• Author / Uploaded
• Bryan Estrella

Citation preview

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE PROTECCIONES ELÉCTRICAS

Nombre: Bryan Estrella

Paralelo: GR3

Fecha: 21/07/2020

Trabajo preparatorio: Practica 4

1. Tema: MODELADO DE RELÉS DE DISTANCIA 2. OBJETIVOS:  Modelar relés de distancia e identificar sus características de operación.  Obtener las zonas naturales de protección de los relés de distancia tipo Mho y Poligonal. 3. DESARROLLO: 3.1. Consultar las características y aplicaciones de al menos tres tipos de relés de distancia, incluyendo entre ellos el tipo Mho y el tipo Poligonal. Presentar gráficas explicativas. Relevador de impedancia La característica de operación de un relé de distancia tipo impedancia está definida por el lugar geométrico sobrepuesto en el plano X (reactancia) – R (resistencia). Este lugar geométrico es circular con centro en el origen y radio igual a Z (impedancia) en ohmios. Se define este lugar geométrico, ya que el relé de impedancia no considera el ángulo entre el voltaje y la corriente que circula en los terminales del relé. Este relé operara siempre que la impedancia detectada sea menor a la impedancia de ajuste. Si Zr (impedancia de ajuste) el relé debe operar para Zr ≥ V/I o para I*Zr ≥ V El relé de impedancia opera a lo largo de todo el diámetro del lugar geométrico definido por la impedancia de ajuste, es decir el relé no actuara independientemente de cual sea la dirección de la corriente. Las desventajas de este relé son: no tiene característica direccional por lo cual actora tanto si la falla se presenta aguas arriba o aguas debajo de la ubicación del relé, su operación se ve afectada por la resistencia de falla, es sensible las oscilaciones del sistema eléctrico de potencia.

Relé direccional Este tipo de relé actúa cuando la impedancia detectada del plani X (reactacioa) – R (resistencia), estos relés utilizan en conjunto con los reles direccionales ya que característica de direccionalidad, lo cual define el geométrico de operación en una semicircunferencia.

esta a la mitad usualmente se le otorgan la lugar

La característica de operación se define con las y S2=ZrI

señales S1=KV

El área de operación de un relé direccional está Zr, lo que resulta con una diferencia de fase entre S1 y 90°.

definida por Z y S2 de menos de

Relé de Mho El relé tipo Mho es una combinación de las propiedades del relé tipo direccional y el relé tipo impedancia, la característica que prevalece para esta protección a distancia es la direccionalidad con lo cual el relé solo operara cuando se presente fallas aguas debajo del punto en el cual se encuentra ubicada esto relé; el alcance de este relé varia con el ángulo de falla. La característica de operación del relé está definida por una circunferencia (lugar geométrico dibujado en el plano X-R para los valores de Z). El lugar geométrico se obtiene a partir de la señales S1 = -kV+ZrI y S2=KV; dividiendo para KI se obtiene S1= Z+Zr/K y S2=Z. El límite para la zona de operación de este relé se define en θ = 90°, es decir que para ángulos menores a 90° los valores Z (impedancia) activan la operación del relé, El lugar geométrico será un circulo de diámetro igual a “Zr/K”.

Relé tipo poligonal Este tipo de relé a distancia posee un largo alcance para cubrir la resistencia de falla particularmente en el caso de líneas de transmisión cortas, la característica de operación para este relé esta definida por la posición de la resistencia de la línea. La característica de operación para el relé tipo poligonal se obtiene a partir de los siguientes elementos de medida: resistencia, reactancia y direccionalidad. Estas característica se obtienen a través de una combinación del os elementos de mediada. El relé tipo poligonal opera cuando se activan las tres elementos de medida con lo que se define la característica poligonal.

3.2. Realizar un resumen de las zonas naturales de operación de un relé de distancia Consultar los tiempos de operación para cada zona y las aplicaciones en las que son utilizadas Los relés de distancia se calibran en función de la impedancia de secuencia positiva, desde el punto en el cual se instala el relé hasta el punto que se va a proteger. La impedancia de una línea de transmisión es proporcional a la distancia (longitud) de esta, por esta razón se puede determinar la ubicación de una falla a partir de la posición del relé. El valor de la impedancia se obtiene de la medición de voltaje y corriente en un punto determinado del sistema con la ayuda de los transformadores de medición TPs y TCs conectados al relé. Para ajustar el valor de impedancia primaria a secundaria se usa la siguiente ecuación

Vprim Vsec ∙VTR =Zprim= Iprim Isec ∙ CTR CTR y VTR son las reacciones de transformación de los TC y TP respectivamente. Para el ajuste de relés de distancia se deben considerar los siguientes aspectos:    

Configuración del sistema asociado a la línea a proteger, incluyendo líneas adyacentes en las barras extremas. Las impedancias de secuencia positiva y negativa de la línea que se desea proteger y de las líneas adyacentes a los extremos. La longitud de la line que se desea proteger. La ubicación, los valores nominales y reactancias de los TP’s conectados al sistema.

  

Especificaciones del sistema, incluyendo alimentaciones intermedias. Relación de transformación de los TC’s y los TP’s. Tiempos de protección de circuitos adyacentes que no se encuentran incluidos en las protecciones a distancia.

Para proteger la sección de una línea de transmisión y brindar protección de respaldo a secciones remostas se utilizan tres zonas de protección en la dirección de la falla. En la mayoría de casos se realiza el ajuste del alcance de las zonas principales de protección de acuerdo a los siguientes criterios: Zona 1: La primera zona se define entre el 80% o el 85% de la impedancia de secuencia de positiva de la línea de transmisión protegida, con lo que se considera los errores de voltaje y corriente que presentan los transformadores de medición. Si se realiza ajustes mayores al 85% se debe tener cuidado que el relé no sobrepase y pueda en su zona 1 ver fallas remotas. Zona 2: En esta zonase considera el 120 % de la impedancia de secuencia positiva considerando que no debe pasarse por las segundas zonas de líneas de trasmisión adyacentes en extremos opuestos. Se manejan dos criterios:  Criterio 1: Siempre y cuando las líneas de trasmisión adyacentes sean comparables se puede proteger la línea de transmisión más corta hasta el 50% de su distancia (impedancia).  Criterio 2: Si se compara la línea que se desea proteger con sus dos adyacentes en el extremo remoto y es muy corta comparada con estas se amplía el alcance de la zona 2 según sea el caso, tomando la precaución de no sobre alcanzar el relé de tal forma que este pase por transformadores o generadores adyacentes. Zona 3: Proteger totalmente la line (100% de la longitud) más la protección total (100% de la longitud) de la línea más larga adyacente en el extremo remoto más el 25% de esta misma línea larga. En el siguiente grafico se muestran las zonas de protección del relé de distancia para un sistema eléctrico de potencia radial.

Bibliografía

[1] C. R. Mason, The art and science of protective relaying. [2] S. R. Castaño, Protección de Sistemas Eléctricos. [3] C. W. A. Cardenas, Estudio Electrico de sistemas de potencia, Quito: EPN, 2008.