5,57A; análogamente al cambiar la resistencia a 21,9Ω 21,9 la corriente aumenta a Ipu=10,2A pero al 6

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no modificar el TAP ni el TD la protección opera a los 8,4 ciclos. Confirmando la teoría que a mayor corriente en una curva de TD es posible disminuir el tiempo de operación del relé. En la grafica se muestra la posición de los dos puntos obtenidos y su cercanía con la curva de TD=0,5 según recomendación del profesor de laboratorio.

0,30 0,17

5,57

10,2

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4.

Conclusiones De la experiencia realizada se puede concluir, que un relé de sobre corriente es un dispositivo electromecánico altamente importante, y que sus ajustes deben ser estudiados de tal manera que ésta proteja a los equipos ante una falla y además se coordine con otras protecciones, como también el respaldo en su operación sea oportuna y eficiente en la acción de despejar la anormalidad de funcionamiento del sistema eléctrico que protege. Mientras mayor sea la corriente aplicada al relé, sobre su corriente nominal, este operara más rápido, o sea en menor tiempo ya que su característica es de tiempo inverso. Principalmente por el aumento del torque aplicado a su disco de inducción que funciona bajo es principio que a mayor corriente, mayor será el flujo que lo induce y esto se refleja en la directa proporcionalidad con el torque del disco. El relé de sobre corriente es una protección muy versátil ya que cuenta con un juego de taps lo cual permite parametrizar sin mayor dificultad, y ser utilizado en un sistema eléctrico de potencia. Como inconveniente se puede mencionar, que las nuevas protecciones son

más

pequeñas, lo cual ahorra bastante espacio, además cuentan con mayor información ya sean medidas, fasores, oscilogramas, historiales de operación entre otras. Así como pueden ser operadas, ajustadas y rearmadas de forma remota por medio de protocolos de comunicación informáticos como RS232 (distancias menores a 15 metros), RS485 (distancias menores a 100 metros), MODBUS (protocolos industriales más robustos que pueden adoptar perfiles de comunicación intranet o internet), ProfiBUS, etc. El relé de sobre corriente de inducción es una protección bastante simple y de gran confiabilidad, dentro de sus ventajas podemos mencionar que: posee contactos de trip bastante robustos, no opera en falso por contaminación armónica, es de fácil parametrizar sus taps y lever, no requiere de un computador para su ajuste, reposición o

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maniobra y no utiliza una fuente de alimentación extra para su funcionamiento porque trabaja directamente con la señal medida.

6.

Bibliografía

l. Brand, J. Moncada, “Protecciones de Sistemas Eléctricos”. C. Latorre V., “Apuntes del curso Protecciones Eléctricas”. DIE USACH 2010 M. Margil A., “Protección de sistemas eléctricos de potencia”. Universidad Autónoma de Nueva León 2005 (México) M. Villarroel, “Protecciones de Sistemas eléctricos”. Universidad de La Frontera 2008 (México) General Electric Power Management.,“Time-Overcurrent Relays”. Instruccions Types (IAC51AIAC51B-IAC51R) (CANADA)

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