INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del
Relevador SEL-300G Aplicado a un Generador Síncrono.
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO ELECTRICISTA
PRESENTAN
C. DÍAZ CADENA CUAUHTLI RAÚL
C. SÁNCHEZ AGUILAR FERNANDO
ASESORES:
ING. EVARISTO VELÁZQUEZ CAZARES
ING. GUILLERMO BASILIO RODRÍGUEZ
MEXICO D.F. DICIEMBRE 2009
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LOPEZ MATEOS"
TEMA DE TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE lNGENIERO ELECTRIOSTA
POR LA OPCION DE TITULACION TESISCOLECTIVAYEXAMENORALINDNIDUAL
DEBERA(N) DESARROLLAR c. CUAlJHIURAúLDÍAZCADENA c. FERNANDOSÁNCHEZAGUIIAR
"ESTUDIO DE AJUSTE Y OPERACIÓN DE LA APLICACIÓN DEL RELEVADOR SEL-300G APLICADO A UN GENERADOR SÍNCRONO".
OBTENER UN MANUAL DEH'ALLADO DE LA OPERACIÓN Y PROCEDIMIENTO DE AJUSTE PARA UN RELEVADOR MICRQPROCESADO MULTIFUNCIONAL (SEL-300G) APLICADO AL GENERADOR SÍNCRONO DE LA GEN-TRAL ELÉCTRICA DE CICLO COMBINADO DE BAJA: CALIFORNIA (TURBINA DE VAPOR).
);> OBJETIVO. );> JUSTIFICACIÓN. );> PLANTEAMIENTO DEL. PROBLEMA. );> SITUACIÓN ACTUAL );> TEORÍA DEL GENERADO . );> PROTECCIÓN DEI..; GENE~OR );> AJUSTES DE LOS ELEMENTOS DEL RELEVADOR SEL-300G. );> PRUEBAS A LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN. );> ANÁLISIS DE RESULTADOS. );> CONCLUSIONES. );> RECOMENDACIONES FUTURAS.
A 3 DE SEPTIEMBRE DE 2010
ASESORES
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
i
A G R A D E C I M I E N T O S
En toda la experiencia adquirida en mi carrera a Nivel Superior y la
conclusión del trabajo de tesis, ha habido personas que merecen las
gracias, porque sin su valiosa aportación no hubiera sido posible éste
trabajo y también, hay quienes las merecen por haber plasmado su huella
en mi camino.
A mis padres, Félix y Felicitas, les agradezco infinitamente su apoyo, su
guía, su amor, su confianza y comprensión, que me han brindado a lo
largo de mi vida y que gracias a eso, he logrado alcanzar
satisfactoriamente mis objetivos.
A mis hermanos, Juan Luis y Jocelyn, por su cariño, por su amistad, por
sus palabras de aliento, que me ayudaron a seguir adelante.
Agradezco los comentarios y sugerencias de los sinodales de esta tesis, al
Ing. Guillermo Basilio Rodríguez, a la M. en C. Erika Virginia De Lucio
Rodríguez, por su gran aportación.
Debo agradecer de manera especial y sincera al Ing. Evaristo Velázquez
Cazares por la dirección de esta tesis y por todo el apoyo y confianza que
me brindo, para poder llevar acabo mi labor y su capacidad para guiar mis
ideas ha sido un aporte invaluable.
Quiero expresar también mi más sincero agradecimiento al Ing. Pedro
Carlos Bernal Juárez, por encima de todo, su disponibilidad y paciencia.
No cabe duda que su participación ha enriquecido el trabajo realizado y
además, ha significado el surgimiento de una sólida amistad.
Por todas estas grandes personas, que acabo de mencionar y por las que
me faltaron, les quiero decir: “Muchas gracias por todo el apoyo, tiempo,
sabiduría y amistad, que me han obsequiado”.
Cuauhtli Raúl Díaz Cadena.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
ii
Este trabajo realizado es el fruto de varios años de desarrollo académico
que me dejo con muchas experiencias no solo profesionales si no también
personales, que ayudaron a superar dificultades en este periodo de tiempo
de mi vida como estudiante, aun queda más por hacer pero quiero dedicar
estas palabras y este trabajo a quien se lo meceré.
A Dios por brindarme la oportunidad de vivir y darme la capacidad de
tomar decisiones en ciertos momentos de mi vida, además de conocer
gente que a lo largo de la carrera fueron parte importante de mi formación
profesional y personal.
Quiero expresar mi gratitud a quienes fueron mi soporte estos años, a mi
querido padre Felipe de Jesús Sánchez Pérez y a mi madre Rufina Aguilar
Flores que con su apoyo, cariño y amor fue posible terminar una profesión,
se que las palabras no bastan para agradecer tanto, pero espero que esto
sea una pequeña forma de hacerlo.
También quiero expresar mi gratitud más sincera al Ing. Evaristo
Velázquez Cazares por su paciencia, devoción, confianza y la capacidad
única que ayudo al desarrollo de este trabajo, su dirección en esta tesis fue
de vital importancia, muchas gracias!!.
Por otra parte a mis maestros y sinodales que tuvieron parte en el
desarrollo de este trabajo al Ing. Guillermo Basilio Rodríguez y a la M. en
C. Erika de Lucio Rodríguez, gracias por su apoyo y paciencia.
A lo largo de mi vida eh contado con el apoyo de mi familia, amigos y
maestros y a todos ellos solo tengo que decirles MUCHAS GRACIAS.
Fernando Sánchez Aguilar
“El agradecimiento que sólo consiste en el deseo es cosa muerta como es
muerta la fe sin obras.”
(Miguel Cervantes de Saavedra)
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
iii
Í N D I C E
Agradecimientos. i Índice. iii Índice de figuras. viii
Índice de tablas. x
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN.
I.1 Objetivo. 2 I.2 Justificación. 2
I.3 Planteamiento del problema. 3 I.4 Situación actual. 3
I.4.1 Sistemas de protección directos. 3 I.4.1.1 Fusibles. 3 I.4.1.2 Relevadores directos. 4
I.4.2 Sistemas de protección indirectos. 4 I.4.2.1 Sistemas electromagnéticos. 4 I.4.2.2 Sistemas de bobina móvil. 5
I.4.2.3 Sistemas de electrónica convencional. 5 I.4.2.4 Sistemas electrónicos digitalizados. 5
CAPÍTULO II
TEORÍA DEL GENERADOR.
II.1 Introducción. 7
II.2 Tipos de generador. 8 II.2.1 Generadores de Corriente Continua. 8
II.2.1.1 Construcción mecánica. 8
II.2.1.1.1 Estator. 8 II.2.1.1.2 Devanado del campo. 9
II.2.1.1.3 Escobillas. 9
II.2.1.2 Devanados de la armadura. 10 II.2.2 Generador de Corriente Alterna. 10
II.2.2.1 Generador síncrono básico. 10 II.2.2.2 Estructura general de la máquina síncrona. 11 II.2.2.3 Rotor de polos salientes. 14
II.2.2.4 Rotor de polos lisos. 16 II.2.2.5 Aspectos de la construcción del estator. 17
II.2.2.5.1 La carcasa. 17 II.2.2.5.2 El núcleo magnético del estator. 17
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
iv
II.3 Consideraciones generales sobre la protección de los generadores. 18
II.3.1 Conexión de generadores a un sistema de potencia. 18 II.4 Modelo de cortocircuito del generador síncrono. 20
II.4.1 Representación de componentes simétricas. 20
II.5 Decaimiento de la corriente de falla del generador. 22 II.5.1 Conexiones de redes de secuencia de fallas. 23
II.6 Prácticas de puesta a tierra del generador. 27
CAPÍTULO III
PROTECCIÓN DEL GENERADOR. III.1 Introducción. 28
III.2 Fallas en el generador. 29 III.2.1 Cortocircuitos. 29
III.2.1.1 Fallas de fase. 29 III.2.1.2 Fallas de tierra. 29 III.2.1.3 Fallas desbalanceadas. 30
III.2.2 Contactos monofásicos con tierra en redes con neutro aislado. 30
III.2.3 Fases abiertas. 30
III.3 Regímenes anormales en el generador. 31 III.3.1 Sobrecorrientes. 31
III.3.2 Oscilaciones de potencia. 31 III.3.3 Pérdida de Sincronismo. 32 III.3.4 Potencia Inversa. 32
III.3.5 Corrientes de magnetización. 33 III.3.6 Corrientes de autoarranque. 33
III.3.7 Baja Frecuencia basada en la de Rechazo de Carga. 34 III.4 Protección contra cortocircuitos y regímenes anormales. 34 III.5 Esquema de protección tradicional del generador. 36
III.6 Protección de fallas de fases del estator del generador. 38 III.7 Protección de respaldo para fallas entre fases y de línea a tierra. 38
III.8 Propiedades de la protección. 38 III.8.1 Confiabilidad. 39
III.8.2 Selectividad. 39 III.8.3 Seguridad. 39
III.9 Selección de los elementos de protección. 39
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
v
CAPÍTULO IV AJUSTES DE LOS ELEMENTOS DEL RELEVADOR SEL-300G.
IV.1 Introducción. 41 IV.2 Comunicación del relevador SEL-300G con la PC. 42
IV.2.1 Procedimiento de interfaz. 42 IV.2.2 Rasgos de prueba provistas por el relevador. 42
IV.2.3 Procedimiento de ajuste del relevador. 45 IV.3 Especificaciones del generador (turbina de vapor) y transformador principal. 45
IV.4 Elementos de distancia (21). 50 IV.4.1 Descripción del elemento. 50 IV.4.2 Descripción funcional. 52
IV.4.3 Descripción de los ajuste de los elementos Mho. 53 IV.4.4 Información necesaria. 56
IV.4.5 Recomendaciones. 56 IV.4.6 Disparo de los elementos de distancia de fase. 57
IV.5 Elementos de potencia inversa y baja potencia hacia delante. 57
IV.5.1 Descripción de los elementos. 57 IV.5.2 Descripción funcional. 57 IV.5.3 Descripción de los ajustes. 58
IV.5.4 Recomendaciones. 59 IV.5.5 Disparo de potencia inversa. 60
IV.6 Elementos de pérdida de campo (40). 60 IV.6.1 Descripción de los elementos. 60 IV.6.2 Descripción funcional. 60
IV.6.3 Cálculos de ajuste. 61 IV.6.4 Descripción de los ajustes. 62
IV.6.5 Información necesaria. 63 IV.7 Elementos de sobrecorriente de secuencia negativa (46). 63
IV.7.1 Descripción funcional. 63
IV.7.2 Descripción de los ajustes. 64 IV.7.3 Información necesaria. 65 IV.7.4 Recomendaciones. 65
IV.7.5 Disparo de sobrecorriente de secuencia negativa. 66 IV.8 Protección contra pérdida de potencial (60p). 66
IV.8.1 Descripción del elemento, de polo abierto. 66 IV.8.1.1 Recomendaciones. 66 IV.8.1.2 Descripción del elemento y funcionamiento
para lógica de polo abierto. 67 IV.8.1.3 Descripción de los ajustes. 67
IV.9 Elemento de protección a tierra al 100% del estator (64). 67 IV.9.1 Descripción de los elementos. 67 IV.9.2 Descripción de funcionamiento. 68
IV.9.3 Descripción de ajustes. 69
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
vi
IV.10 Elemento fuera de paso-esquema de blindaje sencillo (78). 69 IV.10.1 Descripción del elemento. 69
IV.10.2 Impedancia aparente durante las oscilaciones de potencia. 70
IV.10.3 Descripción funcional. 72
IV.10.4 Esquema de blindaje sencillo de los elementos fuera de paso. 72
IV.10.5 Descripción de ajustes. 74 IV.10.6 Información necesaria. 75
IV.11 Protección de frecuencia (81). 75
IV.11.1 Descripción de los elementos. 75 IV.11.2 Descripción de funcionamiento. 76 IV.11.3 Descripción de ajustes. 77
IV.11.4 Información necesaria. 77 IV.10.5 Recomendaciones. 78
IV.10.6 Disparo de baja frecuencia. 78 IV.12 Elemento diferencial (87). 78
IV.12.1 Revisión global del elemento diferencial de
porcentaje restringido. 78 IV.12.2 Ajustes para la protección del generador. 79 IV.12.3 Descripción de la operación del elemento diferencial
sin restricción y restringido 81
CAPÍTULO V PRUEBAS A LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN.
V.1 Introducción. 82 V.2 Procedimiento para manipular la Fuente Multicanal Adaptable
(SEL-AMS Adaptive Multichannel Source). 83 V.3 Conexión de una fuente de tres tensiones y tres corrientes. 85 V.4 Elemento de distancia (21). 85
V.4.1 Equipo necesario. 85 V.4.2 Conexiones de las fuentes de prueba. 86 V.4.3 Operación básica del elemento. 86
V.4.4 Pruebas de exactitud de operación de los elementos. 86 V.4.5 Pruebas de exactitud de los elementos de tiempo. 89
V.4.5.1 Prueba de exactitud del retardo de tiempo, 21P1D. 89
V.5 Elemento potencia inversa (32). 90
V.5.1 Equipo necesario. 90 V.5.2 Conexiones de la fuente de prueba. 90
V.5.3 Operación básica del elemento. 90 V.5.4 Pruebas de exactitud de los elementos de operación,
DELTA_Y=Y. 91
V.6 Elemento de pérdida de campo (40). 94
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
vii
V.6.1 Equipo necesario. 94 V.6.2 Conexión de la fuente de prueba. 94
V.6.3 Operación básica del elemento. 95 V.6.4 Prueba de exactitud del elemento de operación. 95
V.7 Elemento de secuencia negativa (46). 98
V.7.1 Equipo necesario. 98 V.7.2 Conexiones de la fuente de prueba. 98
V.7.3 Operación básica del elemento. 99 V.7.4 Prueba de exactitud de la operación del elemento. 99 V.7.5 Prueba de exactitud del elemento de tiempo. 100
V.7.5.1 Prueba de exactitud del elemento con retardo De tiempo, 46Q1D. 101 V.7.5.2 Prueba de exactitud del elemento de tiempo
inverso, 46Q2. 101 V.8 Elemento de tierra del estator al 100% (64). 103
V.8.1 Equipo requerido. 103 V.8.2 Prueba de exactitud de la operación del elemento,
64G1. 104
V.9 Elemento de fuera de paso (78) blindaje simple. 106 V.9.1 Prueba de Operación de elemento 78R1 (blindaje derecho). 108
V.9.2 Prueba de la operación de elemento 78R2 (blindaje izquierdo). 109
V.10 Elemento de sobre y baja frecuencia (81). 110 V.11 Elemento diferencial (87). 112
V.11.1 Equipo necesario. 112
V.11.2 Operación de los elementos básicos. 112 V.11.3 Prueba de la operación del elemento sin restricción
(U87P). 113 V.11.4 Prueba del valor del elemento restringido (O87P). 115
CAPÍTULO VI ANÁLISIS DE RESULTADOS.
VI.1 Conclusiones generales. 119 VI.2 Recomendaciones futuras 124
REFERENCIAS. 125
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
viii
ÍNDICE DE FIGURAS.
CAPÍTULO II
TEORÍA DE GENERADOR.
Figura II.1 Vista transversal de una máquina tetrapolar de C.C. 8 Figura II.2 Generador síncrono básico. 11 Figura II.3 Generador con rotor de polos salientes y 6 polos. 12
Figura II.4 Generador con rotor cilíndrico y 4 polos. 12 Figura II.5 Disposiciones para montaje en eje horizontal. 13 Figura II.6 Disposiciones para montaje en eje vertical. 13
Figura II.7 Tipos de generadores síncronos. 14 Figura II.8 Rueda polar. 15
Figura II.9 Esquema del generador de polos salientes. 15 Figura II.10 Rotor de polos salientes para máquina síncrona. 16 Figura II.11 Rotor de polos lisos. 16
Figura II.12 Diferentes tipos de montaje de la carcasa del generador. 17
Figura II.13 Trayectorias del flujo magnético. 18
Figura II.14 Conexión directa del generador. 19 Figura II.15 Conexión unitaria. 20
Figura II.16 Componente simétrica secuencia positiva. 21 Figura II.17 Componente simétrica secuencia negativa. 21 Figura II.18 Componente simétrica secuencia cero. 22
Figura II.19a Falla trifásica. 23 Figura II.19b Falla de fase a fase. 23
Figura II.19c Falla de una fase a tierra. 23 Figura II.19d Falla de dos fases a tierra. 24 Figura II.20 Trazo simétrico de una corriente de cortocircuito del
generador. 24 Figura II.21 Corrientes de cortocircuito del generador para una falla
trifásica con desplazamiento de C.D. 25
Figura II.22 Corriente de falla en terminales del generador. 26 Figura II.23 Prácticas de puesta a tierra del generador. 27
CAPÍTULO III
PROTECCIÓN DEL GENERADOR.
Figura III.1 Diagrama unifilar de una parte de un sistema eléctrico
de potencia que muestra la protección. 35 Figura III.2 Esquema de protección tradicional. 37
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
ix
CAPÍTULO IV AJUSTES DE LOS ELEMENTOS DEL RELEVADOR SEL-300G.
Figura IV.1 Conexión relevador-Fuente-CPU. 42 Figura IV.2 Esquema de la conexión de protección del relevador
SEL-300G al generador. 47 Figura IV.3 Diagrama de impedancias referidas al generador. 50
Figura IV.4 Características de operación de los elementos de distancia. 53
Figura IV.5 Oscilaciones estable e inestable de un SEP sencillo. 70
Figura IV.6 Relevadores para detectar condiciones fuera de paso por el uso de relevadores de distancia y relevadores de tiempo. 72
Figura IV.7 Características de operación de esquema de blindaje
sencillo. 73
CAPÍTULO V PRUEBAS A LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN.
Figura V.1 Conexión de la fuente de prueba, tres fuentes de tensión y tres de corriente. 85
Figura V.2 Región de operación de elemento 32Pn depende en la
señal del ajuste 32Pn. 93 Figura V.3 Diámetro del elemento de pérdida de campo y offset
40XD2<0. 96 Figura V.4 Conexión de prueba para la fuente de corriente
monofásica. 98
Figura V.5 Prueba del elemento 46 de tiempo-inverso. 102 Figura V.6 Conexión de tensión de neutro de prueba 64G1. 104
Figura V.7 Elemento de blindaje simple fuera de paso, diámetro y blindaje de prueba. 107
Figura V.8 Características porcentuales de las restricciones del
elemento diferencial. 113
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
x
ÍNDICE DE TABLAS
CAPÍTULO III
PROTECCIÓN DEL GENERADOR.
Tabla III.1 Frecuencia de ocurrencia de fallas. 29
Tabla III.2 Elementos de protección recomendados para los métodos de conexión a tierra de los generadores. 40
CAPÍTULO IV
AJUSTES DE LOS ELEMENTOS DEL RELEVADOR SEL-300G.
Tabla IV.1 Teclas del comando de edición, SET. 44
Tabla IV.2 Datos generador 46 Tabla IV.3 Datos del transformado principal. 46 Tabla IV.4 Simbología utilizada. 48
Tabla IV.5 Palabras en bits del relevador. 66 Tabla IV.6 Palabras en bits del relevador. 67
CAPÍTULO V PRUEBAS A LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN.
Tabla V.1 Resumen de la señal de prueba del elemento de potencia
inversa. 92
Tabla V.2 Modificación de la corriente de prueba, factores de prueba. 114 Tabla V.3 Lógica de Disparo Recomendada. 118
CAPÍTULO VI
ANÁLISIS DE RESULTADOS. Tabla VI.1 Resumen General de los elementos de protección. 120
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
1
C A P Í T U L O I
I N T R O D U C C I Ó N
En este capítulo se menciona el objetivo de este proyecto, así como la
justificación para realizarlo, mencionando que problema hay de no usar
un esquema de protección adecuado y de la ventaja de usar lo último en
tecnología de relevadores, además se da una breve explicación de lo que
antes se utilizaba en la industria así como las modificaciones que se le
hicieron, hasta llegar a lo que son ahora, los relevadores microprocesados
multifuncionales.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
2
I.1 OBJETIVO.
Obtener un manual detallado de la operación y procedimiento de ajuste
para un relevador microprocesado multifuncional (SEL-300G) aplicado al
generador síncrono de la Central de Ciclo Combinado de Baja California
(turbina de vapor).
I.2 JUSTIFICACIÓN.
Siendo el generador la parte fundamental de los sistemas eléctricos de
potencia, resulta primordial un servicio de calidad de energía.
En los últimos años los relevadores multifuncionales microprocesados han
demostrado su eficacia trayendo consigo beneficios en tiempo y en dinero,
ya que los circuitos son protegidos adecuadamente y solo salen en caso de
falla; este relevador elimina los eventos anormales en tiempos sumamente
cortos, evitando daño al equipo de potencia.
Con la aparición de los relevadores microprocesados con multifunciones,
se tiene la facilidad que todas las funciones de protección están en el
mismo relevador, logrando con esto una disminución de espacio
considerable en la industria, ya que por ser microprocesados, el resultado
de su fabricación es que se obtiene un relevador multifuncional pequeño,
disminuyendo considerablemente con esto el espacio ocupado en un
tablero.
Con el conocimiento de este estudio, las industrias que usen generadores
podrán tener una mejor protección en sus equipos, además de que puede
representar menos problemas para su lugar de trabajo y también con esta
nueva información que se plantea obtener se obtendrá una herramienta en
lo académico ya que existirán problemas y sus soluciones respectivas
planteados para las diferentes situaciones que se puedan dar en el
generador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
3
I.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Las fallas eléctricas en un sistema, son uno de los problemas que más
preocupa a un ingeniero eléctrico sobre todo en los elementos principales
que componen al Sistema Eléctrico, para ello se crean dispositivos o
artefactos para la protección, tanto del usuario como del equipo que se
emplea en el sistema eléctrico.
Estos dispositivos protegen de daño contra alguna falla o régimen anormal
a los aparatos eléctricos son conocidos como relevadores y existen
diferentes tipos de ellos para respectivas fallas y/o condiciones anormales
en el generador, por lo tanto, con anterioridad existía un relevador para
cada función de protección, lo cual implicaba un mayor espacio ocupado
en tableros (de dos a tres tableros para los relevadores).
Con respecto a lo anterior los relevadores eran de diferentes fabricantes y
es por ello que cada uno contaba con una vida útil o tiempo de
mantenimiento diferente, por consecuencia implica un mayor gasto para el
usuario tener demasiados relevadores en operación.
I.4 SITUACIÓN ACTUAL.
I.4.1 Sistemas de protección directos.
Los sistemas de protección directos son aquellos sistemas donde el
elemento de medición es el mismo que el de corte (o está incorporado a él)
y la magnitud que se debe controlar se aplica a la protección, sin ningún
tipo de transformación.
Estos sistemas se subdividen en dos tipos:
a) Fusibles.
b) Relevadores directos.
I.4.1.1 Fusibles.
Es un sistema simple y económico que elimina elevadas corrientes de
cortocircuito en tiempos inferiores a los 5ms, con ello evita que la corriente
llegue a su valor máximo. Las desventajas que tiene este sistema de
protección son: poca precisión, bajo poder de corte, envejecimiento, etc.
Por esto han hecho que el uso de este sistema en la actualidad restringido
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
4
a los circuitos de baja tensión y equipos de baja potencia de una red de
media tensión.
I.4.1.2 Relevadores directos.
Consiste en una bobina en serie con la entrada del interruptor automático,
por tanto está controlada por la intensidad de corriente.
Al incrementar la intensidad, aumenta la fuerza del campo
electromagnético en la bobina y supera la fuerza de u muelle que tiene el
aparato, por lo tanto se produce el disparo (desconexión) del interruptor
automático.
I.4.2 Sistemas de protección indirectos.
Son aquellos donde las magnitudes a controlar se transforman en valores
normalizados antes de ser inyectados al relevador de `protección. Estaos
sistemas son más costosos al componerse de transductores y elementos de
corte.
Los principales tipos son:
a) Sistemas electromagnéticos.
b) Sistemas de bobina móvil.
c) Sistemas de electrónica convencional.
d) Sistemas electrónicos digitalizados.
I.4.2.1 Sistemas electromagnéticos.
Las cantidades suministradas a los relevadores en forma de corrientes o
de tensiones son transformadas por estos en una fuerza capaz de cerrar
unos contactos que establecen la continuidad en el circuito de disparo.
Según su construcción se pueden clasificar en:
Embolo o armadura articulada.
Al superar la fuerza del campo magnético de la bobina, el esfuerzo
de un resorte la armadura se une al polo del electroimán,
arrastrando un contacto móvil.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
5
Disco de inducción.
El campo magnético generado en la bobina produce un par de giro
en el disco, proporcional a la tensión o corriente aplicada,
obteniéndose por tanto, un tiempo de actuación inversamente
proporcional a la magnitud medida.
Copa o cilindro de inducción.
Al disponer el núcleo de varios polos, permite su utilización en
aquellos relevadores de protección en los que sea necesario compara
más de una magnitud.
I.4.2.2 Sistemas de bobina móvil.
Estos ocupan una situación intermedia entre los equipos
electromagnéticos y los electrónicos, ya que poseen elementos electrónicos
como diodos, resistencias y condensadores, pero la medida se efectúa
electromagnéticamente por medio de un dispositivo de medida polarizado
en cuadro móvil.
I.4.2.3 Sistemas de electrónica convencional.
Este sistema mide por integración los valores de la magnitud de entrada.
La aplicación de la electrónica al campo de los sistemas de protección
permitió desarrollar una nueva gama de tipos de protección, así como
mejorar sus características de funcionamiento, tanto en precisión como en
rapidez, fiabilidad y duración.
La novedad importante de estos sistemas es la construcción modular de
los equipos, lo que permite reducir el tamaño y simplificar el diseño al
existir módulos de funciones específicas que se pueden utilizar para
diversos tipos de protección.
I.4.2.4 Sistemas electrónicos digitalizados.
