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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

COORDINACIÓN DE PROTECCIONES PARA PUESTA EN SERVICIO DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE 20 MVA

PROYECTO DE GRADO PRESENTADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICISTA

Postulante: Carvajal Rodríguez Víctor Hugo Tutor: Ing. Miguel Ángel Catacora Soria

LA PAZ –BOLIVIA MAYO 2019

PERFIL Tema:

COORDINACIÓN DE PROTECCIONES PARA PUESTA EN SERVICIO DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE 20 MVA

Modalidad de Graduación: Proyecto de Grado

Mayo 2019

A. TITULO DEL PERFIL:

COORDINACIÓN DE PROTECCIONES PARA PUESTA EN SERVICIO DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE 20MVA

B. DATOS REFERENCIALES DEL PERFIL:

1. Áreas de Conocimiento. Sistemas eléctricos de potencia (ELT- 286) Máquinas de corriente alterna II (ELT- 270) Protección de sistemas eléctricos (ELT- 292) Subestaciones eléctricas de potencia (ELT- 298)

2. Nombre del Postulante. Carvajal Rodríguez Víctor Hugo

3. Nombre del Tutor. Ing. Miguel Ángel Catacora Soria

4. Institución donde se desarrolla el Proyecto de Grado. Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería

C. CONTENIDO:

1. ANTECEDENTES. El año 2015 el transformador de potencia de la subestación Huaji debido a un cortocircuito en las espiras sale de servicio y deberá ser remplazado por uno nuevo, para continuar con el servicio se utiliza un transformador de repuesto de las mismas características para dar disponibilidad a la generación de la unida Huaji 1. En el año 2016 la compañía COBEE.SA (Compañía Boliviana de Energía Eléctrica) adquirió un transformador nuevo que será el reemplazo definitivo de la subestación Huaji 1, es por lo tanto que se deberá coordinar sus protecciones y cumplir las condiciones para la puesta en servicio del transformador de potencia nuevo.

2. JUSTIFICACION DEL PROYECTO DE GRADO. El comportamiento de la protección juega un papel preponderante en la propagación de fallas y perturbaciones. Para lograr despejar las fallas de forma selectiva así no afectar a los componentes del sistema, es decir, sacar de servicio mediante operación de la protección respectiva, solo la línea o instalación fallada. Al tratarse de un transformador de potencia nuevo se coordinará las protecciones del mismo bajo las normas operativas Nro. 11, 17 y 30 del Comité Nacional de Despacho de carga (CNDC) y estándares internacionales. Es importante que se cumpla los objetivos de diseño de los sistemas de protección para el transformador de potencia.

3. ALCANCE DEL PROYECTO DE GRADO.  El proyecto tomará como ámbito de estudio un transformador de 20 [MVA] de propiedad de COBEE y será instalada en la subestación Huaji 1.  El proyecto realizara el análisis de coordinación de protecciones para un transformador de 20[MVA], bajo la norma operativa aprobada por la CNDC y estándares internacionales.  Se realizará la simulación mediante software especializado de la coordinación de protecciones, análisis de estabilidad y corto circuito del transformador de potencia.  Análisis de las protecciones propias del transformador como por ejemplo relé Buchoolz, relé de temperatura y relé alivio de presión.

 Análisis de pruebas eléctricas al transformador de potencia como ser factor de potencia y capacitancia, resistencia de aislación corriente de excitación etc.  Análisis de resultados de las pruebas de aceite realizadas en laboratorio de fábrica.

4. PROBLEMAS.

4.1. PROBLEMA GENERAL. Coordinar adecuadamente las protecciones del transformador de potencia con otros agentes dentro el área de influencia bajo normativas del CNDC Y estándares internacionales para puesta en servicio.

4.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS.  Para la puesta en servicio del transformador no solamente se deberá coordinar sus protecciones, si no también presentar pruebas del transformador de laboratorio y de campo.  Con ayuda de las curvas características de los relés lograr que se produzca una operación selectiva.  Reconocer las protecciones primarias y de respaldo para un transformador de potencia.

5. OBJETIVOS.

5.1. OBJETIVO GENERAL.  Analizar y ejecutar la coordinación de protecciones para un trasformador de 20 [MVA] de la empresa COBEE, y coordinar con agentes del área de influencia.

5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.  Determinar el funcionamiento y la operación de cada uno de los elementos de protección que se utilizara en el transformador de 20 [MVA].  Analizar la coordinación implementada de las protecciones del transformador de 20 [MVA]. (simulación de las protecciones en DIgSILENT)  Simular fallas para observar comportamiento del transformador y agentes del área de influencia.

 Proteger el transformador debido a las perturbaciones que ocurre en el sistema de potencia.  Proteger al transformador de fallas propias.

6. MARCO TEORICO Y CONTEXTUAL.

6.1. NORMAS OPERATIVAS

Norma operativa Nro.11 Según la norma operativa Nro.11 (Condiciones técnicas para la incorporación de nuevas instalaciones al SIN) Resolución -Autoridad de Electricidad- AE Nro321/2016 Definir las condiciones que deben cumplir las empresas eléctricas y consumidores no regulados para que el comité nacional de despacho CNDC autorice la incorporación al Sistema Interconectado Nacional (SIN) y la operación comercial de nuevas instalaciones.