El avance en la tecnología digital durante las últimas décadas ha
permitido la creación de nuevos dispositivos para la protección de los
Sistemas Eléctricos de Potencia. Esto ha propiciado el desarrollo de
equipos digitales que permiten la mejora en los sistemas de protección,
tanto para el generador, transformador principal, y como otros equipos
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
6
que forman parte de un Sistema Eléctrico de Potencia, con el fin de utilizar
mejor la capacidad individual de generación y transmisión de energía en
un Sistema Eléctrico.
Estos avances en la tecnología han permitido la creación de una nueva
generación de relevadores de protección llamados “Relevadores
Microprocesados Multifuncionales”, estos equipos cuentan con un
microprocesador que es el alma del relevador; también integran las
funciones de diferentes equipos, además de proporcionar diferentes datos
sobre el funcionamiento del sistema.
Algunas de las principales características de los relevadores son las
siguientes: Integrar funciones de medición, protección y comunicación;
para poder tener un mejor control sobre el sistema. Debido al crecimiento
de los Sistemas Eléctricos y a la nueva forma estructural del sistema, es
fundamental contar con un buen esquema de protecciones que brinde la
seguridad necesaria y garantice el buen funcionamiento del sistema,
liberando lo más rápidamente posible las fallas que puedan presentarse.
Con la aparición de los microprocesadores, los fabricantes de protecciones
impulsaron el diseño de sistemas basados en microprocesadores y
aprovechar los desarrollos en tecnología en comunicaciones por fibra
óptica que transmite gran cantidad de información a alta velocidad.
El esquema básico de las protecciones digitalizadas es muy parecido al de
las protecciones electrónicas. La diferencia fundamental es que los
electrónicos realizan la misma medición en forma analógica, mientras que
las digitales la realizan por medio de unos algoritmos que operan con los
valores instantáneos de la señal de entrada. Para ello es necesario
disponer de una unidad que realice un muestreo de esta señal y de un
convertidor analógico-digital.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
7
C A P Í T U L O II
T E O R Í A D EL G E N E R A D O R
II.1 INTRODUCCIÓN.
Un generador protegido adecuadamente requiere, la protección automática
contra condiciones anormales de operación. El inconveniente al
proporcionar algunas de las protecciones no es que puedan operar
inadecuadamente o remover el generador de servicio innecesariamente,
sino que fallen al operar cuando deben. Un disparo innecesario del
generador es indeseable, pero las consecuencias de no dispararlo y dañar
la máquina son de alto riesgo. Para la industria, el costo de dicho evento
no es únicamente el de reparación o reemplazo de la máquina dañada,
sino el costo substancial de comprar energía de reemplazo durante el
periodo en que la unidad está fuera de servicio. En sitios atendidos, donde
hay un operador experimentado, puede algunas veces evitar remover el
generador de servicio corrigiendo la condición anormal. Sin embargo, en la
gran mayoría de los casos, el evento ocurrirá tan rápidamente que la
reacción del operador no será suficiente, es así que se requiere la detección
y aislamiento automático. La energización inadvertida y la sobreexcitación
son ejemplos de tales eventos.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
8
II.2 TIPOS DE GENERADOR.
II.2.1 Generadores de Corriente Continua.
En una máquina de C.C., el flujo magnético uniforme se establece por
medio de polos fijos montados en el interior del elemento estacionario,
llamado estator. Es posible usar imanes permanentes como polos o
arrollar los devanados del campo (bobinas de excitación) alrededor de los
polos. Una de las mayores ventajas de una máquina devanada es que es
posible controlar el flujo en la máquina regulando la corriente continua en
el devanado del campo. El devanado en el que se induce la fuerza
electromotriz (FEM) se arrolla en el miembro rotatorio. La parte rotatoria se
denomina armadura y su devanado de la armadura. La armadura se apoya
mecánicamente y se alinea dentro del estator por medio de campanas
externas.
II.2.1.1 Construcción mecánica.
Se identifican solo sus componentes principales, que describen a
continuación Figura II.1.
II.2.1.1.1 Estator.
El estator de una máquina de C.C. proporciona el apoyo mecánico para la
máquina, y consta del yugo y los polos (o polos de campo).El yugo
desempeña la función básica de proveer una trayectoria sumamente
permeable para el flujo magnético. Para máquinas pequeñas de imanes
permanentes, puede ser una estructura laminada soldada en sus
extremos. Para máquinas devanadas pequeñas, los polos del campo y el
yugo se troquelan como una sola pieza a partir de laminaciones delgadas
de acero. Para máquinas grandes, el yugo se construye con partes hechas
con acero fundido.
Espesor delYugo
Devanado delcampo o devanadodel polo
Polo del estator
Armazón principalo yugo del campo Conductores de
la armadura
Ranuras de laarmadura
Dientes de laarmadura
Zapata polar
Figura II.1 Vista transversal de una máquina tetrapolar de C.C. [4]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
9
Los polos se montan dentro del yugo y se diseñan en forma apropiada para
recibir los devanados del campo. A menudo los polos del campo están
elaborados con láminas delgadas que se apilan juntas, con lo que se
busca reducir al mínimo las pérdidas magnéticas debidas a la proximidad
de los polos con el flujo de la armadura. Para máquinas grandes, los polos
del campo se construyen por separado y después se atornillan al yugo.
II.2.1.1.2 Devanado del campo.
Las bobinas del campo están devanadas en los polos, de forma que éstos
alternan su polaridad. Existen dos tipos de devanados del campo: un
devanado del campo derivado y un devanado del campo serie. El devanado
del campo derivado tiene muchas vueltas de alambre delgado y recibe ese
nombre porque se conecta en paralelo con el devanado de la armadura. El
devanado del campo serie, como su nombre lo indica, se conecta en serie
con el devanado de la armadura y tiene comparativamente pocas vueltas
de conductor grueso. Una máquina de C.C. puede tener ambos devanados
del campo arrollados en el mismo polo.
Una máquina con un devanado del campo derivado se llama máquina
derivado. Una máquina serie se devana solo con devanado del campo serie.
Una máquina compound, o compuesta, tiene ambos devanados. Cuando
en una máquina compound los dos devanados del campo producen en la
misa dirección, la máquina es de tipo cumulativo. La máquina es de tipo
diferencial cuando al campo que establece el devanado del campo derivado
se opone el campo en serie lleva una corriente constante, disipa potencia.
Al utilizar imanes permanentes en vez de un devanado de campo derivado
se elimina la pérdida de potencia y, así se mejora la eficiencia de la
máquina.
II.2.1.1.3 Escobillas.
Las escobillas están sujetas en posición fija sobre el conmutador por medio
de portaescobillas. Dentro del portaescobillas, un resorte ajustable ejerce
una presión constante sobre la escobilla con objeto de mantener un
contacto apropiado entre esta y el conmutador. La presión de la escobilla
debe ser precisamente la requerida, pues si fuera baja, el contacto entre
ella y el conmutador seria deficiente, lo cual produciría chispas en exceso y
el conmutador se quemaría. Por otro lado, demasiada presión ocasionaría
un desgaste excesivo de la escobilla y el sobrecalentamiento del
conmutador por la fricción.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
10
II.2.1.2 Devanados de la armadura.
La FEM máxima se induce en una bobina de paso completo, es decir,
cuando las distancias entre los dos lados de una bobina son de 180º
eléctricos. En otras palabras, una bobina de paso completo implica que
cuando un lado está bajo el centro de un polo sur, el otro debe estar bajo
el centro del polo norte adyacente. Para máquinas bipolares, en general se
emplea una bobina de paso fraccionario (extensión de la bobina menor que
180º eléctricos). Otra ventaja de una bobina de paso fraccionario es que
utiliza menos cobre que la de paso completo. Sin embargo, la FEM
inducida se reduce en un factor denominado factor de paso.
El devanado más usado es el de dos capas. El número de bobinas para el
devanado de dos capas es igual al número de ranuras de la armadura. Así
cada ranura de la armadura tiene dos lados de dos bobinas diferentes.
Este método no solo resulta en el montaje simétrico de las bobinas, sino
que también asegura que todas las bobinas sean eléctricamente
equivalentes.
Hay dos tipos generales de devanados: el devanado imbricado o de lazo y el
devanado ondulado. El devanado imbricado se usa en máquinas de baja
tensión y alta corriente; por otro lado, el ondulado se emplea para
satisfacer requerimientos de alta tensión y baja corriente.
II.2.2 GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA.
II.2.2.1 Generador síncrono básico.
Un generador síncrono convierte energía termomecánica en energía
eléctrica. La potencia mecánica del impulsor gira la flecha del generador en
el cual el campo de Corriente Continua (C.C.) está instalado. La figura II.2
ilustra una máquina simple.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
11
IMPULSO
ENTRADA MECÁNICA
CAMPO DEC.D.
SALIDA
ELÉCTRICA
TRIFÁSICA
Ia
Ib
Ic
Figura II.2 Generador síncrono básico. [8]
II.2.2.2 Estructura general de la máquina síncrona.
La máquina síncrona está constituida esencialmente de una parte activa
fija que constituye el inducido llamado también estator y de una parte
interna giratoria coaxial a la primera y que se conoce como el inductor
también denominado rotor. Entre la superficie cilíndrica interna del
estator y la externa del rotor se encuentra un pequeño espacio de aire que
se conoce como entrehierro y cuyo espesor puede variar de algunos
milímetros hasta algunos centímetros pasando de las maquinas pequeñas
a las de gran potencia.
El sistema inductor que gira dentro del estator aloja los polos magnéticos
de excitación con corriente continua destinando a crear el flujo inductor.
Según el sistema tradicional el circuito de excitación de los polos del rotor
se alimenta mediante un sistema de dos anillos colectores, que giran
naturalmente con el rotor y a los cuales llega la alimentación de corriente
continua proporcionada por la excitación de la máquina.
El rotor de la máquina síncrona puede ser de polos salientes o lisos, en el
primer caso se emplean para máquinas lentas, es decir, en centrales
hidroeléctricas y en el segundo, en las centrales termoeléctricas que
operan a mayor velocidad.
Al inductor con polos salientes se le conoce como rueda polar, lleva los
polos fijados radialmente sobre la superficie externa de una corona de
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
12
acero robusta, la cual esta fija a su vez, según sea el caso directamente de
flecha o de árbol central como se muestra en la figura II.3.
ESTATOR
ROTOR
Figura II.3 Generador con rotor de polos salientes y 6 polos. [4]
Los polos terminan en el entrehierro con la llamada expansión polar o
sección polar. El rotor puede ser de acero al macizo o bien laminado.
El la figura II.4 se muestra esquemáticamente la sección transversal de
un rotor liso para turbo alternador de dos polos. En este caso los polos no
sobresalen en la superficie externa cilíndrica del rotor y de las bobinas de
excitación se encuentra ubicada en los lados mayores dispuestos entre los
cables que están colocados simétricamente a los lados de la superficie
polar, los lados de las bobinas sobre los dos cabezales encerrados entre las
capas opuestas. El cuerpo del rotor es de acero fundido (con aleación de
níquel-cromo-molibdeno).
ROTOR
LÍNEAS DEFLUJO
ESTATOR
CONDUCTORESDEL
ROTOR
Figura II.4 Generador con rotor cilíndrico y 4 polos. [4]
Con respecto a su montaje mecánico, las máquinas síncronas se pueden
montar con eje horizontal o vertical. La solución adoptada en el caso de
los generadores que se usan en las centrales eléctricas depende del tipo de
central y del primo motor, es común encontrar máquinas con montaje
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
13
vertical en las centrales hidroeléctricas y con montaje horizontal cuando
son accionadas por turbina de vapor o de gas en las centrales
termoeléctricas los esquemas simplificados de montaje se muestran en las
figura II.5 y figura II.6.
Figura II.5 Disposiciones para montaje en eje horizontal. [4]
CHUMACERA DE CARGA
CHUMACERA DE CARGA
Figura II. 6 Disposiciones para montaje en eje vertical. [4]
La energía del impulsor puede ser obtenida de quemar combustibles fósiles
tales como carbón, petróleo o gas natural. El vapor producido gira la flecha
del generador (rotor) a velocidades típicas de 1800 ó 3600 RPM. La
conversión de la energía del vapor a rotación mecánica es hecha en la
turbina. En plantas nucleares, el uranio, a través del proceso de fusión, es
convertido en calor, el cual produce vapor. El vapor es forzado a través de
la turbina de vapor para rotar la flecha del generador. La energía del
impulsor puede también ser obtenida por caída o movimiento del agua.
Los generadores hidroeléctricos giran más lento (alrededor de 100-300
RPM) que las turbinas de vapor.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
14
Las máquinas síncronas son clasificadas en dos diseños principales
máquinas de rotor de polos lisos y máquinas de polos salientes. La figura
II.7 proporciona una vista de la sección transversal de ambos tipos de
construcción. Los generadores impulsados por turbinas de vapor tienen
rotores de polos lisos con ranuras en las cuales son colocados los
devanados de campo distribuidos. La mayoría de los rotores de polos lisos
están hechos de acero forjado sólido. El número de polos es típicamente
dos o cuatro.
Rotor de polos lisos Rotor de polos salientes
Rotor
Estator
Figura II.7 Tipos de generadores síncronos. [8]
II.2.2.3 Rotor de polos salientes.
En el rotor de polos salientes o rueda polar la estructura del soporte de los
polos se puede hacer con diferentes sistemas constructivos que dependen
principalmente de algunos parámetros como son el diámetro del rotor y el
número de polos, que a su vez dependen de otros factores constructivos
como son la potencia y la velocidad de la máquina.
Al aumentar el número de polos en el rotor, se ve la necesidad del
desarrollo de la superficie sobre la cual se distribuyen estos, entonces la
estructura se modifica tomando la forma de una corona circular conectada
a la masa central por medio de un disco como se muestra en la figura II.8.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
15
POLO
NÚCLEO O MASA
Figura II.8 Rueda polar. [4]
A medida que aumenta el diámetro de la rueda polar, la estructura se va
modificando de manera tal que pueda montar a los polos y sea capaz de
soportar el esfuerzo centrífugo sostenido.
ESTATOR
FLUJO MAGNÉTICO
BOBINA DEL ROTOR
EJE
Figura II.9 Esquema del generador de polos salientes. [4]
La bobina de excitación.- En los rotores de polos salientes es bastante
notable que las bobinas de excitación van metidas en los núcleos polares y
normalmente todas las bobinas se conectan en serie para ser alimentadas
con corriente continua proveniente de la excitatriz.
La potencia que se emplea para la alimentación del circuito de excitación,
corresponde prácticamente al efecto Joule en el rotor o rueda polar y en
general se encuentra comprendida entre 0.35 y 1.5% de la potencia
nominal del generador, si se va de las potencias grandes a las pequeñas.
Aun más, para una misma potencia nominal de la máquina, la potencia de
excitación requerida aumenta, al aumentar el número de polos.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
16
3
2
1 1.- NÚCLEO POLAR
2.- EXPANSIÓN POLAR
3.- DEVANADO INDUCTOR
4.- SISTEMA DE SUJECIÓN
AL POLO4
Figura II.10 Rotor de polos salientes para máquina síncrona. [4]
II.2.2.4 Rotor de polos lisos.
Los rotores lisos dada la elevada velocidad periférica con que operan y sus
grandes dimensiones por la tendencia que existe a construir
turboalternadores de potencias muy elevadas, representan la mayor
dificultad constructiva de la máquina, ya sea por la calidad de los
materiales a emplear y por la precisión que se requiere. Actualmente se
fabrican rotores para máquinas del orden de 1000 MVA y en realidad se
puede decir que la posibilidad de fabricación de máquinas de potencias
mayores no está tanto limitada por problemas de diseño o de materiales,
como por problemas de transporte de las fabricas a las centrales eléctricas.
Para velocidades elevadas es necesario disminuir el diámetro y aumentar
la longitud, por lo que generalmente se tienen 2 o 4 polos adoptando el
rotor en forma lisa con relación a los rotores de baja velocidad. Con este
tipo de construcción el entrehierro presenta un espesor prácticamente
constante a lo largo de toda la circunferencia, la forma sinusoidal del
campo del inductor se debe realizar con una disposición particular de los
devanados de excitación.
Figura II.11 Rotor de polos lisos. [4]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
17
La localización de bobinas radiales ofrece la ventaja de que permite una
mejor distribución de la fuerza magnetomotriz (FMM) por polo con lo que
se tiene una mejor onda sinusoidal en la fuerza electromotriz (FEM)
generada.
II.2.2.5 Aspectos de la construcción del estator.
II.2.2.5.1 La carcasa.
La carcasa es una estructura mecánica construida con acero soldado o
algunas veces con acero fundido y que tiene la función de sostener y
centrar el núcleo magnético del estator, es decir que tiene solo una función
mecánica y no magnética.
CARCASANÚCLEO
MAGNÉTICO
Figura II.12 Diferentes tipos de montaje de la carcasa del generador. [4]
II.2.2.5.2 El núcleo magnético del estator.
El núcleo magnético del estator de las máquinas síncronas está
constituido por un conjunto de coronas circulares de laminación y que
tiene en su parte interna ranuras o canales estrechos para alojar los
conductores del devanado del estator.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
18
LÍNEAS DE FLUJO
Figura II.13 Trayectorias del flujo magnético. [4]
Para disminuir el efecto de corrientes circulantes, las laminaciones se
aíslan con diferentes métodos, por ejemplo con una capa de papel muy
delgada por un solo lado y una capa muy delgada también de barniz
aislante, o bien puede ser de oxido especial. Las ranuras del núcleo
magnético del estator en donde se alojan los conductores del devanado del
tipo abierto y del tipo semicerrado ya que en la actualidad prácticamente
no se usan más las ranuras del tipo cerrado.
Las ranuras abiertas se usan normalmente en máquinas de gran potencia
y ofrecen la facilidad que las bobinas se puedan prefabricar y después
instalar en el núcleo magnético. Por su parte las ranuras semicerradas no
permiten prácticamente el uso de bobinas prefabricadas, pero en cambio
ofrecen la ventaja de permitir una perfecta ejecución del aislamiento con lo
que las máquinas pueden operar a tensiones relativamente altas (del
orden de 30 kV entre fases y aun mayores). Por otro lado el uso de
ranuras abiertas permite simplificar la reparación de bobinas que se
dañan eventualmente durante la operación. Cuando se colocan las
ranuras en las ranuras abiertas, para dar una mejor fijación mecánica se
acostumbra a usar cuñas de madera, baquelita, amianto baquelizado, etc.
II.3 CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE LA PROTECCIÓN DE LOS
GENERADORES.
II.3.1 Conexión de generadores a un sistema de potencia.
Existen dos métodos básicos principales usados en la industria para
conectar generadores al sistema de potencia. Estos son conexiones directa
y unitaria.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
19
Conexión directa:
La figura II.14 muestra el diagrama unifilar para una conexión directa de
un generador a un sistema de potencia. Los generadores son conectados
directamente al bus de carga sin transformación de tensión de por medio.
Este tipo de conexión es un método recientemente usado en la industria
para la conexión de generadores de tamaño pequeño.
SISTEMA DE POTENCIA
BUS DE CARGA
CARGA CARGA CARGAG
Figura II.14 Conexión directa del generador. [8]
Conexión unitaria:
La figura II.15 muestra el diagrama unifilar para un generador en
conexión unitaria. El generador es conectado al sistema de potencia a
través de un transformador elevador dedicado. La carga auxiliar del
generador es suministrada desde un transformador reductor conectado a
las terminales del generador. La mayoría de los generadores grandes son
conectados al sistema de potencia de esta manera, usando un
transformador elevador principal con conexión estrella-delta. Al tener la
generación conectada a un sistema delta, las corrientes de falla a tierra
pueden ser dramáticamente reducidas usando puesta a tierra de alta
impedancia.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
20
TRANSFORMADOR DE POTENCIA INTERRUPTOR
GENERAL
BARRAPRINCIPAL
AL SEP
TR's DE SERVICIOAUXILIARES
G
Figura II.15 Conexión unitaria. [8]
II.4 MODELO DE CORTOCIRCUITO DEL GENERADOR SÍNCRONO.
El circuito eléctrico equivalente de un generador síncrono es una tensión
interna en serie con una impedancia. La componente de resistencia de la
impedancia del generador es pequeña comparada con la reactancia y es
usualmente despreciada para cálculos de corriente de falla. Figura II.19
muestra la representación de componentes simétricas de un generador. El
análisis de componentes simétricas es una herramienta matemática
importante para calcular las corrientes y tensiones del generador bajo
condiciones de desbalance.
II.4.1 Representación de componentes simétricas.
Secuencia positiva (X1):
Se usan tres valores diferentes de reactancia de secuencia positiva. En el
circuito equivalente de secuencia positiva, X”d es la reactancia
subtransitoria, X'd es la reactancia transitoria y Xd es la reactancia del
generador en eje directo. Todos estos valores de eje directo son necesarios
para calcular los valores de corriente de cortocircuito en diferentes tiempos
después de ocurrido un cortocircuito. Estos valores son proporcionados
por el fabricante del generador como parte de la hoja de datos de prueba
del generador.
Puesto que el valor de la reactancia subtransitoria produce el valor de
corriente inicial mayor, es generalmente usado en cálculos de cortocircuito
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
21
para aplicación de relevadores. El valor de reactancia transitoria es usado
para consideraciones de estabilidad. Los valores de reactancia no saturada
son usados para calcular las corrientes de falla debido a que la tensión se
reduce por debajo de la saturación durante fallas cercanas a la unidad.
Puesto que los generadores típicos son operados ligeramente saturados, la
corriente de falla sostenida (estado estable) será menor que la corriente de
carga máxima, a menos que los reguladores de Tensión refuercen el campo
durante una falla sostenida.
X1
X1
X1
X1
Ea1
Ia1Ia1
Ib1
Ic1
ea1
ea1ea1
++
+
- --
+
-ea1
N1 = BUS DE REFERENCIA
REPRESENTACIÓN 3 EQUIVALENTE 1
Figura II.16 Componente simétrica secuencia positiva. [8]
Secuencia negativa (X2):
El flujo de corriente de secuencia negativa es de rotación de fase opuesta a
través de la máquina y aparece como una componente de doble frecuencia
en el rotor. El promedio de la reactancia subtransitoria de eje directo bajo
los polos y entre los polos da una buena aproximación de la reactancia de
secuencia negativa. En una máquina de polos salientes, la secuencia
negativa es el promedio de la reactancia subtransitoria de eje directo y eje
en cuadratura [X2 = (X”d + X”q) / 2], pero en una máquina con rotor de
polos lisos, X2 = X”d.
X2
X2
X2
X2
Ea2
Ia2Ia1
Ib1
Ic1 N2 = BUS DE REFERENCIA
REPRESENTACIÓN 3 EQUIVALENTE 1
Figura II.17 Componente simétrica secuencia negativa. [8]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
22
Secuencia cero (X0):
La reactancia de secuencia cero es menor que los valores de secuencia
positiva y negativa. Debido a los altos valores de corriente de falla a tierra
disponibles para una máquina sólidamente puesta a tierra, una
impedancia (reactancia o resistencia) es casi siempre insertada en la
trayectoria de puesta a tierra del neutro, excepto en generadores muy
pequeños donde el costo de proporcionar tales puestas a tierra en relación
a los costos de la máquina son significativos.
Xo
Xo
Xo
Xo
Eao
IaoIao
Ibo
Ico No = BUS DE REFERENCIA
REPRESENTACIÓN 3 EQUIVALENTE 1
IaoIboIco
ZN
3ZN
Figura II.18 Componente simétrica secuencia cero. [8]
Como se estableció previamente, la resistencia del devanado del estator es
generalmente lo suficientemente pequeña para ser despreciada en los
cálculos de cortocircuito. Esta resistencia, sin embargo, es importante en
la determinación de las constantes de tiempo de C. D. de una corriente de
cortocircuito asimétrica. Para calcular fallas o condiciones de generación
anormales desbalanceadas, las redes de secuencia positiva, negativa y cero
son interconectadas. Para las condiciones de falla más comunes, éstas son
conectadas como se muestra a continuación.
II.5 DECAIMIENTO DE LA CORRIENTE DE FALLA DEL GENERADOR.
Debido a que la secuencia positiva del generador es caracterizada por tres
reactancias con valores que se incrementan con el tiempo, sus corrientes
de falla disminuyen con el tiempo.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
23
II.5.1 Conexiones de redes de secuencia de fallas.
FALLA
F1
Z1
IaF IbF IcF
+Van
I1
abcG
N1
(II.1)
Figura II.19a Falla trifásica. [8]
FALLA
F1
Z1
IaF IbF IcF
+Van
I1
abcG
N1N2
F2
Z2
I2
………(II.2) en la falla
Figura II.19b Falla de fase a fase. [8]
FALLA
IaF IbF IcF
abcG
N1
Van+
F1
Z1
F2
Z2
Fo
Zo
N2
No
I1
I2
Io
…….(II.3) En la falla
Figura II.19c Falla de una fase a tierra. [8]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
24
FALLA
IaF IbF IcF
abcG
N1 N2 No
F1
Z1
F2
Z2
Fo
Zo
I1 I2 I0
+Van
……. (II.4) en la falla
……(II.5)
……..(II.6)
Figura II.19d Falla de dos fases a tierra. [8]
PERIODOSUBTRANSITORIO
PERIODOTRANSITORIO
PERIODOESTADO ESTABLE
TIEMPO
ENVOLVENTE REALEXTRAPOLACIÓN DEVALOR ESTABLE
EXTRAPOLACIÓNDE LA ENVOLVENTE
TRANSITORIA
CO
RR
IEN
TE
DE
CO
RTO
CIR
CU
ITO
Figura II.20 Trazo simétrico de una corriente de cortocircuito del
generador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
25
La figura II.20 ilustra un trazo simétrico monofásico de una forma de onda de cortocircuito trifásico (ausencia de la componente de C.D.) tal
como puede ser obtenido oscilográficamente. La forma de onda mostrada en la figura II.20 puede ser dividida en tres periodos o regiones de tiempo.
Período subtransitorio. Este período se mantiene por pocos ciclos
durante los cuales la magnitud de corriente es determinada por la reactancia subtransitoria del generador (X”d) y el decremento del
tiempo por la constante de tiempo T”d.