Norma operativa Nro.17 Según la norma operativa Nro. 17 (Protecciones) Resolución AE Nro.084/2010. Todo agente propietario de instalaciones de generación, transmisión, subtransmisión y distribución que integren al SIN, están obligados a incorporar equipos de protección y a coordinar la operación de los mismos equipos de protección de otros agentes dentro su área influencia. En lo que respecta a esta obligación el CNDC comunicara que agentes deben coordinar sus protecciones con otros agentes.

Norma operativa Nro.30 Según la norma operativa Nro. 30 (Requisitos técnicos mínimos para proyectos de generación y transmisión) Resolución AE Nro.422/2017. Establecer lineamientos técnicos mínimos para el diseño de nuevos proyectos de generación, transmisión y grandes consumidores que sean incorporados al SIN y detectar oportunamente las modificaciones requeridas en instalaciones existentes o reemplazo de equipos que resulten de su incorporación.

6.2. EQUIPOS INVOLUCRADOS.

TRANSFORMADOR DE POTENCIA.

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Marca: WEG Capacidad: 14/17/20 MVA Tipo: HC/OP/OPTR-D Frecuencia: 50 Hz Desplazamiento Angular: YN, d1 Alta tensión: 115kV (+4x2.5%). Baja tensión: 6.9 kV

RELES DE PROTECCIÓN. RELE DE PROTECCION DE TRANSFORMADOR SIEMENS 7UT612. RELE DE PROTECCION DE TRAFO BECKWITH M-3311.

6.3. ÍNDICE DEL TEMARIO TENTATIVO: 1. DESGLOSADO EN TEMAS Y SUBTEMAS

CAPITULO I 1. INTRODUCCIÓN. 2. ANTECEDENTES. 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 4. OBJETIVOS. 5. JUSTIFICACIÓN.

CAPITULO II 1. FILOSOFIA DE PROTECCIONES DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA. 2. CONDICIONES DE FALLAS MÁS COMUNES. 3. PROTECCIÓN CONTRA SOBRE CALENTAMIENTO. 4. RELE DE SOBRECORRIENTE. 5. PROTECCIÓN DIFERENCIAL DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA. 6. PROTECCIÓN PROPIAS DEL TRANSFORMADOR.

CAPITULO III 1. PRUEBAS DEL TRANSFORMADOR DE FABRICA. 

PRUEBA DE RESISTENCIA DEL DEVADO.



PRUEBA DE LA RELACION DE TRANSFORMACIÓN.



PRUEBA DE LA TENSION NOMINAL.



PRUEBA DE LA RELACION DE POLARIDAD.



PRUEBA DE LAS PERDIDAS SIN CARGA.



PRUEBAS DE AUMENTO DE TEMPERATURA.



ANALISIS DE GASES DISUELTOS.



PRUEBA DE POTENCIAL APLICADO.



PRUEBA DE IMPULSO.



PRUEBA DE POTENCIAL INDUCIDO.

2. PRUEBAS DEL TRANSFORMADOR EN CAMPO 2.1. PRUEBAS ELÉCTRICAS C.A 

FACTOR DE POTENCIA / FACTOR DE DISIPACIÓN.



CORRIENTE DE EXCITACIÓN.



RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN.



FACTOR DE POTENCIA DE BUSHINGS.



FACTOR DE POTENCIA DEL ACEITE DIELÉCTRICO.



ANÁLISIS DE REPUESTA DE FRECUENCIA.



REACTANCIA DE FUGA.

2.2. PRUEBAS ELÉCTRICAS C.C 

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.



ABSORCIÓN DIELÉCTRICA.



ÍNDICE DE POLARIZACIÓN.



TENSIÓN ESCALONADA.



PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO TIERRANÚCLEO.



RESISTENCIA DE DEVANADOS.

CAPITULO IV 1. DATOS TÉCNICOS DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE 20 [MVA]. 2. PRINCIPIOS GENERALES PARA EL AJUSTE Y COORDINACIÓN DE LAS PROTECCIONES. 3. COORDINACIÓN RELE BECKWITH M-3311. 4. COORDINACIÓN RELE SIEMENS 7UT612.

CAPITULO V (ANÁLISIS Y RESULTADOS)

CAPITULO VI 1. CONCLUSIONES. 2. RECOMENDACIONES.

BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

2. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y FUENTES DE CONOCIMIENTO:  Samuel Ramírez Castaño, Protección de sistemas eléctricos, primera edición.  S. Myers, M.Horning, J.Kelly, R.Stebbins – Guía para mantenimiento del transformador , tercera edición.  IEEE Std 1313.2-1999, “IEEE Guide for the Application of Insulation Coordination”  IEEE std. C57.12.00,” Standard for General Requirements for LiquidImmersed Distribution, Power, and Regulating Transformers”  IEEE std. C57.13.5, “Standard of Performance and Test Requirements for Instrument Transformers of a Nominal System Voltage of 115 kV and Above”  IEC 60076

 IEEE Std 1313.1-1996, “IEEE Standard for Insulation Coordination – Definitions, Principles and Rules”  www.ae.gob.bo “Normas operativas”.

7.

FIRMAS DE RESPONSABILIDAD

a. Postulante

Univ. Víctor Hugo Carvajal Rodríguez

b. Tutor

Ing. Miguel Ángel Catacora Soria