Período transitorio. Cubre un tiempo relativamente largo durante
el cual la magnitud de corriente está determinada por la reactancia transitoria del generador (X’d) y el decremento del tiempo por la
constante de tiempo T'd.
Período de estado estable. Es el nivel de tiempo más largo de
corriente de falla del generador, cuya magnitud es determinada por la reactancia de eje directo del generador (Xd).
Cuando los desplazamientos de C.D. son considerados, las corrientes del
generador para una falla trifásica serán como se muestra en la figura
II.21.
CO
RR
IEN
TE
CO
RR
IEN
TE
CO
RR
IEN
TE
TIEMPO
TIEMPO
TIEMPO
COMPONENTE C.D.
COMPONENTE C.D.
COMPONENTE C.D.
FASE a
FASE b
FASE c
0
0
0
Figura II.21 Corrientes de cortocircuito del generador para una falla
trifásica con desplazamiento de C.D. [8]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
26
Cuando una falla en el generador es detectada por los relevadores de
protección, éste es separado del sistema de potencia disparando el
interruptor del generador, el interruptor de campo y el impulsor.
CORRIENTE
ISISTEMA
TIEMPO0
EL INTERRUPTOR DELGENERADOR DISPARA
DECREMENTO DE LACORRIENTE I
GSISTEMA DEPOTENCIA
I SISTEMAI GEN
Figura II.22 Corriente de falla en terminales del generador. [8]
La contribución del sistema a la falla será inmediatamente removida
cuando dispara el interruptor del generador, como se ilustra en la figura
II.22. Sin embargo, la corriente del generador continuará fluyendo
después del disparo. La corriente de cortocircuito del generador no puede
ser “apagada” instantáneamente debido a la energía almacenada en la
máquina rotatoria. El flujo de la corriente de falla dañina en el generador
continuará por un periodo de varios segundos después de que el generador
ha sido disparado, haciendo que las fallas del generador sean
extremadamente dañinas. Los conductores de las terminales del generador
son usualmente aislados por la construcción del bus, para minimizar las
fallas multifase en terminales. El generador es también puesto a tierra en
tal forma que se reducen sustancialmente las corrientes de falla a tierra.
Esto se hace incrementando la impedancia de secuencia cero, con la
inserción de una impedancia a tierra en el neutro.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
27
II.6 PRÁCTICAS DE PUESTA A TIERRA DEL GENERADOR.
Dos tipos de prácticas de puesta a tierra representan los principales
métodos usados en la industria para aterrizar los devanados del estator
del generador. Estos son la puesta a tierra de alta y baja impedancia.
Puesta a tierra de baja impedancia:
La figura II.23A ilustra un generador puesto a tierra a través de un
resistor o reactor. El resistor o reactor de puesta a tierra es seleccionado
para limitar la contribución de la corriente de falla a tierra del generador
entre 200 A y 150 % de la corriente nominal del generador. La puesta a
tierra de baja impedancia es generalmente usada cuando unidades
generadoras múltiples son operadas sobre un bus común o cuando están
directamente conectadas a buses de carga sin una transformación de
tensión, proporcionando así la fuente de tierra para el sistema.
Puesta a tierra de alta impedancia:
La figura II.23B ilustra un generador puesto a tierra utilizando un
transformador de distribución con un resistor secundario. Este método de
puesta a tierra permite que las corrientes de falla a tierra sean reducidas a
bajos niveles, típicamente 5-25 Amperes. Es usada en generadores
conectados en forma unitaria.
DEVANADOSDEL
GENERADOR
RESISTORO
REACTOR
RESISTOR
DEVANADOSDEL
GENERADOR
A. Puesta a tierra de B. Puesta a tierra con
baja impedancia. alta impedancia.
Figura II.23. Prácticas de puesta a tierra del generador. [8]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
28
C A P ÍT U L O III
PROTECCIÓN DEL GENERADOR
III.1 INTRODUCCIÓN.
Los generadores están sujetos a una gran variedad de posibles problemas,
para los cuales el esquema de protección seleccionado deberá
considerarlos y darles una atención cuidadosa. Estos problemas pueden
ser catalogados como:
1. Fallas internas dentro de la zona de protección.
2. Operación anormal y/o condición anormal del SEP.
La protección considerada es la protección eléctrica del generador, la cual
es esencialmente independiente del primo-motor. Así si el primo-motor es
hidráulico, gas carbón, combustóleo, o nuclear, la protección de base a
relevadores es básicamente la misma. Los generadores varían ampliamente
en tamaño y están localizados en estaciones o plantas generadoras cerca o
convenientemente al suministro de los primo-motores y/o a los centros
grandes de consumo de carga, tanto como sea permitido.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
29
III.2 FALLAS EN EL GENERADOR.
Los tipos fundamentales de fallas en sistemas eléctricos de potencia son:
a) Cortocircuitos.
b) Contactos monofásicos con tierra en redes con neutro aislado.
c) Fases abiertas.
III.2.1 Cortocircuitos.
Los cortocircuitos son las fallas más violentas y peligrosas. La frecuencia
en las que se presentan dichas fallas se muestran en la siguiente tabla:
Tabla III.1 Frecuencia de ocurrencia de las fallas.
TIPO FRECUENCIA
Monofásicos 65%
Bifásicos 10%
Bifásicos a tierra 20%
Trifásicos 5%
III.2.1.1 Fallas de fase.
La protección contra fallas de fase es proporcionada, en forma invariable,
por relevadores diferenciales. Si se utiliza transformadores de corriente de
razón idéntica y clase precisa, cualquier fenómeno, como por ejemplo de la
carga, fallas externas o alternancias de energía, producirán corrientes IR1
e IR2 de limitación esencialmente iguales. La corriente de operación, Iop,
será la diferencia de las dos corrientes de error de TC (transformador de
corriente) o cero en caso de errores iguales o despreciables.
III.2.1.2 Fallas de tierra.
Las fallas de estator que impiden el contacto de un conductor con
elementos de tierra pueden, en esencia, no ocasionar circulación de
corriente o que circule una corriente comparable a los niveles de falla de
fase. La mayor parte de las máquinas grandes están conectadas a una
unidad, lo que significa que la turbina, el generador y el transformador se
consideran como una unidad, sin conmutación de falla al nivel de tensión
del generador. El devanado de baja tensión del transformador de la unidad
está conectado a tierra a través de un circuito de alta impedancia, que por
lo general es un transformador de distribución cargado con un resistor
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
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secundario. Esta combinación limita la corriente de falla a tierra a unos
cuantos amperes, que no es detectable por el relevador diferencial del
generador. Con este método ampliamente usado de conexión a tierra, el
cambio del neutro del generador depende de la ubicación de la falla.
III.2.1.3 Fallas desbalanceadas.
En las fallas desbalanceadas, está presente una corriente de secuencia
negativa. El flujo asociado con la secuencia negativa gira en una dirección
opuesta a la de giro del rotor. Esto ocasiona un flujo apreciable de
corriente en las partes estructurales del rotor, que no están diseñadas
para dichas corrientes y se produce un calentamiento excesivo.
El relevador de corriente de secuencia negativa protege al generador contra
una prolongada contribución a una falla desbalanceada, que se encuentre
a mayor distancia que el interruptor del generador. Muchas veces contiene
medios para indicar “alarma” a un nivel más bajo que el nivel de
desconexión, para anunciar el riesgo de una condición sostenida de
corriente desbalanceada.
III.2.2 Contactos monofásicos con tierra en redes con neutro aislado.
En este tipo de sistemas, el contacto con tierra de una línea de fase no
constituye un cortocircuito, debido a que las corrientes de falla no son de
un valor elevado, debido a que no se tiene trayectoria a la corriente de
secuencia cero o los neutros de puesta a tierra de los equipos son de tal
valor que reducen el valor de las corrientes de cortocircuito. En este caso,
el diagrama vectorial de las tensiones no sufre alteración, y no se
interrumpe el suministro normal a los consumidores. Sin embargo, las
tensiones a tierra de las fases no falladas aumentan su valor a veces, lo
que ocasiona un esfuerzo dieléctrico al aislamiento de los equipos de ese
circuito, que ocasionaría una falla más grave. Este tipo de circuitos no se
utilizan en el sistema eléctrico nacional.
III.2.3 Fases abiertas.
Las aperturas de fase en las líneas de transmisión pueden tener corta
duración, como sucede en la apertura de la fase fallada y su posterior
recierre automático por parte de los interruptores, o ser de larga duración
como cuando se presenta una falla en el mecanismo de cierre de algunas
de las fases del interruptor y de la apertura de una conexión de la línea de
transmisión.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
31
Un análisis detallado de este régimen de apertura de fase en redes con
neutro sólidamente aterrizado, permite concluir que este tipo de falla no
representa un peligro grave para el sistema y no requiere una inmediata
atención. Sin embargo, las componentes de secuencia negativa pueden
provocar daños en las máquinas eléctricas rotatorias y originar disparos
incorrectos en algunas protecciones que involucran secuencia cero, debido
al desbalanceo. Así como también ocasionar interferencias en los equipos
de comunicación. Por lo tanto, si esta fase abierta se presenta en las
máquinas rotatorias es necesario librar este régimen.
III.3 REGÍMENES ANORMALES EN EL GENERADOR.
Los regímenes anormales de operación son las alteraciones de los
parámetros del sistema que ocurren en ausencia de fallas en el propio
equipo. Los tipos que den considerarse para efectos de la protección son:
a) Sobrecorrientes.
b) Oscilaciones de potencia
c) Pérdidas de sincronismo.
d) Potencia Inversa
e) Corrientes de magnetización.
f) Corrientes de autoarranque.
g) Baja Frecuencia basada en la de Rechazo de Carga.
III.3.1 Sobrecorrientes.
La sobrecorriente normalmente se presenta cuando un equipo eléctrico
está trabajando con un valor mayor a su corriente nominal. Este puede
ocasionar si se presenta por un largo tiempo de trabajo, un daño en los
aislamientos o en la rigidez mecánica de los equipos eléctricos; por lo
tanto es necesario que se tengan registros de corrientes y potencia de los
equipos eléctricos para tomar medidas correctivas.
III.3.2 Oscilaciones de potencia.
Las oscilaciones de potencia entre las máquinas síncronas de un sistema
eléctrico de potencia, normalmente se originan, como consecuencia del
libramiento tardío de un cortocircuito, o por la desconexión de una línea
de enlace o una planta generadora por cualquier causa. En los casos más
graves puede llegarse a la pérdida de sincronismo entre las máquinas del
sistema.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
32
Como consecuencia de la oscilación, se origina la variación en el tiempo
del ángulo de oscilación, entre las FEM’s y la corriente (I) adquiere un
valor pulsante. Su valor máximo ocurre para los valores de cercanos a
180 grados y los valores mínimos ocurren cuando es cero grados. Las
tensiones del sistema también adquieren un valor pulsante, y sus
oscilaciones mayores ocurren en el denominado control eléctrico del
sistema (punto en el cual se tiene el valor mínimo).
Las protecciones contra cortocircuitos tienen por lo general tendencia a
operar las oscilaciones de potencia, ya que estas presentan bajas tensiones
y altas corrientes. Tal operación de las protecciones no es deseable. En
muchos casos se aplican relevadores de protección 78, para evitar este
disparo. Por otra parte, si como consecuencia de las oscilaciones de
potencia llega a perderse el sincronismo, es entonces dividir es sistema
balanceando la generación con la carga de los subsistemas que
permanecen conectados.
III.3.3 Pérdida de Sincronismo.
Cuando se han incrementado los tamaños de las máquinas, se han
incrementado las reactancias en por unidad del generador y han
disminuido las constantes de inercia. La culminación de estos factores ha
resultado en una crítica reducción de los tiempos de liberación requeridos
para aislar una falla del sistema cercana a una central antes de perder el
sincronismo del generador con respecto al sistema de potencia. Además de
los prolongados tiempos de liberación de la falla, la pérdida de sincronismo
también puede ser causado por la baja tensión del sistema, baja excitación
de la máquina, alta impedancia entre el generador y el sistema o algunas
maniobras en la línea. Cuando pierde sincronismo un generador, los altos
picos de las corrientes resultantes y la operación fuera de frecuencia
causan esfuerzos en los devanados, pares pulsantes y resonancias
mecánicas que son potencialmente dañinas al generador y la flecha del
turbogenerador. Para minimizar la posibilidad de daños, se debe disparar
al generador sin demora, preferiblemente durante el primer medio ciclo de
deslizamiento de una condición de pérdida de sincronismo.
III.3.4 Potencia Inversa.
Desde un punto de vista del sistema, la motorización está definida como el
flujo de la potencia real hacia el generador actuando como un motor. Con
la corriente en el devanado de campo, el generador permanecerá en
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
33
sincronismo con el sistema y actuará como un motor síncrono. Si está
abierto el interruptor de campo, el generador actuará como un motor de
inducción. Por tanto, en muchas unidades se emplea un relevador de
potencia ajustado para ver hacia la máquina. La sensibilidad y ajuste del
relevador depende del tipo de primo motor involucrado. La potencia
requerida como motor es una función de la carga y de las pérdidas
mecánicas de la operación en vacío del primo motor y del generador.
Si no puede lograrse la reducción automática de potencia reactiva del
generador durante estas condiciones, deben emplearse medios alternos de
protección o alerta a los operadores.
Siempre se aplican relevadores de potencia inversa con retardo de tiempo.
Se debe coordinar el retardo de tiempo seleccionado con los tiempos de
motorización permitidos. La protección primaria por motorización se
proporciona con relevadores de potencia inversa para todos los tipos de
unidades. Generalmente el relevador está conectado para disparar el (los)
interruptor(es) principal(es) del generador, interruptor(es) de campo,
transferencia de auxiliares y proporciona una señal de disparo al el primo-
motor.
III.3.5 Corrientes de magnetización.
Las corrientes de magnetización de los transformadores y
autotransformadores, que en régimen normal de operación son del orden
del 2 al 5% de la corriente nominal; puede tomar valores elevados, varias
veces superiores a la corriente nominal, debido a la recuperación de la
tensión después del libramiento de un cortocircuito y su conexión al
sistema.
III.3.6 Corrientes de autoarranque.
Este tipo de corrientes se presentan normalmente después de una
interrupción general del servicio y es necesario restablecer la energía al
menor tiempo posible después de haber librado el equipo fallado; por lo
tanto la protección del equipo debe considerar la corriente de arranque de
los motores de inducción que se hayan quedado conectados; o debido a la
reconexión automática exitosa de una línea después de la operación de su
protección como respuesta a un cortocircuito, o debido a el
restablecimiento de la tensión después del libramiento de un cortocircuito
externo.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
34
III.3.7 Baja Frecuencia basada en la de Rechazo de Carga.
Los programas de rechazo automático de carga en los sistemas de
transmisión de potencia proporcionan la protección inicial por baja
frecuencia para los turbogeneradores de ese sistema. El diseño de estos
programas de rechazo de carga debe ser para las máximas condiciones de
sobrecarga posible y para asegurar que la carga este lo suficientemente
repartida para restablecer rápidamente la frecuencia del sistema lo más
cercana a la normal. La coordinación del esquema de rechazo de carga del
sistema de transmisión con el individual de cada generador es crítica para
mantener la integridad del sistema y no debe entremeterse en la
confiabilidad del sistema eléctrico de potencia.
Usualmente los relevadores por baja frecuencia y temporizadores solo
están conectados para disparar el (los) interruptor(es) del lado de AT del
transformador elevador si dicha operación está permitida. Sin embargo, en
aquellos casos en donde las consecuencias de una pérdida de la máquina
son catastróficas, una planta solo puede dar alarma con la protección por
baja frecuencia y aceptar la posibilidad de hacerle algún daño a la turbina.
Típicamente los relevadores de protección por baja frecuencia solo están
conectados para dar alarma.
III.4 PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITOS Y REGÍMENES
ANORMALES.
La protección contra cortocircuitos y regímenes anormales se clasifican en
dos tipos:
a) Protección primaria. Esta protección normalmente tiene una zona
mayor de protección, ya que incluye dentro de su protección los
interruptores. En esta zona está limitada por los transformadores de
corriente instalados entre la barra e interruptor. Esta protección no
tiene retardo de tiempo, es decir su tiempo de respuesta es
instantáneo. Las protecciones primarias deben conectarse de
manera que queden traslapadas.
b) Protección de respaldo. Esta protección normalmente tiene una zona
de protección menor a la zona de la protección primaria y está
limitada por los transformadores de corriente que pertenecen
únicamente al equipo por proteger. Esta protección además de
proteger su zona de protección, también protege las zonas
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
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adyacentes, debido a que su operación tiene un retardo de tiempo,
para el caso en que la protección del equipo adyacente no operará.
Por lo tanto, la protección de respaldo puede ser del tipo local y/o
remota. Local, si esta protección se proporciona en la subestación
donde se encuentra la falla; y remota, si la falla en un determinada
subestación se libra por equipo de una subestación adyacente.
PROTECCIÓN DEL GENERADOR
INTERRUPTOR
PROTECCIÓN DE LOS
APARATOS DE BAJA TENSIÓN
PROTECCIÓN DELTRANSFORMADOR DE POTENCIA
PROTECCIÓN DE LOS
APARATOS DE ALTA TENSIÓN
PROTECCIÓN DE LA
LINEA DE TRANSMISIÓN
PROTECCIÓN DE LOS
APARATOS DE ALTA TENSIÓN
Figura III.1 Diagrama unifilar de una parte de un sistema eléctrico de
potencia que muestra la protección [2]
La figura III.1 muestra la protección primaria. La primera observación es
que los interruptores están localizados en las conexiones de cada elemento
del sistema de potencia. Esta provisión hace posible desconectar solo el
elemento defectuoso. A veces puede omitirse un interruptor entre dos
elementos adyacentes en cuyo caso ambos elementos debe desconectarse
si es que hay una falla en cualquiera de los dos. La segunda observación
es que sin saber en este momento como se realiza, establece una zona de
protección separada alrededor de cada elemento del sistema. El significado
de esto es que cualquier falla que ocurra dentro de una zona dada
originara el disparo (esta es, la apertura) de todos los interruptores de esa
zona y de solo esos interruptores.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
36
III.5 ESQUEMA DE PROTECCIÓN TRADICIONAL DEL GENERADOR.
El esquema de protección tradicional que utiliza relevadores del tipo
electromecánico y de estado sólido, para proteger cada uno de los
problemas que se presentan en el generador, se muestran en la figura
III.2.
En la figura III.2 se consideran protecciones primarías:
50 Protección de sobrecarga instantánea de fase a tierra.
87G Protección diferencial del generador.
87U Protección diferencial de unidad (G-TR).
Como protecciones de respaldo, se tienen:
21 o 51V Distancia o protección de sobrecarga con restricción de tensión.
27 Baja tensión del neutro.
32 Potencia inversa.
40 Pérdida de excitación.
46 Secuencia negativa
51 Sobrecarga de fase y tierra de tiempo inverso.
67 Direccional de sobrecorriente.
50/51-N Protección de sobrecorriente en el neutro.
Como protecciones opcionales se tienen:
59 Sobrecorrientes del generador.
78 Fuera de paso.
81 Sobre-frecuencia y baja frecuencia.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
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Figura III.2 Esquema de protección tradicional
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
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III.6 PROTECCIÓN DE FALLAS DE FASES DEL ESTATOR DEL
GENERADOR.
Las unidades generadoras grandes usan protección de alta rapidez para
detectar estas severas fallas en el devanado del estator y minimizar el
daño. El uso de métodos de rápida desexcitación puede ser justificable
para producir el decremento rápido de las corrientes de falla. Normalmente
se usa un relevador diferencial de alta rapidez para detectar fallas
trifásicas, de fase a fase y de doble fase a tierra. Las fallas de una fase a
tierra no son normalmente detectadas por los relevadores diferenciales de
máquinas, a menos que su neutro esté puesto a tierra sólidamente o con
baja impedancia. Cuando el neutro está puesto a tierra con alta
impedancia, la corriente de falla es normalmente menor que la sensibilidad
de un relevador diferencial.
III.7 PROTECCIÓN DE RESPALDO PARA FALLAS ENTRE FASES Y DE
LÍNEA A TIERRA.
La protección de respaldo para fallas en el generador y transformador, y
particularmente la protección del generador y/o transformador, para librar
fallas en las zonas del generador y del sistema conectado, puede ser
provista por la aplicación de relevador de distancia (21). En este caso el
relevador SEL-300G provee respaldo al generador y al transformador.
La aplicación de los relevadores de sobrecorriente de tiempo inverso sin
restricción de tensión y los controlados con tensión (51V y 51C,
respectivamente). En el relevador 300G, estos elementos se conectan en
los transformadores de corriente de las fases que están en el lado del
neutro del generador.
En cuanto a la protección de fallas a tierra, es necesario instalar una
protección más sensible para generadores con puesta a tierra a través de
una impedancia grande, como es la 64G, 59G o 50/51G y 27N instaladas
en el secundario del transformador de distribución.
III.8 PROPIEDADES DE LA PROTECCIÓN.
La protección con relevadores debe cumplir ciertas propiedades para
responder a las exigencias que se presentan cuando ocurre un
cortocircuito; la operación contra fallas internas y la no operación contra
fallas externas, o para regímenes normales y anormales de operación.
Estas propiedades son: Confiabilidad, Selectividad Y Seguridad.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
39
III.8.1 Confiabilidad.
La confiabilidad generalmente se entiende como la medida del grado de
certeza de que un relevador funcionará como se tiene pensado. Los
relevadores, en contraste con la mayoría de los otros equipos, tiene dos
alternativas en las cuales pueden ser desconfiables: ellos pueden fallar en
su operación cuando se espera que la hagan, y pueden operar cuando no
se desea. De aquí, se desprenden dos alternativas que se desea tengan los
esquemas de protección dentro de su confiabilidad: Selectividad y
Seguridad.
III.8.2 Selectividad.
Se define como la medida de certeza de que los relevadores funcionaran
correctamente para todas las fallas para las cuales fueron diseñados. Esta
propiedad se relaciona con lograr que el equipo fallado sea el único que sea
liberado, y se caracteriza por su capacidad de protección contra todos los
cortocircuitos, su velocidad de operación y la no operación contra fallas
externas o cuando no hay cortocircuitos. Las protecciones se clasifican, de
acuerdo a su selectividad, en absoluta o relativa. La absoluta no tiene
retardo de tiempo en su operación, es instantánea; y la relativa tiene
retardo de tiempo en su operación.
III.8.3 Seguridad.
Se define como la medida de certeza de que los relevadores no funcionaran
incorrectamente para cualquier falla que se presente en el sistema. En esta
incluyen la estabilidad de operación para fallas internas, y tiene como
característica su sensibilidad que es muy difícil de lograr en los sistemas
eléctricos actuales; y la estabilidad de no operación para fallas externas.
También, hay que tomar en cuenta su estabilidad de la velocidad de
operación para cortocircuitos internos, sobre todo en las protecciones
instantáneas.
III.9 SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN.
El SEL-300G proporciona elementos de protección convenientes para
aplicarse a diferentes generadores. Use la tabla III.2 para seleccionar que
elementos habilitar de acuerdo a las especificaciones.
De acuerdo con el ejemplo que se propone del generador de turbina de
vapor, se elegirán las protecciones que el relevador propone o recomienda
para una adecuada protección del generador, ya que el Generador de
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
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turbina de vapor esta aterrizado a tierra a través de un transformador de
distribución. Por lo tanto en el capítulo siguiente se describe las
protecciones que se utilizaran, así como los ajustes correspondientes.
Tabla III.2 Elementos de protección recomendados para los métodos de
conexión a tierra de los generadores.
Elemento Alta impedancia
conectada a tierra
Resistencia
conectada a
tierra
Conexión a
tierra sólida
21 Elemento respaldo Mho de
distancia (D) o compensador de
distancia (DC).
Disponible(a) Disponible(a) Disponible(a)
24 Elemento de Volts/Hertz. Recomendable Recomendable Recomendable
27 Baja tensión Opcional Opcional Opcional
32 Potencia inversa Recomendable Recomendable Recomendable
40 Pérdida de campo Recomendable Recomendable Recomendable
46 Sobrecorriente de secuencia
negativa. Recomendable Recomendable Recomendable
50N/51N Sobrecorriente en el neutro.
Sugerido(b) Sugerido(b) Recomendable
50P Sobrecorriente de fase. No recomendable No
recomendable Recomendable
51C/51V Sobrecorriente con
tensión controlada y sin
restricción de tensión.
Disponible(a) Disponible(a) Disponible(a)
59 Sobretensión. Opcional Opcional Opcional
64G Elemento del estator
conectado a tierra en un 100%. Recomendable Sugerido(b)
No
recomendable
78 Fuera de paso Recomendable Recomendable Recomendable
81 Elemento de sobre frecuencia y baja frecuencia.
Recomendable Recomendable Recomendable
81 AC Frecuencia anormal. Disponible(a) Disponible(a) Disponible(a)
87 Elemento de corriente
diferencial.
Sugerido para
grandes maquinas Opcional Opcional
87N Elemento de diferencial
conectado a tierra. No recomendable Sugerido(c) Sugerido(b)
a Selecciona solo uno de los elementos de protección de respaldo
(21D, 21DC, 51C, o 51V) b Si el neutro para el TC está disponible. c Si el neutro del TP está disponible.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
41
C A P Í T U L O IV
AJUSTES DE LOS ELEMENTOS DEL
RELEVADOR SEL-300G.
IV.1 INTRODUCCIÓN.
Este capítulo menciona la descripción de los ajustes, de acuerdo al
ejemplo propuesto para la simulación de puesta en servicio del relevador,
con ayuda del software acSELerator QuickSet ® que es una herramienta
que nos permite establecer una comunicación e ingresar los ajustes en el
relevador.
Lo siguiente será una descripción del ajuste de cada elemento en cuanto a
los valores de comparación del relevador y el procedimiento de ajuste de
cada uno.
El ajuste del relevador es necesaria para la operación optima de la
protección, si los valores no son dados correctamente el relevador puede
operar de una manera inadecuada es así que presentamos la descripción
de cada elemento para su posterior ajuste.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
42
IV.2 COMUNICACIÓN DEL RELEVADOR SEL-300G CON LA PC.
IV.2.1 Procedimiento de interfaz.
Conectar la salida análoga (cable plano) del relevador SEL-300G a la
fuente SEL-AMS.
Conectar el borne positivo de la fuente de 14.3 V del SEL-AMS a la
terminal de salida (output) del SEL-300G.
De la terminal de salida (output) del SEL-300G conectar a borne de
señalización (sense input) del SEL-AMS.
Conectar los puertos serial del SEL-300G y SEL-AMS al CPU.
Figura IV.1. Conexión relevador-Fuente-CPU.
IV.2.2 Rasgos de prueba provistas por el relevador.
Configure el software de emulación terminal o icono del acSELerator
Quickset para operar el puerto PC-COM (COM1, COM2, etc.) en el rango
de baudelitos del relevador (de fabrica 2400baud), usando 8 bits de datos,
1 BIT de parada, no paridad en BIT, y XON/XOFF de control de flujo y
velocidad de comunicación.
La velocidad de comunicación puede obtenerse en el display del relevador
SEL-300G con los siguientes pasos:
Presionar el botón SET
Ir al comando PORT
Seleccionar puerto F presionar SELECT
SEL-300G
SEL-AMS
OUT01 (+)
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
43
Ir al comando SHOW y presionar SELECT
Verificar la velocidad del SEL-300G
Nota: Los comandos que el usuario escriba aparecen negrita/mayúscula:
SET. Las teclas de computadora que se presionan aparecen en
negrita/paréntesis:<ENTER>
Con el software de emulación funcionando en la pantalla de la PC, se
deberá ver un cursor de = apareciendo sobre la pantalla después de
presionar el <ENTER> o <Return> sobre el teclado de la PC. El cursor =
indica que se ha establecido la comunicación entre relevador y PC, y se
está en el nivel de Acceso 0, los ajustes del relevador se introducen en el
nivel 2.
Los comandos pueden ser establecidos en el relevador a través del puerto
serie para ver los valores de medición, cambiar los ajustes del relevador,
etc. Los niveles de acceso son: Acceso de nivel 0 (nivel más bajo), acceso de
nivel 1, acceso de nivel B y acceso de nivel 2 (nivel más alto).
Para más información del comando en particular, escrita
HELPcmd<Enter>, donde cmd es el nombre del comando de interés.
Los password (palabras claves) son requeridos para moverse en los
diferentes niveles, si la conexión de password de la tarjeta principal no
está en su lugar (Password Jumper=OFF). Los password no son requeridos
si la conexión anterior está en la posición ON.
Los password de fabrica son OTTER y TAIL para acceso a nivel 1 y nivel 2,
respectivamente. Así, entonces se tiene que estando en el nivel 0,
introduzca el comando ACC: =ACC<ENTER>
Si la conexión Jumper esta en OFF, el relevador pregunta por el password
para el acceso a nivel 1 (OTTER); esto es: Password:?&&&&&
Aquí se tiene que escribir la palabra clave OTTER y presionar la tecla
<ENTER>, para tener acceso a nivel 1. En este nivel el cursor cambia por:
=>
Si la palabra clave es escrita incorrectamente, el relevador pregunta por la
palabra clave otra vez y aparece en pantalla: Password?. El relevador
pregunta tres veces, si no es correcto en esas tres veces, el relevador cierra
un contacto de ALARM por un segundo y permanece en el nivel 0 (cursor
=). Si la conexión Jumper esta en ON, directamente se dirige al nivel 1.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
44
Para ir al nivel 2, hay que escribir en el cursor del nivel 1, el comando
2AC. Esto es: =>2AC<ENTER>
Aquí otra vez se pide la palabra clave de acceso a nivel 2 (TAIL), se procede
como se hizo del nivel 0 al nivel 1. Usando los comandos SET 1, SET 2,
SET G y SET P, introduzca los ajustes del relevado de acuerdo a las hojas
de ajuste de su aplicación. La tabla IV.1 muestra las teclas para el
comando de edición, SET.
Tabla IV.1 Teclas del comando de edición, SET.
Oprima la tecla (s) Resultado
<ENTER> Retiene el ajuste y se mueve al siguiente ajuste
^<ENTER> Regresa el ajuste previo
< <ENTER> Regresa a la categoría de previos ajustes
><ENTER> Se mueve a la categoría siguiente de ajustes
End <ENTER> Sale de la sesión de edición, señala el salvar ajustes
<Ctrl> X Aborta la sesión de edición sin salvar ajustes
Los siguientes comandos provistos por el relevador ayudan durante las
pruebas.
METER Este comando muestra las corrientes y tensiones (magnitud y
ángulo de fase) presentados al relevador en valores primarios.
Así como frecuencia y VCD.
EVENT El relevador genera un reporte de eventos de 15-30 ciclos en
respuesta a las fallas o disturbios que se presentan en el
sistema de potencia.
SER El relevador provee un registro secuencial de eventos (SER), un
reporte de eventos que señaliza el tiempo de los cambios de
estado de los contactos de entrada y salida y los elementos del
relevador.
TARGET Use este comando para ver el estado de las entradas de control
al relevador, salidas del relevador, y los elementos del
relevador durante las pruebas.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
45
PULSE Use este método para probar los circuitos de los contactos de
salida.
SHOW Permite observar los ajustes del relevador en cualquiera de los
2 niveles.
EVE Muestra una serie de eventos que ocurren cuando se realiza
una prueba.
IV.2.3 Procedimiento de ajuste del relevador.
Una vez realizado lo anterior, para establecer una comunicación para el
ajuste y observación de los parámetros del relevador se hará lo sig.
En el menú “File” de acSELerator ejecutar el comando o icono READ
(que sirve para obtener los ajustes actuales del SEL-300G)
Una vez leído los datos del relevador ingresar los datos del cálculo de
ajuste.
Ya ingresados los ajustes, se necesita enviar la información al relevador y
esto se logra dando un clic en la pestaña de “File” en la opción de “Send…”
o dando un clic en el icono de SEND y así se enviara los datos al
relevador y se podrá trabajar con él.
IV.3 ESPECIFICACIONES DEL GENERADOR (TURBINA DE VAPOR) Y
TRANSFORMADOR PRINCIPAL
Para el ajuste del relevador son necesarios datos del generador que son
esenciales para la operación de este.
Datos del generador
Sn = 109.70 MVA F.P. = - 0.9
Vn = 13.80 kV Fn= 60 Hz
In= 4.5 kA ηn= 3600 r.p.m.
Con las siguientes ecuaciones se podrán calcular las constantes de
relación de los transformadores de corriente y los transformadores de
potencial respectivamente.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
46
[IV.1]
[IV.2]
Sustituyendo valores en las ecuaciones anteriores, se tiene:
Tabla IV.2 Datos generador.
Standard ANSI C50.13
Potencia MVA 109,70
Tensión kV 13,80
Desviación de tensión + - % 5,0 10,0
Corriente de armadura kA 4,590
Frecuencia Velocidad Hz rpm 60 3600
Factor de potencia - 0,90
Requerimientos de
excitación
Sin
carga
If0 Uf0 A V 393 78
4/4
carga
IFn UfN A V 957 190
5/4
carga
If5/4 Uf5/4 A V 1139 226
Corrientes de cortocircuito
instantáneo sin carga y
tensión nominal.
Is 3 fases pico kA 88
Ik3 2 fases sosteniendo IfN kA 6,6
Ik2 2 fases sosteniendo IfN kA 10,5
Reactancias
Valores calculados con
tolerancia de +/- 15%
X’’d Sin sat. Sat. % % 16,4 13,3
X’d Sin sat. Sat. % % 24,5 22,0
Xd Sin sat. Sat. % % 188 170
X’’q Sin sat. Sat. % % 18,0 14,6
X’q Sin sat. Sat. % % 40,8 36,9
Xq Sin sat. Sat. % % 179 152
X2 Sin sat. Sat. % % 17,2 14,0
X0 Sin sat. % 8,7
Xleak Sin sat. % 13,0
Tabla IV.3 Datos del transformador principal.
Potencia MVA 115
Tensión kV alta tensión/ kV baja tensión 230/13.8
Xt % 12
Factor de potencia - 0.9
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
47
21
32
40
46
78
87
64S
81
SE
L-3
00
G2
SE
CU
ND
AR
IO
SE
L-3
00
G1
PR
IMA
RIO
SE
L-3
87
PR
IMA
RIO
UN
IDA
D D
IFE
RE
NC
IAL
B
A
C
109
.70 M
VA
3F, 6
0H
z
13.8
kV
, F.P
.=0
.9
Xd''=
0.1
3 p
.u.
B
AC B C
A
B C
A
BA
C
TR
AN
SFO
RM
AD
OR
PR
INC
IPA
L
230
±2
X2
.5%
/13.8
kV
3F, 6
0H
z
115
MV
A
Z=1
2%
TR
AN
SFO
RM
AD
OR
DE
NE
UT
RO
1380
0/2
40V
10A
R0
.73O
TR
AN
SFO
RM
AD
OR
AU
XIL
IAR
13.8
/4.1
6kV
3F,6
0H
z
9M
VA
Z=
8%
4.1
6 k
V
230
kV
TR
AN
SFO
RM
AD
OR
DE
EX
CIT
AC
IÓN
13.8
kV
/ 3
12 V
3F, 6
0H
z
584
KV
A
3TC
's
6000
/5A
C400
B
AC
VM N
20 H
z
1TC
400/5A
C400
51
GN
51 TE
51
64F
B
A
C
TU
RB
INA
41D
C
52G
AL
AR
MA
SC
D
86-1
-1
86
-G-1
AL
AR
MA
SC
D
41 D
C
52G
86S
EA
LA
RM
A S
CD
52 A
T
86-G
-1
86-1
-18
6-1
-2
49
TE
AL
AR
MA
SC
D
41 D
C
52G
52 M
T
52 A
T
3TC
's
6000
/5A
C400
3TC
's
6000
/5A
C400
3TC
's
6000
/5A
C400
3TP's
13800
3
120120
33
3TP's
13800
3
120120
33
B
C
A
BA
C
52G
52
MT
52A
T
41
DC
58
94
AV
R
3TC
's
6000
/5A
C400
51N
TA
5?
2
400V
500
A 3
0se
gB
A
C
50/5
1
TA 87
TA
AL
AR
MA
SC
D
41 D
C
52G
52 M
T
52 A
T
1TC
400/5A
C400
51
GN
86-G
-2
21
32
40
46
78
87
64S
81
86S
EA
LA
RM
A S
CD
52 A
T
51N
TA
B
A
C
50/5
1
TA 87
TA
BA
C
B
A
C B
A
C
B
A
C
B
A
C
B
A
C
B
A
C
B
A
CB
A
C
B
A
C
B
A
C
86
MT
186
MT
2
B
A
C
86
AT
1
B
AC
3TC
's
6000
/5A
C400
SE
L-3
87
RE
SP
ALD
O
UN
IDA
D D
IFE
RE
NC
IAL
86
AT
2
51N
TP
51N
TP
86-A
T-1
86-A
T-2
TU
RB
INA
41D
C
52G
AL
AR
MA
SC
D
86-1
-1
86
-G-1
AL
AR
MA
SC
D
41 D
C
52G
B
A
C
Figura IV.2 Esquema de la conexión de protección del relevador SEL-300G
al generador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
48
Tabla IV.4 Simbología utilizada.
Símbolo Descripción Símbolo Descripción
Relevador de Distancia.
Relevador Sobrecorriente de Neutro
Relevador de Potencia Inversa.
Relevador de Tierra del Estator al 100%.
Relevador de Pérdida de Campo.
Relevador de Tierra Rotor.
Relevador de Sobrecorriente de Secuencia Negativa.
Relevador de Fuera de Paso Blindaje Sencillo.
Relevador de Térmico del Transformador de Excitación.
Relevador de Máxima-Mínima Frecuencia.
Relevador de Sobrecorriente
Relevador de Disparo y Bloqueo.
Relevador de Sobrecorriente del Transformador de Excitación.
Relevador Diferencial.
Falla de Diodos.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
49
Tabla IV.4 Simbología utilizada (continuación).
Símbolo Descripción Símbolo Descripción
Interruptor del Generador.
Interruptor del Media Tensión.
Interruptor de Alta
Tensión.
Interruptor de Campo.
Conexión Delta.
Conexión Estrella.
Voltmetro de Neutro.
Generador Eléctrico.
Fusible.
Conexión a Tierra.
Transformador de Potencial.
Cuchilla de Puesta a Tierra.
Transformador de Corriente.
Resistencia.
Apartarrayo.
Rectificador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
50
IV.4 ELEMENTOS DE DISTANCIA (21).
IV.4.1 Descripción del elemento.
Los elementos de distancia son normalmente usados para proteger líneas
de transmisión pero en este caso su aplicación se usara también como una
protección de respaldo para proteger al generador contra fallas trifásicas y
entre fases. Estos elementos responden a la impedancia vista entre la
localización del elemento y la localización de la falla. Como la impedancia
vista por el elemento desde su localización al punto de falla, es una
cantidad constante que puede ser la impedancia de la línea o en el caso del
generador, la impedancia transitoria del generador y/o la impedancia
transitoria mas la impedancia del transformador para los ajustes de la
primera y segunda zona del relevador de impedancia. El principio
fundamental de los relevadores de distancia (impedancia), es que
independientemente del tipo de falla, la tensión y la corriente usada para
energizar el relevador siempre medirá la impedancia de secuencia positiva.
Originalmente, los relevadores de distancia tienen tres zonas de protección
que se ajustan de la siguiente forma, para la línea de transmisión radial:
1ª zona protege el 80% de la línea protegida, es decir 0.8
2ª zona protege hasta el 120-150% de la línea protegida, es decir 1.2-
1.5
3ª zona protege la línea protegida más el 1.5 de la impedancia más larga
de las líneas adyacentes, es decir
El diagrama equivalente de impedancias del circuito que comprende
generador, transformador y sistema se muestra a continuación con valores
referidos al primario, lado generador:
Zg Zt Zs
EgEs
E=13,800/ 1.732 V
Figura IV.3 Diagrama de impedancias referidas al generador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
51
Donde:
Zg=X’’(Xs) impedancia del generador
Zt=Xt impedancia del transformador
Zs=Rs+jXs impedancia del sistema referida a la tensión del generador
Donde Zg=X’’ (Xs), impedancia del generador; Zt= Xt, impedancia del
transformador y Zs=Rs + jXs, impedancia del sistema referida a la tensión
del generador, 13.8 kV. Así, se tiene las siguientes ecuaciones para
calcular en Ohms primarios:
[IV.3]
Donde tiene un valor de:
[IV.4]
Por tanto sustituyendo valores en la ecuación IV.4 tenemos:
Los valores anteriores están en Ohms primarios, es decir los valores en
Alta Tensión, por lo tanto los valores del secundario vistos por el relevador
son:
[IV.5]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
52
MTA1=88
Estos valores, referidos al secundario, son utilizados en los ajustes de las
protecciones siguientes: 21, 40 y 78.
Valores para Zona 1
Valores para Zona 2
IV.4.2 Descripción funcional.
El SEL 300G proporciona dos zonas para los elementos de distancia
diseñados para respaldar la protección de distancia para fallas de fase y
trifásicas en el sistema. Cada zona está equipada con un ajuste
independiente de alcance, hacia delante, desplazamientos hacia atrás,
ángulo máximo de par, compensación del transformador y un retardo de
tiempo definido. El usuario puede seleccionar elementos Mho de distancia
o compensador de distancia como principio de operación de los elementos
de distancia.
Los elementos de distancia compensada están incluidos para usuarios que
desean un diferente principio de operación para los esquemas de
protección de respaldo de distancia del sistema. Los elementos de
distancia compensados consisten de elementos de fase a fase o trifásicos y
son implementados en el relevador SEL-300G. La figura IV.4, muestra las
características de operación de los elementos de distancia.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
53
Máximo Alcance
Bloqueo del elemento
de distancia trifásico
Ángulo del
Máximo
alcance
Desplazamiento
-Acos(MFP)*
Acos(MFP)*
VNOM
v3 * INOM* MXLD secundarios
X
R
Figura IV.4 Características de operación de los elementos de distancia. [9]
El usuario puede ajustar el elemento de la zona 1 para que tenga dentro
de su alcance al transformador del generador, con un retardo de tiempo
corto, para proporcionar una protección de respaldo al bobinado y fallas de
fase a fase en boquillas del transformador de potencia, por el lado de baja
tensión. El elemento de la zona 2 puede ser ajustado para tener dentro de
su alcance al transformador con un retardo de tiempo grande. El usuario
puede usar la invasión de carga futura para prevenir mala operación de los
elementos de distancia durante condiciones de carga muy severa.
El relevador incluye una ecuación de control SELogic ajustable para
desactivar los elementos de distancia, la supervisión de la lógica de
pérdida de potencial, 60LOP y una simple función de invasión de carga
para proporcionar en los elementos trifásicos seguridad bajo condiciones
de carga máxima en el generador.
IV.4.3 Descripción de los ajuste de los elementos Mho.
Habilita los sistemas de protección de respaldo para fallas entre fases (N,
D, DC, V, C)
Esta palabra en bits del relevador indica que tipo de protección de
respaldo se podría establecer para la protección de fallas entre fases en el
generador. Estas pueden ser 21D (tipo Mho), 21DC (distancia
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
54
compensada), 51V y 51C. Una de estas debe ser seleccionada para tal
función por medio de EBUP igual D, DC, V o C.
Elemento Mho, 21D (EBUP=D).
Alcance de distancia de fase de la zona 1 (OFF, 0.1 a 100 ) Z1R=3.5
Desplazamiento de distancia de fase de la zona 1 (0.1 a 100 ) Z1O=2.4
El ajuste del Z1R es definido con un alcance de distancia de fase hacia
delante (hacia el sistema), definido en secundarios. Ajuste ELE=Y para
incluir una función de invasión de carga para seguridad de los elementos
de distancia bajo una carga severa. Esto eliminará la impedancia de carga
cuando se selecciona un ajuste de alcance del Z1R. Cuando se ajuste el
Z1R=OFF se deshabilitan los elementos y causa que el relevador esconda
los ajustes asociados con la zona 1.
Máximo ángulo de par de la zona1 (90º a 45º) MTA1=88º
Ajuste el MTA1 Igual al ángulo del transformador más la impedancia del
sistema definido por el ajuste de alcance de la zona 1. El relevador coloca
el alcance máximo de los elementos de distancias a lo largo de una línea
con ángulo definido por el ajuste de MTA1.
Ángulo de compensación del transformador en la zona 1 (0, -30, +30º)
Z1CMP=30
Use el ajuste de Z1CMP para compensar el elemento de distancia de fase
para la presencia de un transformador elevador conectado en delta-estrella
entre el generador y el sistema.
Cuando el elemento no está ajustado para tener dentro de su alcance al
transformador, ajuste el Z1CMP=0. Cuando el elemento esta ajustado para
responder a fallas en fases en el lado de alta del transformador delta-
estrella, y el ángulo de tensión de fase a neutro del sistema adelanta el
ángulo de tensión de fase a neutro del generador por 30º. Ajuste el
Z1CMP=-30º. Cuando el ángulo de tensión de fase a neutro del sistema se
atrasa del ángulo de tensión de fase a neutro del generador por 30º, ajuste
el Z1CMP=+30º.
Retardo de tiempo de la distancia de fase de zona 1 (0.0 a 400 s) Z1D=0.6
El ajuste de Z1D define un retardo de tiempo definido de la zona 1 del
elemento.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
55
Alcance de distancia de fase de la zona 2 (OFF, 0.1 a 100 ) Z2R=4.6
Desplazamiento de distancia de fase de la zona 1 (0.1 a 10 ) Z2O=2.4
El ajuste del Z2R es definido con un alcance de distancia de fase hacia
delante (hacia el sistema), definido en secundarios. Ajuste ELE=Y para
incluir una función de invasión de carga para seguridad de los elementos
de distancia bajo una carga severa. Esto eliminara la impedancia de carga
cuando se selecciona un ajuste de alcance del Z2R. Cuando se ajuste el
Z2R=OFF se deshabilitan los elementos y causa que el relevador esconda
los ajustes asociados con la zona 2.
Máximo ángulo de par de la zona 2 (90º a 45º) MTA2=88º
Ajuste el MTA2 igual al ángulo del transformador del sistema de
impedancias definido por el ajuste de alcance de la zona 1. El relevador
coloca al alcance máximo de los elementos de distancia a lo largo de una
línea con un ángulo definido por el ajuste de MTA2.
Ángulo de compensación del transformador en la zona 2 (0,-30,+30º)
Z2CMP=0
Tiene el mismo significado visto anteriormente para el elemento Z1MP por
el desfasamiento angular entre la tensión del neutro del sistema y el
generador a través del transformador de potencia con conexión delta-
estrella.
Retardo de tiempo de la distancia de fase de zona 2 (0.0 a 400seg.)
Z2D=0.6
El ajuste de Z2D define un retardo de tiempo definido de la zona 2 del
elemento.
21PTC elemento de control de par (control de ecuaciones SELogic).
El elemento de distancia de fase es habilitado cuando la ecuación del
21PTC es igual a lógica 1. El elemento es bloqueado cuando el 21PTC tiene
dentro de su ecuación de control SELogic igual a 0.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
56
IV.4.4 Información necesaria.
Alcance aparente de la impedancia (magnitud y ángulo) de la zona 1
y zona 2.
Conexión del transformador elevador del generador (únicamente se
requiere si la zona 1 o la zona 2 tienen dentro de su alcance al
transformador).
Coordinación del retardo de tiempo de la zona 1 y 2.
Valor del mínimo factor de potencia generado y máxima carga de
emergencia.
IV.4.5 Recomendaciones.
Los elementos de distancia de fase proporcionan una protección de
respaldo para el sistema, el transformador, el generador. La zona 2 es
típicamente ajustada para tener un alcance más grande. Usualmente un
estudio de fallas es necesario para determinar la magnitud y ángulo de la
impedancia aparente vista por el relevador del generador durante una falla
en el sistema. Ajuste el alcance de (ZnR o ZnC) igual a la impedancia de
secuencia positiva calculada para el estudio de fallas trifásicas. Todos los
alcances y desplazamientos del elemento de distancia son ajustados en
ohms secundarios.
Después de determinar el mínimo alcance requerido para obtener una
sensibilidad de los elementos, cuando uno a más interruptores estén
abiertos en el circuito del bus local. Esta operación de contingencia revisa
con cuales elementos de la zona 2, el retardo de tiempo debe ser
coordinado. La zona 1 es usualmente ajustada menor que la zona 2, con
un retardo de tiempo bajo correspondiente.
El desplazamiento del elemento de distancia requerido depende de la
localización de los transformadores de corriente. Si los transformadores de
corriente son conectados cerca del neutro del generador, ajuste los
desplazamientos del elemento de distancia igual al Xd’ del generador. Un
desplazamiento diferente de cero puede proporcionar una protección de
respaldo para fallas entre fases al generador. Los desplazamientos para la
zona 1 y zona 2 deben igualmente ser ajustados, a no ser que se desee una
característica de ejecución especial.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
57
IV.4.6 Disparo de los elementos de distancia de fase.
Debido a que los elementos de fase detectan fallas en el sistema de
naturaleza duradera y potencialmente peligrosos, el disparo es
generalmente aplicado al interruptor principal del generador, al interruptor
de campo, al primo-motor y al relevador de bloqueo (86).
IV.5 ELEMENTOS DE POTENCIA INVERSA Y BAJA POTENCIA HACIA
DELANTE (32).
III.5.1 Descripción de los elementos.
Este tipo de elementos compara el ángulo de fase relativo entre dos
cantidades de corriente alterna. La comparación del ángulo de fase es
comúnmente usada para determinar la dirección de la corriente con
respecto a una cantidad de referencia. Por ejemplo, el flujo de potencia
normal en una determinada dirección resulta en un ángulo de fase entre la
tensión y la corriente variando alrededor de su ángulo de potencia de
; pero cuando este flujo se invierte, este ángulo llega a ser de 180 .
Así mismo, para una falla en la dirección hacia delante o hacia atrás, el
ángulo de fase será – y 180- , respectivamente, donde , es el ángulo del
circuito fallado que en los circuitos de transmisión es aproximadamente
90º. Esta diferencia en las relaciones de fase creadas por una falla, es
explotada en la fabricación de los relevadores direccionales que responden
a la diferencia del ángulo de fases entre dos cantidades que son de tensión
y corriente.
IV.5.2 Descripción funcional.
La motorización de un generador ocurre cuando la potencia del primo-
motor del generador es cortada mientras el generador actúa como un
motor síncrono. En turbinas de vapor aplicadas como primo-motor, la
motorización del generador puede dañar rápidamente la turbina causando
sobrecalentamiento. En aplicaciones de otros primo-motores, la
motorización puede causar daños mecánicos y/o condiciones de operación
inseguras.
La protección de anti motorización en el SEL-300G es proporcionada por
un elemento de pérdida de potencia inversa y baja potencia hacia delante.
Este elemento mide la potencia real que fluye desde el generador. Si la
potencia real a la salida cae por debajo del umbral del elemento, el
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
58
relevador acierta la palabra en BIT del relevador asociada con el umbral y
el inicio del elemento de tiempo definido.
Dos umbrales de potencia inversa son proporcionados. Los ajustes de los
umbrales son hechos en valores por unidad de la potencia del generador.
Una potencia del generador en por unidad es definida por VNOM e INOM
de los ajustes del relevador. Si el segundo disparo de potencia inversa no
es requerido, el usuario puede elegir aplicar un umbral como un disparo
entrelazado con el disparo secuencial del generador.
IV.5.3 Descripción de los ajustes.
Habilita la protección de potencia inversa y baja potencia hacia delante. (Y, N)
E32= Y
Cuando se ajuste E32=Y se habilitan los elementos de potencia inversa y
baja potencia hacia delante. Si los elementos de pérdida de potencia y baja
potencia hacia delante no son requeridos ajuste E32=N.
Umbral de potencia del nivel 1 ( 0.0015 a 3.0000 PU) 32P1P=-0.500
Retardo de tiempo de la potencia del nivel 1. (0.01-400.00 s) 32P1D=20
El nivel 1 puede ser aplicado como una función de disparo. El 32P1P
define el umbral de potencia en por unidad. La palabra del relevador 32P1
se acierta a menos que la potencia medida en la máquina exceda el
umbral. El 32P1T acierta el 32P1D, segundos después que el 32P1P es
acertado.
Umbral de potencia del nivel 2 (OFF, 0.0015 a 3.0000 PU)
32P2P=1.500
Retardo de tiempo de la potencia del nivel 2 (0.01-400 s) 32P2D= 1
El nivel 2 pude ser aplicado como un disparo de secuencia entrelazado o
como una función de sobrecarga. El 32P2P define un umbral de potencia.
El 32P2 acierta a menos que rebase del umbral en por unidad de la
máquina. El 32P2T acierta el 32P2D segundos después que el 32P2P fue
acertado. Ajuste el 32P2P=OFF para deshabilitar el segundo umbral y
esconder el ajuste de 32P2D.
Control de par del elemento 32(Control de ecuaciones SELogic)
32PTC=!60LOP
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
59
Los elementos de potencia inversa y baja potencia hacia delante son
deshabilitados cuando el control de ecuaciones SELogic tiene lógica 0. Los
elementos están permitidos para operar cuando el control de ecuaciones
SELogic tiene lógica a 1. Conforme al ejemplo, la función de potencia
inversa está permitida para operar cuando no hay condición detectada de
pérdida de potencial. El usuario puede decidir que esta función de control
de par este en ¡3PO que es una condición para deshabilitar los elementos
de potencia inversa cuando los interruptores del generador están abiertos.
IV.5.4 Recomendaciones.
La potencia de motorización es negativa por definición, debido a que esta
fluyendo dentro del generador en lugar de salir.
Para asegurar que los elementos están detectando firmemente el nivel de
potencia, el ajuste del elemento considera los errores de medición del
relevador, esto es de los transformadores de tensión y de corriente. Un
múltiplo de 0.7 a 0.5 debería proporcionar una detención segura de las
condiciones de motorización, valor por debajo de 0.02 por unidad, se
sugiere para 32P1P ajustar de 0.014 a 0.01 por unidad. El error de
medición en el relevador para los elementos de potencia es especificado
como 0.0015 por unidad, 2 por ciento en el ajuste.
32P1P= (0.7 a 0.5)*(potencia de motor en por unidad) por unidad
Usa un 32P1D con un retardo de tiempo de 20.0 a 30.0 segundos o con
forme a las recomendaciones de fábrica del primo-motor. Este retardo
previene el disparo de potencia inversa durante operación de la maquina.
Use el nivel 2 del elemento de potencia inversa y baja potencia hacia
delante como un disparo secuencial entrelazado o como un elemento de
sobrecarga.
Cuando el nivel 2 es aplicado como disparo secuencial entrelazado, el
ajuste de 32P2P debería ser ajustado con un alcance de 1.05 a 1.10 por
unidad. Debido a que el elemento es implementado como una función de
baja potencia hacia delante, la palabra en bit del relevador 32P2 es
acertada bajo condiciones normales de carga, pero desacertado si la
potencia de salida del generador excede el 32P2P. Use el nivel 2 del
elemento invertido ¡32P2, para indicar una condición de sobrecarga. Un
control de ecuaciones SELogic variable y una relación de operación de
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
60
tiempo, puede ser usado para agregar un retardo de tiempo para la
indicación de sobrecarga.
IV.5.5 Disparo de potencia inversa.
Para la protección de motorización, los elementos de potencia inversa y
baja potencia hacia delante son usados para disparar el interruptor
principal del generador y los interruptores de campo y transferencia de
auxiliares.
IV.6 ELEMENTOS DE PÉRDIDA DE CAMPO (40).
IV.6.1 Descripción de los elementos.
Cuando un generador síncrono pierde excitación, este opera como un
generador de inducción con una velocidad arriba de su velocidad síncrona
con el sistema suministrando la potencia reactiva necesaria. Los
generadores de rotor de polos lisos, no son adecuados para tal operación
porque ellos no tienen devanados amortiguadores y rápidamente se
sobrecalienta la laminación del rotor. Los generadores de polos salientes,
los cuales son comúnmente usados en plantas hidroeléctricas tienen tales
devanados amortiguadores, y no tienen tal problema. Sin embargo,
adicional al problema de sobrecalentamiento, ambas máquinas síncronas
de polos lisos y polos salientes, requieren una mínima excitación para
trabajar en una cierta condición de carga. El fabricante debe proporcionar
las temperaturas obtenidas en cada uno de los límites peligrosos para la
sobreexcitación (estator) y baja excitación (rotor).
IV.6.2 Descripción funcional.
Las corrientes de pérdida de campo causan que el generador síncrono
actué como un generador de inducción. La velocidad del rotor se
incrementa, la salida de potencia activa decrece y el generador absorbe
una gran cantidad de potencia reactiva del sistema. Altas corrientes son
inducidas en el rotor y las corrientes en el estator pueden ser de 2.0 por
unidad. Estas altas corrientes causan peligrosos sobrecalentamientos en
muy corto tiempo.
El SEL-300G detecta pérdida de campo usando un par de desplazamientos
de círculos Mho, relevadores de impedancia. Debido a que la pérdida de
campo afecta a las tres fases, la condición es balanceada. El SEL-300G
usa mediciones de impedancias de secuencia positiva para formar el
circulo Mho.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
61
Típicamente, la zona 1 y zona 2 son desplazamientos del plano de
impedancias originando por un valor igual a una mitad de la reactancia
transitoria de la máquina. La zona 1 intenta operar con un pequeño
retardo de tiempo en los eventos de pérdida de campo bajo condiciones de
carga total. La zona 2 con alcances más distantes, opera con un retardo de
tiempo mayor. La zona 2 es propuesta para disparar por condiciones de
pérdida de campo que ocurren bajo condiciones de ligera carga.
IV.6.3 Cálculos de ajuste.
Para calcular el diámetro del círculo Mho de la zona 1 se tendrá la
ecuación siguiente:
40Z1P=
[IV.6]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior, queda:
40Z1P
1.73 primarios
Para convertir de Ohms primarios a Ohms secundarios se hace la
siguiente:
40Z1P = 1.73
secundarios [IV.7]
40Z1P= 1.73
=18.05 secundarios
Para calcular el desplazamiento de la reactancia de la zona 1, se tiene:
40XD1=
[IV.8]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior:
40XD1=
-1.2
Para calcular el diámetro del círculo Mho de la zona 2 se tendrá la
ecuación siguiente:
40Z2P= 30.8
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
62
Para calcular el desplazamiento de la reactancia de la zona 2, se tiene:
40XD2
[IV.9]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior:
40XD2
-1.2
40Z2D = 0.5 segundos
IV.6.4 Descripción de los ajustes.
Habilita la protección de pérdida de campo (Y, N)
E40=Y
Ajuste E40=Y para habilitar elementos de protección de pérdida de
campo. Si la protección de pérdida de campo no es requerida ajuste
E40=N.
Diámetro de los Mho de la zona 1 (OFF, 0.1 a 100 ) 40Z1P=18.05
Desplazamiento de la reactancia de la zona 1 (-50.0-0.0 ) 40XD1= -1.20
Operación de retardo de tiempo de la zona 1 (0.0-400 s) 40Z1D= 0.0
La zona 1 del elemento típicamente es aplicada como una función de
disparo. El diámetro de la zona 1 y el ajuste del desplazamiento son
descritos abajo. Ajuste el desplazamiento de la zona 1 igual a un medio de
la reactancia transitoria del generador, en ohms secundarios. El disparo
de pérdida de campo de la zona 1 es típicamente realizado con un retardo
de tiempo pequeño o cero. Cualquier retardo deseado debe ser agregado
usando el ajuste de 40Z1D.
La palabra en BIT del relevador 40Z1 acierta a menos que la medición de
la impedancia de secuencia positiva caiga dentro del circulo Mho de la
zona definido por el desplazamiento y diámetro ajustado, La palabra en
BIT del relevador, 40Z1D se acierta 40Z1D segundos después que el 40Z1
es acertado.
Diámetro de los Mho de la zona 2 (OFF, 0.1 a 100 ) 40Z2P= 30.8
Desplazamiento de la reactancia de la zona 2 (-50.0-0.0 ) 40XD2= -1.20
Operación de retardo de tiempo de la zona 2 (0.0-400 s) 40Z2D= 0.5
Ángulo de supervisión del direccional de la zona 2 (-20º-0.0º) 40D1R= -10
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
63
La zona 2 del elemento típicamente es aplicada como una función de
disparo. El ajuste del diámetro y desplazamiento de la zona 2 son
descritos abajo. Típicamente el disparo de pérdida de campo de la zona 2
es realizado con un retardo de tiempo 0.5 a 0.6 segundos.
La palabra en BIT del relevador 40Z2 acierta a menos que la medición de
la impedancia de secuencia positiva caiga dentro del circulo Mho de la
zona 2 definido por el ajuste del desplazamiento y diámetro de la zona 2,
la supervisión lineal del direccional, si es usado. La palabra en BIT del
relevador, 40Z2T acierta 40Z2D segundos después que el 40Z2 es
acertado.
40Z El elemento de control de par (control de ecuaciones SELogic)
40ZTC=!60LOP
Nota: Los elementos de pérdida de campo requieren por lo menos 0.25
Volts de tensión de secuencia positiva y 0.25 Amperes de corriente de
secuencia positiva para operar.
IV.6.5 Información necesaria.
Reactancia en eje directo del generador (Xd), en secundarios.
Reactancia transitoria del generador (X’d) en secundarios.
Valor de tensión de línea-línea del generador, en Volts secundarios
(ajustes de VNOM)
Corriente de fase del generador, en Amperes secundarios (ajustes de
INOM).
Cuando se desea un desplazamiento positivo de la zona 2, se
necesita:
-Reactancia del transformador elevador Xt, y una reactancia del
sistema Xsys en secundarios.
-Factor de potencia del generador.
IV.7 ELEMENTOS DE SOBRECORRIENTE DE SECUENCIA NEGATIVA
(46).
IV.7.1 Descripción funcional.
Las corrientes desbalanceadas del generador causan un alto calentamiento
al rotor. La norma IEEE C50.13.1977 define la capacidad de corriente
desbalanceada continua de un generador. El generador deberá ser capaz
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
64
de soportar sin daño, el efecto de una corriente desbalanceada continua
correspondiente a una corriente de secuencia negativa, en términos de .
El SEL-300G proporciona un elemento de sobrecorriente de secuencia
negativa de tiempo definido, apropiado para aplicarse en una alarma y un
elemento de sobrecorriente-tiempo para disparar por desbalanceo de
corriente.
IV.7.2 Descripción de los ajustes.
Habilita la protección de sobrecorriente de secuencia negativa (Y, N)
E46=Y
Ajuste E46=Y para habilitar elementos de sobrecorriente de secuencia
negativa. Si la protección de sobrecorriente de secuencia negativa no es
requerida, ajuste E46=N.
Operación de sobrecorriente de secuencia negativa del nivel 1 (OFF, 2-100%)
46Q1P= 8
Retardo de tiempo de sobrecorriente de secuencia negativa del nivel 1
(0.02-999.90 s) 46Q1D= 5.0
El nivel 1 del elemento es típicamente aplicado como una alarma por
desbalanceado. La operación es definida en por ciento de la corriente
nominal de fase de la máquina, INOM. Para agregar un retardo se debe
usar el 46Q1D. Para desactivar el elemento ajuste 46Q1P=OFF.
La palabra en BIT del relevador 46Q1 acierta a menos que la medición de
la corriente de secuencia negativa exceda el ajuste de 46Q1P en por ciento
de la INOM. La palabra en BIT del relevador 46Q1T es acertada segundos
después que 46Q1 es acertado.
Operación de sobrecorriente de secuencia negativa del nivel 2 (OFF, 2-
100%) 46Q2P=8
Dial de tiempo de sobrecorriente-tiempo de secuencia negativa del nivel 2
(1-100 s) 46Q2K=10
El elemento de sobrecorriente de secuencia negativa opera con una
característica de tiempo Ajuste el valor de operación igual al mínimo
por ciento de corriente nominal para la cual el elemento debe responder.
Ajuste a 46Q2K igual al valor de del generador que es una capacidad
definida de fabrica.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
65
La palabra en BIT del relevador 46Q2 acierta a menos que la medición de
la corriente de secuencia negativa exceda el ajuste de 46Q2P en por ciento
de la INOM. La apalabra en BIT del relevador 46Q2T es acierta en un
tiempo definido por las características de operación del elemento
sobrecorriente-tiempo.
El elemento de sobrecorriente-tiempo de secuencia negativa se restablece
usando una línea fija de tiempo igual a 240 segundos. La palabra en BIT
del relevador 46Q2R acierta cuando el elemento es totalmente restablecido.
Control de par del elemento 46Q (control de ecuaciones SELogic)
46QTC=1
IV.7.3 Información necesaria.
Capacidad que tiene el generador para resistir corriente
desbalanceada, en por ciento del valor de la corriente.
Capacidad de tiempo que tiene el generador para resistir la corriente
de secuencia negativa, en segundos.
IV.7.4 Recomendaciones.
Ajuste el 46Q1P igual o debajo de la capacidad que tiene el generador para
resistir corriente desbalanceada. 46Q1P=8 -12%.
Ajuste el retardo e tiempo 46Q1D mayor que el máximo tiempo de
corriente desbalanceada de un periodo normal incluyendo el tiempo de
libramiento de fallas de fase del sistema. Este retardo prevendrá una
alarma indeseada por corriente desbalanceada.
46Q1D= 5.0
Ajuste el 46Q2P igual o debajo de la capacidad que tiene el generador para
resistir corriente desbalanceada.
Ajuste el 46Q2K igual o debajo de la capacidad de tiempo que tiene el
generador para resistir corriente de secuencia negativa.
46Q2K= 10.0
Si bajo condiciones de operación el usuario desea prevenir la operación del
elemento de sobrecorriente de secuencia negativa, defina esa condición el
ajuste de control de par 46QTC. Normalmente los elementos de
sobrecorriente de secuencia negativa deben ser habilitados todo el tiempo.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
66
46QTC= 1
IV.7.5 Disparo de sobrecorriente de secuencia negativa.
Generalmente el disparo de sobrecorriente de secuencia negativa es
aplicado únicamente al interruptor principal del generador.
IV.8 PROTECCIÓN CONTRA PÉRDIDA DE POTENCIAL (60P).
IV. 8.1 Descripción del elemento, de polo abierto.
La lógica de polo abierto del SEL-300G para la salida de la palabra en bits
del relevador, 3PO, es la lógica uno cuando la medición de la corriente de
fase y la posición de las contactos auxiliares del interruptor están de
acuerdo que el interruptor del generador está abierto. La palabra en bits
del relevador, 3PO, es útil en disparo de eventos y del SER y otras
señalizaciones y opciones de control.
Operación de fase para la detección de carga (OFF, 0.25-100.00A, Modelo
5A) 50LP= 0.25
Retardo de tiempo de los tres polos abiertos (0.00-1.00 s)
3POD=0.00
Tabla IV.5 Palabras en bits del relevador.
Palabras en bits
del relevador
Descripción funcional Aplicaciones típicas
50L Sensibilidad de la sobrecorriente
de fase
Señalización y pruebas
3PO Condición de los tres polos
abiertos del interruptor
Señalización y disparo
del SER
IV.8.1.1 Recomendaciones.
Ajuste el 50LP a su valor mínimo. Cuando la corriente del generador es
extremadamente baja, el relevador confía en la salida del 52A para indicar
la posición del interruptor. Ajuste 3POD=0 ciclos a menos que su
aplicación requiera un tiempo especifico de retardo al desenergizarse.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
67
IV.8.1.2 Descripción del elemento y funcionamiento para lógica de
polo abierto.
El relevador 300G provee un método fácil para detectar pérdida de
potencial a los relevadores causados por la pérdida de un fusible o la
operación de un interruptor de los circuitos secundarios que suministran
los potenciales. El relevador detectara una pérdida de potencial si:
1. Si hay 10% de caída de tensión en la medición de la tensión de
secuencia positiva, sin un cambio en las corrientes de secuencia
negativa y secuencia cero.
2. La caída de tensión de secuencia positiva debajo de 5V por más de
un minuto.
Si la condición persiste por 60 ciclos, este se opera, 60LOP restablece,
cuando V1 retorna a un valor más grande de 0.43*VNOM, y V0 yV2 son
ambos menores que 5V secundarios.
IV.8.1.3 Descripción de los ajustes.
Esta función no tiene ajustes y esta siempre activa.
Tabla IV.6 Palabras en bits del relevador.
Palabras en bits
del relevador
Descripción funcional Aplicaciones típicas
60LOP Detección de pérdida de potencial Señalización y control
IV.9 ELEMENTO DE PROTECCIÓN A TIERRA AL 100% DEL ESTATOR
(64).
IV.9.1 Descripción de los elementos.
La falla de aislamiento es la causa más frecuente de la mayoría de las
fallas en un generador. Estas pueden comenzar como fallas entre espiras y
posteriormente convertirse en fallas a tierra; o empezar directamente como
falla a tierra, para que la protección a tierra opere lo más rápido posible.
La protección de una falla a tierra en un generador se complica cuando el
generador se aterriza con un transformador de distribución. En este
sistema de potencia es aterrizado a través de una resistencia igual o
ligeramente menor que la capacitancia total del sistema. Esto trae como
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
68
consecuencia que la corriente sea muy pequeña y que las sobretensiones
transitorias sean menores de 2.5 veces el valor de la cresta normal a tierra.
IV.9.2 Descripción de funcionamiento.
El relevador 300G provee una función de dos zonas diseñadas para
detectar fallas a tierra en el devanado del estator, en generadores con
puesta a tierra con resistencia y alta impedancia. El elemento de la zona 1,
64G1, usa un elemento de sobretensión al neutro de frecuencia
fundamental que es sensitivo a fallas en la mitad o porciones superiores de
los devanados. El elemento de zona 2, 64G2, usa una tensión de tercera
armónica con función diferencial para detectar fallas en las porciones
superior e inferior, el devanado. Por el uso de las dos zonas, juntas, el
relevador provee el 100% del estator.
Cuando una falla a tierra ocurre en la parte alta del devanado de un
generador aterrizado con resistencias o una alta impedancia, una tensión
aparece en el neutro del generador. La magnitud de la tensión al neutro
durante la falla es proporcional a la localización de la falla dentro del
devanado. Si una falla ocurre en el 85% de la parte alta del devanado
desde el punto neutro, la tensión al neutro es el 85% de la tensión nominal
al neutro del generador. El relevador SEL-300G acierta el 64G1 cuando la
tensión es más grande que el ajuste 64G1P. Esta función detecta fallas a
tierra del estator en casi todo el devanado, no así en la parte baja del 5 al
10% del devanado; ya que la tensión al neutro no tiene valor significativo.
Para detectar fallas en la parte alta (95%-98%) del devanado del generador
usando la siguiente ecuación.
64G1P
V considerando el 95% de su alcance [IV.10]
64G1P
3.31 V
Información necesaria.
Tensión nominal del generador.
Relación del transformador de puesta a tierra a 1 (use 1 si la
máquina tiene resistencia de puesta a tierra.
Relación del transformador de potencial del neutro del generador a 1
(use 1 si el relevador está conectado directamente al devanado
secundario del transformador de puesta a tierra.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
69
Tensión al neutro del generador durante una falla a tierra (esta
tensión es causada por el acoplamiento capacitivo en el
transformador elevador del generador. Si esta tensión no es
conocida, la coordinación puede ser hecha en bases del tiempo.
Ajustes del relevador PTR, PTRN, DELTA_Y.
IV.9.3 Descripción de ajustes.
Habilitar la protección a tierra del estator al 100% (Y, N)
E64=Y
Ajustar E64=Y, habilita los elementos de protección a tierra del estator al
100%. Si el relevador es usado para proteger un generador sólidamente
aterrizado, estos elementos no son efectivos y deberían ser deshabilitados
E64=N. Cuando E64=N, los elementos 64G1 y 64G2 son escondidos y sus
ajustes no son introducidos.
Elementos 64G.
Zona 1 Operación de los elementos de sobre/baja tensión del neutro.
64G1P=3.3
Zona 1 Retardo de tiempo (0.00-400.00s) 64G1D=0.75
Zona 2 Tensión diferencial (OOF, 0.1-20.0V) 64G2P=OOF
Zona 2 Relación de tiempo (0.0-5.0) 64RAT=1.0
Zona 2 Retardo de tiempo (0.00-400.00s) 64G2D=0.08
64G elemento de control de par (ecuaciones de control SELogic)
64GTC=1.0
IV.10 ELEMENTO FUERA DE PASO-ESQUEMA DE BLINDAJE
SENCILLO (78).
IV.10.1 Descripción del elemento.
La constante de inercia para máquinas termoeléctricas tiene un valor de 4-
10 segundos, y para máquinas hidroeléctricas tiene un valor de 2-4
segundos. Como el equilibrio de estado estable esta en disturbio por una
falla, la reactancia efectiva entre las dos máquinas cambia, y esta cambia
también cuando una falla es librada. Como la reactancia cambia, los
ángulos del rotor no pueden cambiar instantáneamente para compensar
este cambio, el rotor está sujeto a un par de aceleración, el cual depende
del ángulo δ. El resultado de la ecuación de movimiento puede ser resuelto
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
70
por el criterio de áreas iguales. Cuando las oscilaciones del rotor son
estables, el rotor oscila alrededor de un nuevo punto de equilibrio, y
eventualmente lo alcanza. Cuando el movimiento del rotor es inestable, el
ángulo del rotor se mueve en forma ascendente, como se ilustra en la
figura IV.5.
ÁnguloInestable
Estable
Tiempo
Figura IV.5 Oscilaciones estable e inestable de un SEP sencillo. [9]
La operación inestable es indeseable, ya que esta crea corrientes y flujos
de potencia demasiado grandes así como también tensiones no usuales en
la red, y sujeta al generador en oscilaciones cíclicas de par demasiado
grandes. La estación de servicios propios puede también estar sujeta a
fluctuaciones de tensión demasiado grandes y pueden ocasionar disparos,
causando pérdidas largas y costosas de energía: en la mayoría de los
casos, una vez que se detecta la inestabilidad, la máquina no recobrara su
sincronismo a menos que se tengan medidas de control inusuales.
Es muy importante que una oscilación del rotor de la máquina síncrona
sea detectada, y que la máquina sea retirada del sistema, mientras se
conserve los auxiliares de la planta energizados. Si lo anterior puede ser
llevado a cabo satisfactoriamente, el generador puede ser sincronizado en
un tiempo muy corto.
La detección de esta condición inestable, también conocida como condición
fuera de paso, es llevada a cabo por los relevadores fuera de paso.
IV.10.2 Impedancia aparente durante las oscilaciones de potencia.
Las oscilaciones de potencia se caracterizan por el movimiento de los
ángulos del rotor de las máquinas conectadas al sistema dentro de un
amplio margen. Durante una oscilación estable, el ángulo del rotor oscila
alrededor de su punto de equilibrio, mientras que durante una oscilación
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
71
inestable, el ángulo del rotor δ, se incrementa progresivamente (o decrece),
adquiriendo valores más allá del rango
Hay dos aspectos a los problemas de los relevadores fuera de paso.
Primero, un disparo en una oscilación estable no es garantizado y debería
ser evitado a toda costa. Segundo, durante una oscilación inestable, un
disparo puede ser deseado, pero deberá ser escogido en los relevadores de
las líneas que permitan el balance de energía del sistema. Así, también un
disparo no controlado durante oscilaciones inestables, deberá ser evitado.
La tarea de los relevadores fuera de paso puede ser contemplada en dos
etapas: Una de detección, y la otra de disparo o bloqueo.
La función de detección es llevada a cabo por múltiples características;
recordemos que una falla causa que la impedancia aparente tenga una
trayectoria rápida hacia las zonas de protección de los relevadores de
distancia, y una oscilación estable tiene una velocidad gradual hacia las
zonas de operación. Con los puntos de vista anteriores, se debe medir la
velocidad con que se mueve la impedancia aparente dentro de su
trayectoria, para poder declarar si es una falla o una oscilación de
estabilidad. La oscilación de estabilidad puede ser estable o inestable; por
lo tanto es necesario realizar varias corridas de un programa de estabilidad
transitoria. La trayectoria de la impedancia vista por los relevadores de
distancia para cada uno de los casos estables es examinada. Se ha
encontrado que todas las oscilaciones estables llegan a estar a una
distancia mínima desde el origen. Por lo tanto, si se elige una zona con un
ajuste más pequeño que esta distancia mínima se tiene una buena
selección para decidir si la oscilación es estable o inestable. Así, si la
trayectoria de la impedancia durante la oscilación de estabilidad invade la
zona comprendida, se dice que es una oscilación inestable, en caso de que
no invada, se dice que es una oscilación estable. Cuando se detecta una
condición de oscilación inestable, una condición de fuera de paso es
declarada, y una acción de disparo o bloqueo apropiado es iniciado
dependiendo de los requisitos establecidos con referencia a la figura IV.6
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
72
ZONA INTERNA
ZONA EXTERNA
R
(b)
R
(a)X
Figura IV.6 Relevadores para detectar condiciones fuera de paso por el
uso de relevadores de distancia y relevadores de tiempo. [9]
La zona interna es usada para detectar una oscilación inestable, mientras
que la zona externa es para arrancar un relevador de tiempo. Si la zona
interna es alcanzada antes de que termine la operación del relevador de
tiempo, se considera que se tiene una falla, y si la zona interna es
alcanzada después de la operación del relevador de tiempo, se tiene una
oscilación inestable, y si la zona nunca es alcanzada, se dice que se tiene
una oscilación estable. Ningún disparo es permitido durante una
oscilación estable, mientras que para una oscilación inestable un disparo o
bloqueo del relevador de distancia es permitido, dependiendo de las
condiciones de operación del sistema.
IV.10.3 Descripción funcional.
El elemento fuera de paso detecta condiciones fuera de sincronismo entre
dos fuentes eléctricas. Dos sistemas interconectados pueden experimentar
una condición fuera de paso por diferentes razones. Por ejemplo, las
pérdidas de excitación pueden causar que un generador pierda su
sincronismo con el resto del sistema. Similarmente, un disparo tardado a
un interruptor para librar una falla en el sistema puede causar que un
generador pierda su sincronismo con el resto del sistema.
Es necesario detectar y aislar las condiciones fuera de paso tan rápido
como sea posible porque de estas oscilaciones resultan corrientes grandes,
esfuerzos en los devanados, y altos pares de torsión en la flecha del
generador que pueden ser perjudiciales, también al transformador.
IV.10.4 Esquema de blindaje sencillo de los elementos fuera de paso.
El blindaje sencillo, se muestra en la figura IV.7, que consiste de un
elemento 78Z1, un blindaje derecho 78R1, y un blindaje izquierdo 78R2.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
73
Este esquema detecta condición fuera de paso por monitorear la
trayectoria de la impedancia de secuencia positiva que pasa a través de la
zona de protección. Si el relevador detecta una condición fuera de paso,
este acierta a las siguientes palabras en bits del relevador.
SWING opera cuando la impedancia de secuencia positiva se mueve
desde la región de carga dentro del área A (blindaje izquierdo 78R2 y
el elemento Mho 78Z1 aciertan.
OOS opera cuando la trayectoria de impedancia de secuencia
positiva avanza adicionalmente entre los dos blindajes (blindaje
derecho 78R1 y blindaje izquierdo 78R2, y el elemento 78Z1
aciertan).
Con la trayectoria de la impedancia saliendo del circulo Mho vía el
área C, el relevador de tiempo con vía ascendente conduce con un
retardo a la operación de un tiempo 78TD y un retardo a la
reposición de 78TDURD que arranca el tiempo, la palabra en bits del
relevador OOST permanece operada por 78DURD segundos después
que el tiempo del 78TD termina.
La descripción anterior es solo para trayectorias viajando de derecha
a izquierda. Las trayectorias fuera de paso viajando de izquierda a
derecha atraviesan las zonas de protección en sentido contrario (es
decir desde el área C a B a A). Las palabras en bits de los
relevadores aciertan en la misma forma que si las trayectorias se
dieran de derecha a izquierda o de izquierda a derecha.
X
R
78R2
78R2 78R1
78R2
78R2 78R1
78R2 78R1
78Z1Nota:Diametro del 78Z1(78REV+78FWD)
Blindaje derechoBlindaje izquierdo
C B A
Figura IV.7 Características de operación de esquema de blindaje sencillo.
[9]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
74
El esquema de blindaje sencillo distingue entre una condición de
cortocircuito y una condición de fuera de paso, ya que monitorea la
trayectoria de la impedancia. Durante fallas de cortocircuito, la
impedancia se moverá desde la región de carga a dentro de la zona del
elemento Mho y entre los dos blindajes casi en forma instantánea
previniendo que la función fuera de paso opere.
IV.10.5. Descripción de ajustes.
Habilitar la protección fuera de paso (1B, 2B, N)
E78=1B
Ajustar E78=1B o 2B habilita los elementos de protección fuera de paso, si
la protección fuera de paso no es requerida, ajuste E78=N.
Reactancia de alcance hacia delante (0.1-100.0 Ω) 78FWD=8
Reactancia de alcance hacia atrás (0.1-100.0 Ω) 78REV=8
Blindaje derecho (0.1-50.0 Ω) 78R1=6
Blindaje izquierdo (0.1-50.0 Ω) 78R2=6
Retardo de disparo de la protección fuera de paso (0.0-1.00 s) 78TD=0.0
Duración del disparo de la protección fuera de paso (0.0-5.00 s)
78TDURD= 3.0
Supervisión de la corriente de secuencia positiva (0.25-30.00 A)
50ABC= 0.25
78 Elemento de control de par (ecuación de control SELogic) OOSTC= 1
Notas: Los valores indicados arriba son los ajustes de fábrica para un
relevador de 5A. Para un relevador de 1A, multiplique los Ω por cinco y
divida los amperes por cinco.
La suma de los alcances hacia delante y hacia atrás (el diámetro del
circulo Mho) tiene que ser 100 Ω o menos para un relevador de 5A y 500 Ω
o menos para un relevador de 1A.
El ajuste del blindaje debe ser más grande o igual al 5% del alcance hacia
delante o atrás. Cualquiera que sea más grande.
El elemento de control de par 78 de la ecuación de control SELogic OOST
tiene un ajuste de fábrica de uno. Si este valor es dejado en 1, el elemento
fuera de paso no será controlado por ninguna otra condición externa al
elemento. Sin embargo, los clientes pueden bloquear la operación del
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
75
elemento 78 para ciertas condiciones, tal como la presencia de excesivas
corrientes de secuencia negativa, por ajustar OOSTC a ¡46Q1.
El disparo retardado del relevador de tiempo tiene un retardo de reposición
ajustable 78DURD (duración de disparo). El 78DURD deberá ser ajustado
apropiadamente. Si la palabra en bits del relevador OOST está configurada
para operar directamente un contacto de salida, en lugar de ser dirigida a
la lógica de disparo común. El ajuste de fábrica del 78DURD es tres
segundos. Sin embargo, si OOST está en las ecuaciones de disparo
SELogic TR1 a TR4, ajuste 78DURD a cero segundos porque la lógica de
disparo tiene un relevador de tiempo similar, TDURD.
IV.10.6 Información necesaria.
Reactancia transitoria del generador X’d, en Ω secundarios.
Impedancia del transformador de potencia en Ω secundarios.
Impedancia de la línea o líneas más allá del transformador de
potencia, si se necesita convertir todas las impedancias a los kV
base del generador.
Un estudio de estabilidad normalmente proporciona los datos adecuados
para ajustar los elementos y relevadores de tiempo adecuadamente. La
zona de protección fuera de paso, la cual es limitada, por el elemento
78Z1, deberá extenderse desde el neutro del generador a las boquillas de
la alta tensión del transformador de potencia. Normalmente, se ajusta el
alcance 78FWD en 2-3 veces la reactancia subtransitoria X’d, y el ajuste
del alcance inverso 78REV en 1.5-2.0 veces la reactancia del
transformador, Xt para tener una zona adecuada de protección más cierto
margen.
Asegúrese que elemento Mho y los blindajes no estén incluidos para la
carga máxima posible, y así evitar la aserción de los elementos 78Z1, 78R1
y 78R2 bajo condiciones normales de operación.
IV.11 PROTECCIÓN DE FRECUENCIA (81).
IV.11.1 Descripción de los elementos.
Cuando se presenta una pérdida de generación, pérdida de carga o la
acción de los relevadores fuera de paso, causa una diferencia que se
presenta entre la carga y la generación en un sistema de potencia, o en
parte del sistema de potencia. Los generadores se aceleran cuando la
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
76
generación esta en exceso, o se frenan cuando la carga es mayor. En la
condición de frenado, los generadores deben ser protegidos de alcanzar
peligrosas velocidades bajas de operación, las cuales pueden causar fallas
en las hélices de la turbina de vapor. La frecuencia de resonancia
mecánica de las hélices esta cerca de la frecuencia normal de operación.
Para un turbogenerador de 60 Hz, una resonancia puede existir alrededor
de 57 Hz, por lo que serios daños pueden ser causados a las hélices de las
turbinas. Los motores de los servicios auxiliares, también pueden resultar
dañados con esta operación a bajas frecuencias.
Es por lo tanto imperativo que el decaimiento de la frecuencia en un
sistema sea detenido, antes de que los aparatos de protección aíslen la
planta del sistema, y se provoque un problema más serio. Es función de
los relevadores de baja frecuencia de tiro de carga, detectar el decaimiento
de la frecuencia del sistema, y desconectar cantidades apropiadas de carga
conectada al sistema, para que la generación y la carga estén balanceadas
y el sistema de potencia pueda retornar a su frecuencia normal de
operación, sin desconectar ningún generador del sistema.
Los esquemas de tiro de carga han sido muy importantes en los sistemas
actuales, donde la carencia de márgenes adecuados de reserva rodante y
márgenes adecuados de capacidad de las líneas de enlace para preparar la
pérdida de generación por la importancia de grandes bloques de energía
desde las líneas de enlace.
Los relevadores de tiro de carga pueden ser electromecánicos, de estado
sólido, o microprocesados. El elemento de medición censa una frecuencia
igual a su ajuste, y operará después de un cierto tiempo después de que la
frecuencia pasó a través de su ajuste en su decaimiento. El tiempo del
relevador, el tiempo de retardo, y el tiempo de apertura del interruptor,
todos sumados hacen un retardo de 10 ciclos o más. Si la relación de
cambio de frecuencia puede ser estimada, entonces la frecuencia en la
cual la carga es disparada puede ser determinada. El ajuste del siguiente
paso del relevador de tiro de carga puede ser ajustado con un cierto
margen de seguridad.
IV.11.2 Descripción de funcionamiento.
El SEL-300G provee seis pasos de elementos de sobre frecuencia/baja
frecuencia. Cada elemento puede operar como un elemento de sobre o baja
frecuencia, dependiendo de su ajuste de operación. Si el ajuste de
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
77
operación del elemento es menor que el ajuste de la frecuencia nominal de
la máquina, FNOM, el elemento opera como un elemento de baja
frecuencia, operando si la medición de la frecuencia es menor que el valor
de ajuste. Si el ajuste de operación del elemento es mayor que el ajuste de
la frecuencia nominal de la máquina, FNOM, el elemento opera como un
elemento de sobre frecuencia, operando si la medición de la frecuencia es
mayor que el valor de ajuste.
IV.11.3 Descripción de ajustes.
Habilitar lo elementos de frecuencia (N, 1-6)
E81=2 Ajustar E81 habilita hasta seis elementos de sobre/baja frecuencia.
Cuando E81=N, los elementos de frecuencia están deshabilitados y sus
ajustes son escondidos y no necesitan ser introducidos.
Elementos 81 Ajustes
Bloqueo a bajas tensiones de fase 27B81P= 20.00
Operación del nivel 1 (OFF, 20.00-70.00 Hz) 81D1P= 59.10
Retardo de tiempo nivel 1 (0.03-400.00 s) 81D1D= 0.03
Operación del nivel 2 (OFF, 20.00-70.00 Hz) 81D2P= 62.00
Retardo de tiempo nivel 2 (0.03-400.00 s) 81D2D= 0.03
Operación del nivel 3 (OFF, 20.00-70.00 Hz) 81D3P= OFF
Retardo de tiempo nivel 3 (0.03-400.00 s) 81D3D= 0.03
Operación del nivel 4 (OFF, 20.00-70.00 Hz) 81D4P= OFF
Retardo de tiempo nivel 4 (0.03-400.00 s) 81D4D= 0.03
Operación del nivel 5 (OFF, 20.00-70.00 Hz) 81D5P= OFF
Retardo de tiempo nivel 5 (0.03-400.00 s) 81D5D= 0.03
Operación del nivel 6 (OFF, 20.00-70.00 Hz) 81D6P= OFF
Retardo de tiempo nivel 6 (0.03-400.00 s) 81D6D= 0.03
Los elementos de frecuencia son deshabilitados mientras cualquier tensión
de fase sea menor que el 2781P. En los ajustes mostrados anteriormente
está habilitado un elemento de baja frecuencia.
IV.11.4 Información necesaria.
Frecuencia de disparo de la protección de frecuencia anormal
deseada o requerida.
Frecuencias de tipo de carga baja / sobre frecuencia del generador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
78
IV.11.5 Recomendaciones.
Habilitar el número de elementos de sobre / baja frecuencia para la
aplicación que se requiera. El fabricante del primo-motor puede proveer
guías de disparo para frecuencias anormales para proteger al generador y
el primo-motor. El centro de control del sistema debe publicar los datos de
tiro de carga por baja frecuencia. Un ajuste de 20V para 27B81P provee la
operación de los elementos de frecuencia sobre un amplio rango del
sistema y tensiones del generador.
IV.11.6 Disparo de baja frecuencia.
El disparo es generalmente aplicado al interruptor del generador
solamente. En esta forma, el generador puede ser rápidamente
sincronizado nuevamente una vez que las condiciones del sistema que
causaron el disturbio de frecuencia han sido corregidas.
IV.12 ELEMENTO DIFERENCIAL (87).
Los relevadores SEL-300G son equipados con entradas de corriente
diferencial. Estos relevadores usan estas entradas de corriente para operar
elementos de sobrecorriente de fase, secuencia negativa y residual,
IV.12.1 Revisión global del elemento diferencial de porcentaje
restringido.
Para simplificar el proceso de ajuste para la mayoría de las aplicaciones, el
elemento diferencial de relevador SEL-300G1/300G3 es habilitado
ajustando E87 igual a G o T.
Cuando E87=G, algunos de los ajustes del elemento diferencial son fijados
a valores predeterminados, dejan únicamente tres ajustes a considerar.
Ajusta E87=G cuando la protección del generador es el único aparato en la
zona del diferencial.
Cuando E87=T, un ajuste adicional es disponible para compensar la
inclusión de un transformador elevador del generador a la zona diferencial.
Cuando E87=G o T, la función de protección diferencial incluye una
sensibilidad, un elemento diferencial de porcentaje diferencial y elemento
libre que debe ser ajustado con menos sensibilidad.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
79
Cuando E87=G o T, el relevador mide la frecuencia fundamental de las
corrientes desde la entradas de fase (IA, IB, e IC) y las entradas del
diferencial (IA87, IB87, e IC87). El relevador también mide las corrientes
de segundo armónico para cada ajuste de entrada. El relevador compensa
matemáticamente las mediciones de las corrientes, tomando en cuenta las
corrientes de las conexiones del transformador, las conexiones del
transformador de potencia (si E87=T), y los ajustes del TAP. Usando las
corrientes de compensación, el relevador después calcula las cantidades de
operación (IOP1, IOP2, e IOP3), las cantidades de restricción (IRT1, IRT2, e
IRT3), y las cantidades de bloqueo de segundo armónico (I1F2, I2F2, e
I3F2).
IV.12.2 Ajustes para la protección del generador.
Habilita protección diferencial (G, T, N)
E87=T
Ajusta E87=T para habilitar elementos de protección diferencial, cuando el
transformador elevador del generador está incluido en la zona del
diferencial. Si la protección del diferencial no es requerida, ajusta E87=N.
87B, 87BL1, 87BL2, 87BL3, 87R, 87R1, 87R2, 87R3, 87U, 87U1, 87U2,
87U3 palabras en bits del relevador son inactivos y los siguientes ajustes
del relevador son escondidos y no necesitan ser introducidos.
XFMR tensión de L-L del bobinado de alta tensión (OFF, 1.0-1000 kV)
VWDGD=230
Conexión XFMR (GEN, YY, YDAC, YDAB, DACDAC, DABDAB, DABY,
DACY) TRCON= DABY
Conexión del TC en la entrada del 87 (Y, DAB, DAC)
CTCON= Y
Valor del TAP de la entrada de fase. TAP1=cantidad deducida (3.8)
Valor del TAP de la entrada del 87. TAPD=cantidad deducida (2.96)
Múltiplo de TAP de la operación del elemento sin restricción (1.0-20.0)
U87P= 10
Múltiplo de TAP de la operación del elemento restringido (0.04-1.0)
O87P= 0.30
Por ciento de restricción de la inclinación 1 (5-100%) SLP1= 40
Cuando un transformador elevador del generador es incluido en la zona
del diferencial, ajusta VWDGD igual a la tensión de línea a línea en kV del
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
80
lado de alta del transformador. Si el usuario ajusta E87=T, pero no tiene
incluido un transformador elevador en la zona del diferencial, entonces
ajusta VWDGD igual a la tensión de línea a línea del generador o ajusta
VWDGD=OFF.
El ajuste de TRCON es definido por la conexión del transformador
elevador. El ajuste de CTCON es definido por la conexión de los
transformadores de corriente de la entrada 87.
Al introducir el usuario los ajustes del relevador, el relevador deduce
valores de TAP1 y TAPD. El usuario no necesita introducir los ajustes para
TPA1 y TAPD cuando E87=T, cuando el usuario introduce un ajuste para
VWDGD. Cuando se ajusta VWDGD=OFF, el usuario necesita calcular e
introducir ajustes para TPA1 y TAPD.
La operación del elemento diferencial sin restricción es definida por el
ajuste de U87P, El 87U palabra en BIT del relevador acierta si alguna de
las mediciones de las cantidades de operación del diferencial IOP, IOP2,
IOP3, exceden el ajuste de U87P. La operación del elemento diferencial
restringido es definida por el ajuste del O87P. La palabra en bits del
relevador 87R acierta dependiendo de la medición de operación y
corrientes de restricción, el ajuste del porcentaje de restricción de la
inclinación, SLP1, SLP2, e IRS1, la función de bloqueo del segundo
armónico definida por ajuste de PCT2 e IHBL, y el resultado del control de
ecuaciones 87B.
Porcentaje de restricción de la inclinación 2 (OFF, 50-200%)
SLP2= 100
Múltiplo de TAP del límite de restricción de la inclinación 1 (1.0-16.0)
IRS1= 3.0
Por ciento de bloqueo del segundo armónico (OFF, 5-100%)
PCT2= OFF
Bloque de armónico independiente (Y, N)
IHBL=N
Bloqueo del elemento de restricción (control de ecuaciones SELogic)
87B=0
El porcentaje del elemento diferencial restringido es desactivado cuando el
resultado del control de ecuaciones SELogic es igual a 1. Cuando el
elemento diferencial es aplicado a una protección por unidad, el usuario
debe ajustar 87B=24C2. Este bloquea el elemento diferencial durante la
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
81
condición de sobreexcitación cuando la fuerza de la corriente del equilibrio
del quinto armónico causa que el elemento diferencial opere
incorrectamente.
IV.12.3 Descripción de la operación del elemento diferencial sin
restricción y restringido
Operación del elemento diferencial sin restricción, U87P. El elemento
diferencial sin restricción esta propuesto para detectar corrientes
diferenciales muy grandes que claramente indican una falla interna.
Este elemento responde únicamente a la frecuencia fundamental de
los componentes de las corrientes de operación del diferencial y no
es afectado por la función de porcentajes de restricción. Este ajuste
debería ser bastante alto para no responder a las falsas corrientes
diferenciales causadas por las diferencias en TC desempeñadas por
medio de severas fallas. Ajusta U87P=10 segundos generalmente
proporcionar un ejecución satisfactoria.
Operación del elemento diferencial restringido, O87P. Ajusta la
corriente de operación del elemento restringido a un mínimo valor
para incrementar la sensibilidad opera bastante alta para evitar la
operación incorrecta debido a los continuos errores en el TC. Un
O87P ajustado de 0.3 proporciona generalmente una ejecución
satisfactoria.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
82
C A P Í T U L O V
PRUEBAS A LOS ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
V.1 INTRODUCCIÓN.
Cada ajuste de los elementos tiene una función en específico y son
necesarios para su correcta operación. Si bien no es necesario probar
todas las funciones de protección proporcionada por el relevador al mismo
tiempo, si se desea se pueden seleccionar elementos para verificar la
operación correcta del elemento.
Esta sección describe a detalle individualmente el procedimiento de prueba
de los elementos.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
83
V.2 PROCEDIMIENTO PARA MANIPULAR LA FUENTE MULTICANAL
ADAPTABLE (SEL-AMS ADAPTIVE MULTICHANNEL SOURCE).
1. Iniciar el programa SEL-5401.
2. En la pestaña de “File” se da un clic y se escogerá la opción “New…”
y aparecerá un nuevo cuadro de dialogo, donde se escogerá el tipo de
relevador a usar,
3. En la pestaña de “Relay Type” se dará un clic y se seleccionara SEL-
300G que es el relevador al que se le harán las pruebas
correspondientes,
4. Después se dará un clic en “Ok” para aceptar la configuración.
Otra opción para seleccionar el tipo de relevador es dar un clic en la
pestaña “Configuration” y seleccionar la opción “Relay Configuration…” y
se repetirá el procedimiento a partir del punto 3 y 4.
5. El siguiente paso es comunicar la PC a través del software SEL-5401
con la Fuente Multicanal Adaptable (SEL-AMS) dando un clic en la
pestaña “Configuration” y se escogerá la opción “Communications…”
y aparecerá un nuevo cuadro de dialogo donde se escogerá el puerto
de comunicación (Dependiendo de la PC aparecerá los COM1,
COM2… COMn, así que el usuario tiene que saber en qué puerto de
la PC está conectado al SEL-AMS para seleccionar el correcto y así
establecer la comunicación.
6. En el mismo cuadro de dialogo esta la opción de “Baut Rate” que es
la velocidad de transmisión con que trabaja el SEL-5401, que en
este caso se tomara el valor que está predeterminado, no hay que
mover nada.
7. La otra opción y ultima tampoco se modifica “File Download
Protocol”, tomando “XModem”.
8. Para concluir se da un clic en “Ok” para aceptar la configuración.
9. Introducir el Máximo Tiempo de Prueba (Max State Time) para
realizar la simulación, ya sea en ciclos, minutos, milisegundos o
segundos. Con la recomendación de que si se simula una falla con
mucha corriente el tiempo de prueba debe de ser relativamente
corto para que el equipo no sufra ningún tipo de daño.
10. Introducir la magnitud de la frecuencia tanto inicial como final.
Recomendación: cuando se realice la simulación de una falla o algún tipo
de prueba se recomienda que en “Inputs” se haga lo siguiente:
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
84
(Dependiendo de donde se conecte la terminal de salida (output) del SEL-
300G que se conecto al borne de señalización (sense input) del SEL-AMS.
que corresponde al INPUTS IN1 al IN6, para este proyecto fue el sense
input número 3, así que se tomara IN3).
1. En la columna “FUNC” se dará doble clic para que se ponga en color
azul y después presionar la barra espaciadora hasta que aparezca
“O->C”.
2. En la columna “RSLT UNITS” se dará doble clic para que se ponga
en color azul y después presionar la barra espaciadora hasta que
aparezca “SEC” por decir un ejemplo, que quiere decir segundos.
3. En la columna “TOS” se dará doble clic para que se ponga en color
azul y después presionar la barra espaciadora hasta que aparezca
“C”.
Lo cual significa que los contactos pasaran de abierto ha cerrado cuando
exista o se simule una falla y así se proporcionara el tiempo exacto en que
la protección opero.
Con los puntos anteriores realizados solo faltaría introducir las
magnitudes y ángulos tanto de corriente y tensión y de las corrientes de
diferencial (I87) correspondiente a cada fase. Por su puesto se introducirán
estas magnitudes dependiendo que protección se le aplicara la prueba y
para esto se explicara mas adelante con más detalle.
Por último para iniciar la simulación o prueba se dará un clic en el icono
y correrá la simulación.
Otra forma de iniciar la prueba es dar un clic en la pestaña “Run” y
seleccionar la opción “Download Test and Run it” o presionar las teclas del
teclado Ctrl + X.
Existe otra forma de introducir las magnitudes y ángulos con la diferencia
de que con esta forma se puede ir incrementando o disminuyendo los
valores, ya sea de las magnitudes o ángulos; para entrar a esta opción,
solo se da un clic al icono .
En este nuevo cuadro de dialogo se puede introducir las valores (magnitud
o ángulo) claro dependiendo de la prueba que se desea realizar, y para que
pueda disminuir o aumentar el valor, se tendrá que seleccionar con una
palomita.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
85
Se escoge la frecuencia a la que deba estar la prueba.
Se determina el valor en que ira incrementándose o disminuyéndose, lo
que con anterioridad se ha seleccionado.
Se iniciara la prueba dando un clic en “Start”.
Se dará clic en el icono o las veces que sea necesario hasta que
ocurra la operación de la protección.
Se observara que existe un indicador de la operación de la protección y el
tiempo exacto en que opero.
V.3 CONEXIÓN DE UNA FUENTE DE TRES TENSIONES Y TRES
CORRIENTES.
La figura V.1 muestra las conexiones para usar la fuente mencionada.
Panel del relevador de salidas de tensión y corriente (DELTA_Y=Y)
IA IB IC INZ01 Z02 Z03 Z04 Z05 Z06 Z07 Z08 Z09 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 Z15 Z16
VA VB VC N VN NN VS NS
VA VB VCIA IB IC VS
Fuente de corriente y tensión trifásica * La fuente de Vs solo es necesaria a la pruebadel elemento 25
Figura V.1 Conexión de la fuente de prueba, tres fuentes de tensión y tres
de corriente. [9]
V.4 ELEMENTO DE DISTANCIA (21).
V.4.1 Equipo necesario.
Relevador SEL-300G.
Fuente de dos o tres terminales y tres corrientes con magnitud
ajustable y ángulo de fase.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
86
PC con software apropiado y cable serial para conexión del puerto
PC-COM al relevador.
V.4.2 Conexiones de las fuentes de prueba.
Conecte de acuerdo a la fuente disponible, según la figura V.1.
V.4.3 Operación básica del elemento.
Los elementos de distancia están diseñados para proporcionar protección
de respaldo para fallas de fase a fase y fallas trifásicas en el sistema de
alimentación externa del generador. El relevador proporciona dos zonas de
protección independientes. Cada zona está equipada con la configuración
que define:
Alcance hacia delante en ohms secundarios.
Alcance hacia atrás (OFFSET) en ohms secundarios.
Ángulo de par máximo en grados.
Retardo de tiempo definido en segundos.
Compensación del transformador de potencia por la conexión Delta-
Estrella.
El desplazamiento de fase de la tensión y corriente introducido por el
transformador de potencia Delta-Estrella, cambia las señales de tensión y
corriente presentadas al relevador SEL 300G durante una falla de fase-fase
sobre el sistema.
V.4.4 Pruebas de exactitud de operación de los elementos.
Paso 1. Haga las conexiones según la figura V.1.
Paso 2. Usando el comando SHO del panel frontal o el puerto serie,
escriba los ajustes asociados con los elementos de distancia de fase del
relevador: VNOM, INOM, EDUP=D, Z1R, MTA1, Z1CMP, Z1D, Z2R, Z2O,
MTA2, Z2CMP, Z2D, MPF (factor de potencia mínimo del generador),
MXLD (carga máxima del generador en p.u.), 21PTC.
Paso 3. Este elemento es muy fácil de probar por simulación una falla
trifásica, incrementando las corrientes de prueba mientras las tensiones se
mantienen constantes. Ajuste las tensiones de la fuente en magnitudes
mas grandes o iguales a 0.45*VNOM (cuando DELTA_Y=Y) o 0.75*VNOM
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
87
(cuando DELTA_Y=D). Ajuste los ángulos de la fuente como se muestra en
seguida:
Cuando ajusta PHROT =ABC Ajuste del ángulo Ia= -MTAnº
Ajuste del ángulo Ib= -120-MTAnº
Ajuste del ángulo Ic= 120-MTAnº
Por lo tanto:
Ajuste del ángulo Ia= -88º
Ajuste del ángulo Ib= -120º-88º=-208º
Ajuste del ángulo Ic= 120º-88º=32º
Cuando ajusta PHROT =ACB Ajuste del ángulo Ia= -MTAnº
Ajuste del ángulo Ib= 120º-MTAnº
Ajuste del ángulo Ic= -120º-MTAnº
Paso 4. Usando el panel frontal o el comando SHO del puerto serial,
anotar los ajustes asociados con el elemento de distancia del relevador.
VNOM= 120 Volts (tensión nominal de fase a fase).
INOM= 3.8 Amps (corriente nominal de fase).
EBUP= D (ajustes de los elementos de distancia de fase).
Z1R= 3.5 ohm secundarios (ajuste del alcance de valores de la zona 1).
Z1O= 2.4 ohm secundarios (ajuste fuera de la zona 1).
MTA1= 88 grados (ángulo de par máximo de la zona 1).
Z1CMP= 0 (compensación del transformador).
Z1D= 0.6 segundos (elemento definido de tiempo de la zona 1).
Z2R= 4.6 ohm secundarios (ajuste del alcance de valores de la zona 2).
Z2O= 2.4 ohm secundarios (ajuste fuera de la zona 2).
MTA2= 88 grados (ángulo de par máximo de la zona 2).
Z2CMP= 0 (compensación del transformador).
Z2D= 0.6 segundos (elemento definido de tiempo de la zona 2).
MPF= (factor de potencia mínimo del generador).
MXLD= por unidad (carga del generador máxima).
21PTC=_______________!3PO______________________________________________
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
88
Ajuste de control de par (los elementos están activos cuando 21PTC = 1 lógico).
Paso 5. Usando el panel frontal o el comando SHO G del puerto serial,
anotar los ajustes de PHROT y DELTA_Y:
PHROT = ABC ABC o ACB (rotación de fases del generador)
DELTA_Y= Y Y o D (conexión de fases de generador)
Paso 6. Usando la siguiente ecuación se obtendrá el valor de corriente en
la cual la protección de distancia operara.
[V.4.1]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior queda:
Iop= 15.42 A
Usando la ley de ohm tenemos que la corriente para esta magnitud de
impedancia es de 15.42 es decir, si la corriente supera su valor entonces el
valor de la impedancia se ve reducida y por lo tanto la protección actuara.
21P1P= compara cuando la magnitud de corriente de fase es igual
15.50 A secundarios (Iprueba).
Teniendo en cuenta el valor de la corriente de prueba que fue similar al de
ajuste se tiene que el % de error se obtendrá de la siguiente manera
%error
*100 [V.4.2]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior queda:
% error
* 100 = 0.46%
%error= 0.46 %
El valor de prueba supero al valor calculado es decir la impedancia fue
reducida un poco más al valor del ajuste y se obtuvo un el resultado
menor de 1% de error esto nos da una confiabilidad en la protección ya
que el valor fue muy próximo.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
89
V.4.5 Pruebas de exactitud de los elementos de tiempo.
El objeto de la prueba de exactitud de los elementos de tiempo es aplicar
señales predefinidas al relevador y medir el tiempo de respuesta. Hay dos
métodos disponibles para medir el tiempo de respuesta del elemento,
revisar el SER y los contactos de salida de operación.
V.4.5.1 Prueba de exactitud del retardo de tiempo, 21P1D.
Paso 1. Configurar las fuentes de prueba actual para aplicar equilibrada,
las tres corrientes de fase con magnitud igual a 1,1 • ITEST, medido por la
prueba de precisión realizada 21P1P por encima de.
Paso 2. Esperar 21P1T afirmar Z1D segundos después de las señales de
prueba se aplican.
Paso 3. Aplique las tensiones de prueba calculadas en el paso 1. A
continuación, aplique las corrientes de prueba y registre el tiempo de
operación del elemento, Ttest. Retire las tensiones y corrientes.
T test= 0.604 segundos
Paso 4. Calcule el error del tiempo usando la ecuación:
%error
*100 [V.4.3]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior queda:
% error
*100 = 0.66%
% error = 0.66 %
El elemento de distancia actúa bajo dos zonas de operación la primera
zona de operación que tiene una cobertura solo al generador y al lado
secundario del trasformador y la segunda zona se encuentra en un rango
desde el generador hasta antes de la barra de alta tensión.
En la simulación del elemento la corriente de prueba supero a la de
operación y esto nos dio un valor menor de impedancia lo cual hizo que la
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
90
protección operara y el porciento de error fue de un valor adecuado para
considerarse a la prueba satisfactoria.
Observación.
El elemento de distancia en nuestro caso es tomado como una
simulación ideal ya que es protección de respaldo y es necesario
quitar las palabras bit del relevador en las ecuaciones lógicas de
disparo referente a las protecciones primarias ya que si no se hiciera
la protección de respaldo no actuaria.
Es difícil en la práctica real ajustar este elemento ya que cuando exista
una falla de cortocircuito en el generador por la ley de Ohm la impedancia
del circulo Mho varia ya que la corriente va en aumento, pero en este caso
la simulación es de una falla ideal y es por eso que el porciento de error de
ajuste es pequeño.
V.5 ELEMENTO POTENCIA INVERSA (32).
V.5.1 Equipo necesario.
Relevador SEL-300G.
Fuente de prueba con dos o tres tensiones y corrientes, con magnitud y
ángulos de fase ajustable,
PC con software para prueba de relevadores y conexión para conectar
la PC con el relevador.
V.5.2 Conexiones de la fuente de prueba.
Cuando DELT_Y=Y conectar la fuente de tensión como se muestra en la
figura V.1.
V.5.3 Operación básica del elemento.
El elemento de baja potencia y potencia inversa del SEL_300G esta
designado para detectar las condiciones de motorización del generador y
proporcionar la alarma de disparo. El relevador mide la tensiones y
corrientes de fase del generador, a su vez que calcula la potencia de las
tres-fases en por unidad de la potencia nominal del generador usando la
ecuación.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
91
Potencia =
* cos (Ѳ) per unit [V.5.1]
Los elementos 32P1 y 32P2 son elementos de baja potencia y potencia
inversa, de tiempo definido. Si la potencia trifásica medida es menor que
la del ajuste, el relevador efectúa la palabra en bit lógico 1 del relevador
del 32P1 y 32P2. Si esta condición continua la asocia al retraso de la
definición de tiempo, el retardo actúa al 32P1T o 32P2T palabra lógica 1
del relevador.
V.5.4 Pruebas de exactitud de los elementos de operación,
DELTA_Y=Y.
Paso 1. Efectué las conexiones de la fuente de prueba de acuerdo a la
figura V.1.
Paso 2. Usando el comando SHO del panel frontal o puerto serie, escriba
los ajustes asociados con los elementos de potencia inversa del relevador:
VNOM, INOM, E32=Y, 32P1P, 32P1D, 32P2P, 32P2D y 32PTC
Use el comando SHO del panel frontal o del puerto serie y escriba el ajuste
global, PHROT:
PHROT = ABC ABC o ACB (rotación de fases del generador)
Paso 3. Este elemento es muy sencillo de probar cambiando las corrientes
de prueba mientras las tensiones de fase a fase se mantienen igual a la
VNOM. Ajustar las magnitudes de tensión de prueba igual a VNOM/1.73.
Ajustar los ángulos de tensión de la fuente de prueba como se muestran
en seguida
Cuando ajuste 32PnP >0.0 Ajuste del ángulo Ia= ángulo de Va
Ajuste del ángulo Ib= ángulo de Vb
Ajuste del ángulo Ic= ángulo de Vc
Cuando ajuste 32PnP < 0.0 Ajuste del ángulo Ia= ángulo Va -180º
Ajuste del ángulo Ib= ángulo Vb-180º
Ajuste del ángulo Ic= ángulo Vc-180º
Usando el panel frontal o el comando SHO del puerto serial, anotar los
ajustes asociados con el elemento de distancia del relevador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
92
VNOM= 120 Volts (tensión nominal de fase a fase)
INOM= 3.8 Amps (corriente nominal de fase del generador)
E32= Y (ajuste en operación del elemento de potencia inversa)
32P1P= -0.0500 potencia inversa por unidad (ajuste del elemento)
32P1D= 20.00 segundos (definición de tiempo del elemento)
32P2P= 1.0500 potencia inversa por unidad (ajuste del elemento)
32P2D= 1.00 segundos (definición de tiempo del elemento)
32PTC=___________!60LOP________________________________________________
Ajuste de control de par (los elementos esta activos cuando 32PTC = 1 lógico)
Use la ecuación siguiente para predecir la magnitud de corriente donde el
elemento operará.
Iopn= 32PnP * INOM A secundarios. [V.5.2]
Iop1= 0.19 A secundarios
Iop2= 3.99 A secundarios
La tabla V.1 resume los ángulos de fase y relaciones de operación
representada en la figura V.2.
Tabla V.1 Resumen de la señal de prueba del elemento de potencia inversa.
Cuando 32PnP<0: Cuando 32PnP>0
Ajuste el ángulo de fase de Ip igual al
ángulo de fase de Vp-180
Ajuste el ángulo de fase de Ip igual a el
ángulo de fase de Vp
Palabra bit del relevador 32Pn es 1
lógico cuando |Ip|>|Iopn|
Palabra bit del relevador 32Pn es 1
lógico cuando |Ip|<|Iopn|
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
93
opera
32Pn=lógica 1
para | IP | > | IOP |
32Pn=lógica 0
para | IP | < | IOP |
opera
32Pn=lógica 1
para | IP | < | IOP |
32Pn=lógica 0
para | IP | > | IOP |
32PnP<0 32PnP>0
Figura V.2 Región de operación de elemento 32Pn depende en la señal del
ajuste 32Pn. [9]
Paso 4. Ajuste los ángulos de las corrientes de fase de la fuente para
probar la operación del 32P1, basados en los ajustes del relevador y la
información anterior. Conecte las corrientes y gradualmente incremente la
magnitud de las tres corrientes. Registre la magnitud de la corriente
aplicada al relevador cuando el elemento bajo prueba acierta o desacierta.
Itest1= 0.20 A secundarios
Si es necesario, cambien los ángulos de las corrientes de fase de la fuente
para probar el 32P2, basados en los ajustes del relevador y la información
anterior. Conecte las corrientes y gradualmente incrementar la magnitud
de las tres corrientes. Registre la magnitud de la corriente aplicada al
relevador cuando el elemento bajo prueba acierta o desacierta.
Itest2= 4.12 A secundarios
Paso 5. Use la ecuación siguiente para calcular el error del elemento.
% error
* 100% [V.5.3]
Sustituyendo los valores en la ecuación anterior se tiene:
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
94
Error1= 5.26 %
Error2= 3.25 %
El ajuste de esta protección resulto de forma correcta ya que opero
perfectamente, con las dos condiciones anormales en las que es necesario
el ajuste; baja potencia o potencia inversa en el generador.
Como conclusión se tiene que el ajuste del 32P1 que es un valor negativo
el ajuste de la condición de potencia inversa, el relevador detecta una
motorización del generador y es cuando el elemento 32P1 acierta ya
después de veinte segundos que es el tiempo de ajuste del 32P1D opera la
palabra en Bit del relevador 32P1T que es el elemento disparo al
interruptor principal del generador, para así evitar un daño al generador.
Lo mismo ocurre cuando existe una baja potencia hacia adelante, ya que
cuando existe esta situación el elemento 32P2 opera y después del valor de
ajuste del 32P2D acierta la palabra en BIT 32P2T que es cuando libra la
falla.
V.6 ELEMENTO DE PÉRDIDA DE CAMPO (40).
V.6.1 Equipo necesario.
Relevador SEL-300G.
Fuente de prueba con dos o tres tensiones y corrientes, con magnitud y
ángulos de fase ajustable,
PC con software para prueba de relevadores y conexión para conectar
la PC con el relevador.
V.6.2 Conexión de la fuente de prueba.
Cuando DELTA_Y=Y conectar la tensión y corriente de la fuente como se
muestra en la figura V.1.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
95
V.6.3 Operación básica del elemento.
El elemento de pérdida de campo del relevador SEL-300G consiste de dos
zonas desplazadas (OFFSET) que operan sobre la base de impedancia de
secuencia positiva.
Los elementos 40Z1 y 40Z2 son elementos mho desplazadas de tiempo
definido que operan usando la impedancia de secuencia positiva. Si la
impedancia de secuencia positiva cae dentro de la zona de los elementos
mho, el relevador acierta las palabras en bits del relevador 40Z1 o 40Z2 a
lógica 1. Si esta condición permanece con los tiempos de retardo
asociados, el relevador acierta las palabras en bits del relevador 40Z1T o
40Z2T a lógica 1.
V.6.4 Prueba de exactitud del elemento de operación.
Paso 1. Efectué las conexiones de acuerdo a la figura V.1.
Usando el panel frontal o el comando SHO del puerto serial, anotar los
ajustes asociados con el elemento de distancia del relevador.
VNOM= 120 Volts (tensión nominal de fase a fase)
E40= Y (ajuste en operación del elemento de potencia inversa)
40Z1P= 18.05 ohm secundarios (ajuste del diámetro de elemento mho zona 1)
40XD1= -1.20 ohm secundarios (ajuste fuera del elemento mho de la zona 1)
40Z1D= 0.00 segundos (tiempo definido del elemento en la zona 1)
40Z2P= 30.8 ohm secundarios (ajuste del diámetro de elemento mho zona 2)
40XD2= -1.2 ohm secundarios (ajuste fuera del elemento mho de la zona 2)
40Z2D= 0.50 segundos (definición de tiempo de elemento en la zona 2)
40DIR= grados (supervisión direccional de la zona 2, solo aparece si
40XD2> 0.0)
40ZTC=______________!60LOP____________________________________________
Ajuste de control de par (los elementos están activos cuando 40ZTC = 1 lógico)
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
96
Paso 2. Usando el panel frontal o el comando SHO G del puerto serial,
anotar los ajustes de PHROT y DELTA_Y:
PHROT = ABC ABC o ACB (rotación de fases del generador)
DELTA_Y= Y Y o D (conexión de fases de generador)
Paso 3. Este elemento es muy sencillo de probar cambiando las corrientes
de prueba mientras las tensiones de fase a fase se mantienen igual a la
VNOM. Ajuste las magnitudes de tensión de prueba igual a VNOM/1.73
(DELTA_Y=Y) o VNOM (DELTA_Y=D). Ajustar los ángulos de tensión de la
fuente de prueba como se muestran en seguida:
Cuando ajuste PHROT=ABC Ajuste del ángulo Ia= 90º
Ajuste del ángulo Ib= -30º
Ajuste del ángulo Ic= -150º
Cuando ajuste PHROT=ACB Ajuste del ángulo Ia= 90º
Ajuste del ángulo Ib= -150º
Ajuste del ángulo Ic= -30º
X
RPrueba Xbn
40XDn
40ZnP
PruebaXan
40Znpalabra bitdelrelevadoracertada
Figura V.3 Diámetro del elemento de pérdida de campo y offset 40XD2<0.
[9]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
97
Paso 4. Con respecto a las consideraciones anteriores la corriente de
operación para este elemento se calcula con la siguiente ecuación, esta
corriente será aplicada a nuestra fuente de prueba.
IopXA1
A secundarios [V.6.1]
Sustituyendo los valores en la ecuación anterior tenemos que:
IopXA1= 3.62 A secundario
La corriente anterior es el valor que se aplicara a la fuente para la realización de
la simulación de la falla.
IopXA2= 2.10 A secundario
La corriente anterior es el valor que se aplicara a la fuente para la realización de
la simulación de la falla.
Paso 5. Aplicando las corrientes de operación de prueba previamente
calculadas obtenemos magnitudes muy similares, lo que nos dice que
prueba concuerda con lo calculado.
ItestXA1= 3.59 A secundarios
ItestXA2= 2.12 A secundarios
A continuación se muestran los cálculos de porciento de error para
verificar la confiabilidad de la prueba.
errorXAn =
[V.6.2]
errorXA1= 1.01 %
errorXA2= 1.23 %
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
98
El elemento de pérdida de campo opera cuando hay una sobreexcitación
en la maquina y el relevador actué como un generador de inducción eso
causa que las corriente sean muy grandes y sobrecaliente la maquina en
un tiempo muy corto.
Para determinar esta falla es necesario tener dos zonas de protección que
son desplazamientos de impedancias teniendo en cuenta el valor a una
mitad de la reactancia transitoria del generador.
En los cálculos se encontró la impedancia de ajuste lo que nos permitió
obtener el valor de corriente de falla aproximado, para la prueba.
Las corrientes efectuadas en la prueba con relación a las calculadas son
muy similares lo que nos dice que la prueba se realizo satisfactoriamente.
V.7 ELEMENTO DE SECUENCIA NEGATIVA (46).
V.7.1 Equipo necesario.
Relevador SEL-300G.
Fuente de prueba con corriente monofásica, con magnitud ajustable,
PC con software para prueba de relevadores y conexión para conectar
la PC con el relevador.
V.7.2 Conexiones de la fuente de prueba.
Conectar la fuente de corriente a la entrada de IA, IB o IC, como se
muestra en la figura V.4.
IA IB IC IN
Z01 Z02 Z03 Z04 Z05 Z06 Z07 Z08 Z09 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14
VA VB VC N VN NN
IA
Panel del relevador de salidas de tensión y corriente
Fuente monofásica de corriente
Figura V.4 Conexión de prueba para la fuente de corriente monofásica. [9]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
99
V.7.3 Operación básica del elemento.
Elemento de sobrecorriente de secuencia negativa del relevador SEL-300G
está diseñado para detectar corrientes desbalanceadas en el generador. El
relevador mide las corrientes de fase del generador, calcula la corriente de
secuencia negativa, y opera los elementos de protección de tiempo inverso
y definido.
El 46Q1 es un elemento de sobrecorriente de secuencia negativa de tiempo
definido típicamente aplicado como una alarma. Si la corriente de
secuencia negativa está arriba del ajuste 46Q1P, el relevador acierta la
palabra en bits del relevador, 46Q1 a la lógica 1. Si esta condición
continua por 46Q1D segundos, el relevador acierta la palabra en bits del
relevador, 46Q1T, a la lógica 1. Cuando la condición desaparece, el
relevador desacierta ambas palabras en bits del relevador a lógica 0. El
elemento 46Q2 es un elemento de sobrecorriente de secuencia negativa de
tiempo inverso con una característica de operación .
V.7.4 Prueba de exactitud de la operación del elemento.
Paso 1. Conecte la fuente de corriente a la corriente a la entrada de IA, IB
o IC.
Paso 2. Usando el panel frontal o el comando SHO del puerto serial,
anotar los ajustes asociados con el elemento del relevador de secuencia
negativa.
INOM= 3.8 Amps (corriente nominal de fase)
E46= Y (Ajustes activos de los elementos de secuencia negativa)
46Q1P= 8 % corriente de sec negativa (valor de ajuste del elemento)
46Q1D= 5.00 Segundos (tiempo definido de la alarma)
46Q2P= 8 % corriente de sec negativa (elemento de tiempo -inverso)
46Q2K= 10 (dial tiempo del elemento de tiempo-inverso)
46QTC= __________________________________________________________________
Ajuste de control de par (los elementos están activos cuando 46QTC=1 lógico)
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
100
Paso 3. Calcule la magnitud de corriente de prueba con cada elemento que
operará usando la ecuación:
Iopn
A secundarios [V.7.1]
Sustituyendo los valores en la ecuación anterior, se tiene:
Iop1= 0.912 A secundarios
Iop2= 0.912 A secundarios
Paso 4. Gradualmente incrementar la magnitud de la corriente de prueba.
Hasta alcanzar la magnitud de corriente aplicada al relevador cuando el
elemento instantáneo acierte bajo la prueba.
Itest1= 0.92 A secundarios
Itest2= 0.92 A secundarios
Use la ecuación de abajo para calcular el error del elemento:
errorn =
*100% [V.7.2]
Error1= 0.877 %
Error2= 0.877 %
V.7.5 Prueba de exactitud del elemento de tiempo.
Nota: Este procedimiento usa lo establecido de la prueba de exactitud de la
operación del elemento. Efectué la prueba de exactitud de operación antes
de proceder con la prueba de exactitud del elemento de tiempo. El objeto
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
101
de la prueba de exactitud del elemento de tiempo es aplicar señales
predefinidas al relevador y medir el tiempo de respuesta del elemento.
V.7.5.1 Prueba de exactitud del elemento con retardo de tiempo,
46Q1D.
La palabra en bits del relevador, 46Q1D,, acierta 46Q1D segundos
después que la corriente de secuencia negativa excede el ajuste 46Q1P. La
prueba de exactitud de la operación del elemento verifica la operación del
elemento 46Q1P. Esta prueba aplica señales más grandes que el ajuste
46Q1P y mide el tiempo definido de operación del elemento.
Paso 1. Basados en un método para medir el tiempo de operación,
seleccione un método y efectué las conexiones necesarias para soportar la
selección. Configurar la corriente de la fuente de prueba para aplicar una
corriente monofásica con magnitud igual a 1.1 * Itest1, como es medida
por la prueba del 46Q1P efectuada anteriormente.
Paso 2. Espere que 46Q1T acierte 46Q1D segundos después que las
señales de prueba son aplicadas.
Paso 3. Aplique la corriente de prueba calculada en el paso 1 y registre el
tiempo de operación del elemento, Ttest1. Retire las corrientes de prueba.
Ttest1= 0.355 segundos
V.7.5.2 Prueba de exactitud del elemento de tiempo inverso, 46Q2.
El elemento de sobrecorriente de secuencia negativa, 46Q2 opera como un
elemento de tiempo inverso, mostrado en la figura V.5. Este procedimiento
de prueba usa tres puntos para verificar que el elemento está operando
apropiadamente.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
102
Porcentaje de INOM
Pru
eba 1
Pru
eba 2
Pru
eba 3
tsegundos
46Q
2P 25 50 100
I2
Tiempo definidio actualde disparo del ajuste 46Q2K
Figura V.5 Prueba del elemento 46 de tiempo-inverso. [9]
Paso 1. Use las ecuaciones de abajo para calcular las magnitudes de la
corriente de prueba para la prueba del punto 1, prueba del punto 2 y del
punto 3.
Itest1= 3*0.25*INOM A secundarios
Itest1= 2.85 A secundarios
Itest2=3*0.5*INOM A secundarios
Itest2= 9.5 A secundarios
Itest3=3*1.0*INOM A secundarios
Itest3= 26.6 A secundarios
Topn =
segundos [V.7.3]
Top1= 73.67 segundos
Top2= 6.75 segundos
Top3= 0.816 segundos
Paso 2. Basados en un método para medir el tiempo de operación,
seleccione un método y efectué las conexiones necesarias para soportar la
selección. Configurar la corriente de la fuente de prueba para aplicar una
corriente monofásica con magnitud igual a Itest1.
Paso 3. Aplique la corriente de prueba y registre el tiempo de operación,
Ttest1. Retire la corriente de prueba por lo menos 4 minutos para permitir
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
103
que el elemento se restablezca completamente. Repita usando Itest2 y
Itest3.
Ttest1= 65.09 segundos
Ttest2= 7.01 segundos
Ttest3= 0.98 segundos
Paso 4. Calcule los errores de tiempo del relevador en cada punto de
prueba usando la ecuación:
errorn =
* 100% [V.7.4]
Error1= 11.64 %
Error2= 3.85 %
Error3= 20.09 %
Este tipo de protección protege al generador contra corrientes
desbalanceadas lo cual causan un alto calentamiento al rotor, por eso es
necesario que el fabricante del generador proporcione de cuanto es la
corriente que es capaz de soportar sin que sufra ningún daño y así se
podrá realizar un ajuste apropiado para esta protección.
Cuando existan corrientes desbalanceadas esta protección emitirá una
alarma de que existe esta condición y así el operador en turno podrá
reducir la corriente de secuencia negativa, reduciendo la carga del
generador por mencionar un ejemplo, En la realización de la prueba la
corriente desbalanceada simulada resulto aproximada a la corriente de
operación calculada resultando un porciento de error pequeño por lo que
se concluye que los valores de ajuste introducidos son los correctos.
V.8 ELEMENTO DE TIERRA DEL ESTATOR AL 100% (64)
V.8.1 Equipo requerido.
Relevador SEL-300G.
Fuente de prueba de tensión monofásica con magnitud ajustable para
probar el elemento 64G1.
PC con software apropiado y cable serie para conectar la PC con el
relevador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
104
V.8.2 Prueba de exactitud de la operación del elemento, 64G1.
Paso 1. Conecte la fuente de tensión de acuerdo a la figura V.6.
Z01 Z02 Z03 Z04 Z05 Z06 Z07 Z08 Z09 Z10 Z11 Z12 Z13
IA IB IC IN
VA VB VC N VN
Z14
NN
VNFuente de tensión del neutro
Panel del relevador salidas de tensión y corriente
Figura V.6 Conexión de tensión de neutro de prueba 64G1. [9]
E64= Y (ajuste en operación del elemento de tierra del estator al 100%)
64G1P= 3.3 V secundarios (ajuste del elemento de sobretensión en el neutro)
64GD1= 0.75 segundos (ajuste tiempo de sobretensión)
64GTC=_________________________________________________________________ Ajuste del control de par (los elementos se activan cuando 64GTC= 1 lógico) FNOM= 60 Hz (frecuencia nominal del generador)
Paso 2. Ajustar la frecuencia de la fuente de prueba igual a FNOM.
Gradualmente incrementar la magnitud de la tensión de prueba al valor
aproximado del ajuste del elemento 64G1. Registrar la tensión de prueba
aplicada al relevador cuando la palabra en bit del relevador acierta al
64G1.
La aplicación de tensión empezara desde un valor de 0 y gradualmente la
tensión de prueba se incrementara hasta llegar a un valor superior o igual
al de ajuste, este valor de prueba será el que necesita el relevador para
operar.
Vtest= 3.32 Volts
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
105
Paso 3. Use la ecuación siguiente para calcular el error del elemento.
error =
*100 [V.8.1]
Sustituyendo los valores en la ecuación anterior, se tiene:
error =
*100% = 0.60%
Error= 0.60 %
Paso 4. Registre el tiempo de operación de la falla y calcule el error de la
operación.
Ttest= 0.760 segundos
error =
*100% [V.8.2]
*100 = 1.3 %
Error= 1.3 %
La falla del elemento de falla a tierra del estator es una de las más
comunes en las máquinas es por eso que se agrego en nuestras
protecciones consideradas. Como en la protección de una falla a tierra en
un generador se complica cuando el generador se aterriza con un
transformador de distribución como es especificado en el ejemplo, porque
en este caso es aterrizado a través de una resistencia en el secundario
igual o ligeramente menor que la capacitancia menor al sistema, esto trae
como consecuencia que la corrientes es muy pequeña y las sobretensiones
sean igual pequeñas, y esta sería la justificación de del porque ajustar esta
protección ya que este tipo de corrientes no la detectaría un relevador
diferencial.
El ajuste cuenta con dos tipos de condiciones anormales para la
operación, en este caso se ajusto la localización de sobretensión en el
neutro.
En este caso cuando exista una falla a tierra, una tensión aparece en el
neutro del generador y cuando exista una magnitud de tensión en el
neutro mayor al valor de ajuste el relevador operara, por eso esta
protección es de gran ayuda para así evitar una falla aun peor como sería
una falla bifásica a tierra, donde claro la corriente es aún mayor.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
106
V.9 ELEMENTO DE FUERA DE PASO (78) BLINDAJE SIMPLE.
Paso 1. Realiza la prueba de acuerdo a las conexiones de la fuente de la
figura V.1
Paso 2. Usando el panel frontal o comando SHO del puerto serie, anotar
los ajustes asociados con el elemento fuera de paso.
VNOM= 120 Volts (tensión nominal de fase a fase)
E78= 1B (ajustes activos del elemento fuera de paso)
78FWD= 8.0 Ohms secundarios (ajuste delante del rango)
78REV= 8.0 Ohms secundarios (ajuste detrás del rango)
78R1= 6.0 Ohms secundarios (ajuste del blindaje derecho)
78R2= 6.0 Ohms secundarios (ajuste del blindaje izquierdo)
PHROT= ABC ABC o ACB (rotación de fases del generador)
DELTA_Y= Y Y o D (conexión del generador)
Paso 3. Este elemento es muy sencillo de probar cambiando las corrientes
de prueba mientras las tensiones de fase a fase se mantienen igual a la
VNOM. Ajustar las magnitudes de tensión de prueba igual a VNOM/1.73
(DELTA_Y) o VNOM (DELTA_Y=D). Ajustar los ángulos de tensión de la
fuente de prueba como se muestran en seguida
Cuando ajuste PHROT=ABC Ajuste del ángulo Ia= 90º
Ajuste del ángulo Ib= -30º
Ajuste del ángulo Ic= -150º
Cuando ajuste PHROT=ACB Ajuste del ángulo Ia= 90º
Ajuste del ángulo Ib= -150º
Ajuste del ángulo Ic= -30º
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
107
78R2
Blindaje izquierdo
78R1
Blindaje derecho
78R1operación
78R1operación
78REV
78R2 78R1
78FWD
78Z1
C B A
Figura V.7 Elemento de blindaje simple fuera de paso, diámetro y blindaje
de prueba. [9]
Con la ecuación [V.9.1] se obtendrá la corriente de operación, el resultado
calculado será un valor aproximado a la corriente de prueba, para que
después calcular el porciento de error.
Iop78Z1=
[V.9.1]
Sustituyendo los valores en la ecuación anterior se tiene:
Iop78Z1=
= 8.29 A
Iop78Z1= 8.29 A secundarios
Paso 4. Encienda las fuentes de prueba de corriente y aumentar
gradualmente la magnitud de las tres corrientes de fase. Registrando la
magnitud de la corriente aplicada cuando el elemento 78Z1 acierte.
Itest78Z1= 8.50 A secundarios
Paso 5. Use la siguiente ecuación para calcular el porciento de error.
Error78Z1 =
*100% [V.9.2]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
108
Sustituyendo valores de la ecuación anterior se tiene:
Error=
*100=1.4%
Error78Z1= 1.4 %
V.9.1 Prueba de Operación de elemento 78R1 (blindaje derecho).
Paso 1. Realiza la prueba de acuerdo a las conexiones de la fuente de la
figura V.1
Paso 2. PHROT= ABC ABC o ACB (rotación de fases del generador)
DELTA_Y= Y Y o D (conexión del generador)
Paso 3. Este elemento es muy sencillo de probar cambiando las corrientes
de prueba mientras las tensiones de fase a fase se mantienen igual a la
VNOM. Ajustar las magnitudes de tensión de prueba igual a VNOM/1.73
(DELTA_Y) o VNOM (DELTA_Y=D). Ajustar los ángulos de tensión de la
fuente de prueba como se muestran en seguida
Cuando ajuste PHROT=ABC Ajuste del ángulo Ia= 0º
Ajuste del ángulo Ib= -120º
Ajuste del ángulo Ic= 120º
Cuando ajuste PHROT=ACB Ajuste del ángulo Ia= 0º
Ajuste del ángulo Ib= 120º
Ajuste del ángulo Ic= -120º
Consulte la Figura V.7. En esta figura el elemento 78R1 operará si la
relación entre la tensión y la corriente aplicada es igual o menor que el
valor de 78R1.
Con la siguiente ecuación calcular la corriente de operación.
Iop78R1 =
[V.9.3]
Sustituyendo valores de la ecuación anterior se tiene:
Espera Iop78R1= 11.06 A secundarios
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
109
Paso 4. Encienda las fuentes de prueba de corriente y aumentar
gradualmente la magnitud de las tres corrientes de fase. Registrando la
magnitud de la corriente aplicada cuando el elemento 78R1 acierte.
Itest78R1= 11.10 A secundarios
Paso 5. Use la siguiente ecuación para calcular el porciento de error.
Error78R1 =
* 100% [V.9.4]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior se tiene lo siguiente:
Error =
*100 = 0.6%
Error78R1= 0.6 %
V.9.2 Prueba de la operación de elemento 78R2 (blindaje izquierdo).
Para probar 78R2, las corrientes de prueba deben ser desplazadas en 180°
de las corrientes de prueba utilizados en la prueba de precisión de
operación 78R1. Por ejemplo, si la corriente inyectada “IA” usada para la
prueba del 78R1 estaba en fase con la de “VA”, la “IA” usada para la
prueba del 78R2 serán desplazados en 180 °.
Siga los pasos 1 a 3 del elemento 78R1 de manejo exactitud de la prueba.
Siga los pasos 4 y 5 para completar la prueba 78R2 elemento.
Paso 1. Encienda las fuentes de prueba de corriente y aumentar
gradualmente la magnitud de las tres corrientes de fase. Registrando la
magnitud de la corriente aplicada cuando el elemento 78R2 acierte.
Itest78R2= 11.10 A secundarios
Paso 2. Use la ecuación siguiente para calcular el porciento de error.
error78R2 =
[V.9.5]
Sustituyendo valores de la ecuación anterior se tiene:
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
110
Error =
*100 = 0.6%
Error78R2= 0.6 %
La oscilación de potencia da como consecuencia la pérdida de sincronismo
con el sistema al que esté conectado, porque varían los parámetros, como
son: tensión, corriente, potencia activa y reactiva y al presentarse estas
condiciones, la impedancia también oscilara.
Tomando en cuenta lo anterior es importante tener un buen ajuste de la
impedancia aparente, ya que esta protección ayuda a bloquear el relevador
de distancia, cuando se presente alguna oscilación de potencia.
Así que cuando ocurra esta condición, si no se bloquea al relevador de
distancia, éste mandaría disparar la máquina innecesariamente, dejándola
fuera de servicio y con el relevador de fuera de paso, se logra evitar que
ocurra esto.
Además con el elemento fuera de paso, permite que la máquina regrese a
su condición normal, en un determinado tiempo; si esta condición anormal
persiste y sobrepasa el intervalo dado en los ajustes de tiempo, mandará
una señal de disparo a la máquina para que no pierda su sincronismo y
así se pueda lograr su reincorporación al sistema lo más rápido posible.
Con la simulación realizada se pudo observar el comportamiento de esta
protección y su eficaz comportamiento en esta condición anormal.
V.10 ELEMENTO DE SOBRE Y BAJA FRECUENCIA (81).
Paso 1. Usado el panel frontal o el comando SHO del puerto serial, anotar
los ajustes asociados con los elementos de frecuencia.
VNOM= 120 Volts (tensión nominal de fase a fase)
E81 = 2 (número de ajustes del elemento de frecuencia)
27B81P= 20.00 Volts secundarios (ajuste del elemento de baja tensión)
81D1P= 59.10 Hertz (valor de frecuencia del nivel 1)
81D1D= 0.03 segundos (tiempo del nivel 1)
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
111
Usando el panel frontal o el comando SHO por el puerto serial, anotar los
ajustes FNOM, PHROT y DELTA_Y:
FNOM= 60 Hz (frecuencia nominal del generador)
PHROT= ABC ABC o ACB (rotación de fases del generador)
DELTA_Y= Y o D (conexión del lado primario del generador)
Paso 2. Ajustar la fuente de tensión a una magnitud igual a VNOM/1.732
(DELTA_Y=Y) o VNOM (DELTA_Y=D). Ajustar la fuente de prueba con los
ángulos de fase de tensión como se muestra en la figura V.1.
Paso 3. Gradualmente cambiar la frecuencia de la fuente de tensión
aproximadamente al valor del ajuste del elemento bajo prueba. Registrar la
frecuencia de prueba aplicada al relevador cuando el elemento bajo prueba
instantáneo acierte.
Ftest= 59.10 Hertz
La frecuencia de prueba solamente puede ser realizada si se decrementa
gradualmente esto se hace con la finalidad de simular la operación en
tiempo real.
Paso 4. Use la ecuación siguiente para calcular el error de prueba del
elemento.
Error= Ftest – 81Dnp [V.10.1]
Error= 59.10- 59.10
Error= 0 Hertz
El error de la operación del 81 será cero ya que el ajuste concuerda con
nuestro valor de prueba es decir, lo que significa que la protección actúa
de manera adecuada.
El tiempo de prueba será igual a 0 ya que la protección actuó como
instantáneo con el valor de la frecuencia.
Ttest= 0 segundos
Error =
*100% [V.10.2]
Error= 0 %
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
112
El elemento de baja y sobre frecuencia es uno de los que más tienen
relevancia con el relevador ya que de eso depende nuestra tensión y la
velocidad que pueda llegar a tener la maquina.
La causa de esta falla está dada por la relación que existe de la carga y la
potencia dada por la maquina ya que si existe una carga superior la
maquina puede ir más lento y puede afectar las partes mecánicas esta
protección nos puede servir para disparar una alarma o en su defecto
activar la protección, ya que si existe baja frecuencia mientras hay
generación se puede desconectar carga del sistema y seguir con la
operación, pero si la carga aumenta considerablemente y no existe el
tiempo de tirar carga la protección puede actuar dependiendo del ajuste
dado.
En el ajuste tomamos un valor de frecuencia bajo y conforme se fue
reducido la frecuencia en la prueba, la operación del relevador era más
notable cuando llega al punto de ajuste dado.
V.11 ELEMENTO DIFERENCIAL (87).
V.11.1 Equipo necesario.
Relevador SEL-300G.
Fuente de prueba trifásica de C.A. con magnitud y ángulos de fase y
frecuencias ajustables.
PC con software para prueba de relevadores y conexión para conectar
la PC con el relevador.
V.11.2 Operación de los elementos básicos.
El elemento diferencial es uno de los componentes que tiene el SEL-30G.
La figura V.8 da una representación de las características del diferencial y
el plano de cada prueba.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
113
IOP
U87P
O87P
O87P100 IRS1 IRT
87R Región del
elemento Restringido
Puntos de prueba IRT seleccionados
87U Región de operación
del elemento sin Restringir
87R Región de operación
del elemento Restringido
SLP1
Prueba
SLP2
Prueba
Figura V.8 Características porcentuales de las restricciones del elemento
diferencial. [9]
V.11.3 Prueba de la operación del elemento sin restricción (U87P).
Paso 1. Conectar una sola corriente de la fuente a IA o IA87 corriente de
entrada.
Paso 2. Usando el panel frontal o el comando SHO del puerto serial,
anotar los ajustes asociados con el elemento 87U:
E87= T (ajustes activos del elemento de corriente diferencial)
TRCON= DABY (ajuste de la conexión del transformador)
CTCON= Y (ajuste de conexión del TC, oculto cuando E87=G)
TAP1= 3.8 A (corriente de entrada del valor del TAP)
TAPD= 1.71 A (entrada del 87 TAP)
U87P= 10 múltiplo del TAP (valor del elemento sin restringir)
El elemento 87U sale de operación cuando la corriente de operación del
diferencial excede el ajuste del U87P.
Paso 3. Calcular la corriente de operación de elemento usando la siguiente
ecuación.
Io = U87P * TAP1 * A [V.11.1]
Io = U87P * TAPD * B [V.11.2]
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
114
Donde A es seleccionado de la tabla V.2 cuando la corriente de prueba es
aplicada a IA, IB o IC. Por lo tanto, en este ejemplo para calcular la
corriente de operación se sustituirán valores de la ecuación [V.11.1],
sustituyendo también el valor del TAP1, por lo que se tiene:
Iop = 10 * 3.8 * 1= 38 A secundarios
Iop= 38 A secundarios
Ahora B es seleccionada de la tabla V.2, cuando la corriente de prueba es
aplicada en IA87, IB87 o IC87, y además sustituyendo el TAP1 por el valor
de TAPD, por lo tanto en este ejemplo para calcular la corriente de
operación se sustituirán valores de la ecuación [V.11.2] quedando:
Io = 10 * 1.71 * = 29.61 A secundarios
Iop87= 29.61 A secundarios
Tabla V.2 Modificación de la corriente de prueba, factores de prueba.
Ajuste TRCON Ajuste CTCON A B
YY Y
YDAC Y
1
YDAB Y
1
DABY Y 1
DACY Y 1
E87=G y todos los otros E87=T combinaciones de conexión 1 1
Cuando se realizan las pruebas manualmente, es muy fácil de determinar
cuando un elemento instantáneo opera, observando el estado del elemento
directamente, usando el panel frontal en la función TARGET, cuando se
haya seleccionado esta función se tendrá que posicionar en la TAR número
34 y aquí es donde se podrá observar al elemento cuando opere.
Paso 4. Gradualmente incrementar la magnitud de corriente. Registrar la
corriente de prueba aplicada al relevador cuando la palabra en bit del
relevador acierta al valor del 87U.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
115
Iop= 38 A secundarios
Iop87= 29.61 A secundarios
Itest= 38.15 A
Itest87= 29.94 A
Paso 5. Usar la siguiente ecuación para calcular el error del elemento.
Error=
*100 [V.11.3]
Sustituyendo los valores en la ecuación anterior, se tiene:
Error=
* 100 = 0.39%
Error= 0.39 %
Error=
*100= 1.08
Error= 1.08 %
V.11.4 Prueba del valor del elemento restringido (O87P).
Paso 1. Conectar una corriente simple en la fuente a IA o IA87 corriente de
entrada.
Paso 2. Usando el panel frontal o el comando SHO del puerto serial,
anotar los ajustes asociados con el elemento 87U:
E87= T (ajustes activos del elemento de corriente diferencial)
TRCON= DABY (ajuste de la conexión del transformador)
CTCON= Y (ajuste de conexión del TC, oculto cuando E87=G)
TAP1= 3.8 A (corriente de entrada del valor del TAP)
TAPD= 1.71 A (entrada del 87 TAP)
O87P= 0.30 múltiplo del TAP (valor del elemento sin restringir)
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
116
Paso 3. El elemento 87R sale de operación cuando la corriente de
operación del diferencial excede el ajuste del U87P si la corriente de
prueba es los suficientemente baja no mover la prueba dentro de las
características del porcentaje restringido del elemento.
Paso 4. Calcular la corriente de operación de elemento usando la siguiente
ecuación.
Io = O87P * TAP1 * A [V.11.4]
Io = O87P * TAPD * B [V.11.5]
Donde A es seleccionada de la tabla V.2 cuando la corriente de prueba es
aplicada a IA, IB o IC. Por lo tanto en este ejemplo para calcular la
corriente de operación se sustituirán valores de la ecuación [V.11.4],
sustituyendo también el valor del TAP1 por lo tanto se tiene:
Io = 0.30 * 3.8 * 1 = 1.15 A secundarios
Iop= 1.15 A secundarios
Ahora B es seleccionada de la tabla V.2, cuando la corriente de prueba es
aplicada en IA87, IB87 o IC87, y además sustituyendo el TAP1 por el valor
de TAPD, por lo tanto en este ejemplo para calcular la corriente de
operación se sustituirán valores de la ecuación [V.11.5] quedando:
Io = 0.30 * 1.71 * = 0.88 A secundarios
Iop87= 0.88 A secundarios
Cuando se realizan las pruebas manualmente, es muy fácil de determinar
cuando un elemento instantáneo opera, usando el estado del elemento
directamente, usando el panel frontal en la función TARGET, cuando se
haya seleccionado esta función se tendrá que posicionar en la TAR número
33 y aquí es donde se podrá observar al elemento cuando opere.
Paso 5. Gradualmente incrementar la magnitud de corriente. Registrar la
corriente de prueba aplicada al relevador cuando la palabra en bit del
relevador acierta al valor del 87U.
Itest= 1.15 Amps
Itest87= 0.92 Amps
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
117
Usar la ecuación [V.11.6] para calcular el error del elemento.
Error=
*100 [V.11.6]
Sustituyendo valores en la ecuación anterior se tiene:
Error=
* 100 = 0.87%
Error= 0.87 %
Error=
* 100 = 3.54%
Error= 3.54 %
Aplicando una corriente de operación con respecto al elemento
diferencial restringido, se obtuvo una corriente de 1.14, esta
corriente se aplico a la prueba en la fase IA con un ángulo de 0º y en
la corriente de IA87 se mantuvo la corriente con un ángulo de la
misma magnitud, observando la operación en el TAR 33 se
comprobó la operación del elemento restringido apareciendo las
palabras en bit 87R y 87R1.
Cuando se realizó la prueba del elemento diferencial sin restringir (U87P)
como se menciono en el capítulo IV en el apartado del elemento diferencial,
el elemento U87P esta propuesto para determinar corrientes diferenciales
muy grandes, lo que en realidad seria una falla interna. Por lo tanto con
los resultados obtenidos en la prueba el porciento de error es muy
pequeño, lo cual se concluye que los valores de ajuste para este elemento
están correctos y que se puede confiar en este elemento.
Así como en el elemento diferencial restringido, ya que este elemento es
puesto a mínimo valor para incrementar la sensibilidad, pero bastante alta
como para evitar la operación incorrecta, debido a los continuos errores en
el TC y como se observa en los resultados el porciento de error es muy
pequeño, así que el diferencial opera correctamente y opera cuando debe
de operar.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
118
Lo recomendable primordialmente es realizar un correcto esquema de
protección diferencial por que este elemento es uno de las protecciones
más importante, ya que es de las protecciones que operan más rápido y de
las que protegen mejor contra alguna falla, ya sea trifásica, bifásica o
bifásica a tierra, por eso se recomiendo que con elemento diferencial,
proteger cada elemento del sistema eléctrico de potencia y tomar muy en
cuenta la relación de los TC’s porque estos equipos son los que
proporcionan la corriente y si alguno es mal calculado o si tiene alguna
falla, el relevador no proporcionara la protección que se necita.
El tipo de diseño del esquema de protección va depender de muchos
aspectos como desde el tamaño del generador, la importancia del mismo,
el aspecto económico y entre otros la persona que diseñe el esquema de
protección.
Tabla V.3 Lógica de Disparo Recomendada.
Elemento Disparo del Interruptor
del Generador
Disparo del Interruptor de Campo
Transferencia de
auxiliares
Disparo de la
Turbina
Únicamente alarma
21 X
32 X X X X
40 X X X X
46 X
64G Nota Nota X
78 X
81 X
87 X X X X
Nota: Puede ser conectado para disparar por el fabricante del generador.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
119
C A P Í T U L O VI
A N Á L I S I S D E R E S U L T A D O S
VI.1 CONCLUSIONES GENERALES.
En este trabajo se han analizado las partes que componen un sistema de
protecciones por medio de relevadores, así como sus principales
características y funciones. Se describieron algunos de los diferentes tipos
de relevadores y su principio básico de funcionamiento, de tal manera que
pueden proteger al sistema y su tiempo de respuesta ante la presencia de
una falla o alguna condición anormal de operación de un sistema eléctrico
de potencia.
Se puedo observar que los relevadores microprocesados poseen notables
ventajas sobre los relevadores electromagnéticos o los electromecánicos,
además de contar con funciones adicionales a las de protección, como
pueden ser medición, cálculo y localización de la ubicación de la falla,
brindan opciones de control sobre el sistema y tiene una alta velocidad de
disparo en comparación con otros tipos de relevadores.
En este proyecto se propusieron los ajustes del relevador SEL-300G para
la protección del generador síncrono de la Turbina de Vapor de la Central
Termoeléctrica de Ciclo Combinado de Rosarito, Baja California,
perteneciente a Comisión Federal de Electricidad; así mismo se simularon
diferentes tipos de fallas mediante el equipo de prueba AMS y se
analizaron los resultados para verificar que operara adecuadamente.
Se pueden hacer varias acciones con este relevador ya que además de que
sirve como protección, también sirve como registrador de eventos, es decir,
menciona las acciones ocurridas, de cuál fue la protección que opero o que
es lo que sucedió cuando se detecto la falla y con estos datos se puede
hacer un análisis de las circunstancias en las que ocurrió.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
120
Tabla VI.1 Resumen general de los elementos de protección.
Pro
tecció
n
recom
endada
87.
21.
50/51P.
50/51N
.
40.
Consecuencia
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Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
121
Tabla VI.1 Resumen general de los elementos de protección (continuación).
Pro
tecció
n
recom
endada
32.
46.
Consecuencia
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Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
122
Tabla VI.1 Resumen general de los elementos de protección (continuación).
Pro
tecció
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recom
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64G
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78.
Consecuencia
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o r
esu
ltado v
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ció
n y
dañ
o a
los
devan
ados.
Cale
nta
mie
nto
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esu
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as
en
devan
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los
cu
ale
s
impon
en
gra
ndes
esfu
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ecán
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n s
us d
evan
ados.
La o
scilació
n d
e p
ote
ncia
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om
o c
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secu
en
cia
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e s
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mo c
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tem
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com
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on
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acti
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va y al
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la
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scila.
Causa
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la
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o
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al
Fase a
tie
rra.
Dos f
ases a
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rra.
Pro
lon
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de
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n
de
la
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Baja
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n
del
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tem
a.
Baja
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n de
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Alt
a
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cia
en
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gen
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dor
y e
l sis
tem
a.
Fall
a
o
Condic
ión
Anorm
al
Falla a
Tie
rra
Oscilacio
nes
de P
ote
ncia
.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
123
Tabla VI.1 Resumen general de los elementos de protección (continuación).
Pro
tecció
n
recom
endada
81.
Consecuencia
s o daño en
la M
áquin
a
Las
con
dic
ion
es
de
frecu
en
cia
pu
eden
cau
sar
dis
paro
s
de
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era
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s,
qu
e
lín
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de en
lace se abra
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e part
es
del
sis
tem
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se
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debid
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nes
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con
dic
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l
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ele
vador,
a
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a
las
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xilia
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de
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Los
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ina
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n,
son
lo
s
más
su
scepti
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en
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s
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El
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El
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de
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sis
tem
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En
gen
era
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dic
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cia
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frecu
en
cia
) n
o
pla
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era
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Fall
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Fre
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en
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orm
al
(Alt
a o
Baja
Fre
cu
en
cia
).
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
124
VI.2 RECOMENDACIONES FUTURAS.
Visualizar de una forma más práctica, utilizando el software que
simule el comportamiento de un generador y modificar ciertos datos
específicos del generador, que hagan operar al relevador.
Implementar el esquema de protección propuesto en este proyecto y
comparar los resultados con los datos obtenidos en el desarrollo de
este trabajo.
Proponer un nuevo esquema de protección que mejore las
características de protección al generador, transformador principal,
transformador auxiliar, transformador de tierra y si existe al
transformador de excitación. Y analizar que protecciones serán
utilizadas y verificar su comportamiento.
Simular fallas que provengan del sistema y lleguen al generador y
así observar y concluir si operaria o no el relevador adecuadamente.
Estudio del Ajuste y Operación de la Aplicación del Relevador SEL-300G a un Generador Síncrono.
125
REFERENCIAS
Libros.
[1] Donald G. Fink; Jorge Humberto Romo Muños. “Manual de
Ingeniería Eléctrica”. Editorial: México: McGraw Hill, 1996.
[2] Theodore Wildi; Rodolfo Navarro Salas. “Máquinas Eléctricas y
Sistemas de Potencia”. Editorial: México: Pearson/Educación, 2007.
[3] Guillermo Enríquez Harper. “Elementos de Centrales Eléctricas”.
Editorial: México, D.F: Limusa, 1982-1983.
[4] Stephen J. Chapman; Octavio Posada Salazar. “Máquinas
Eléctricas”. Editorial: Santafé de Bogotá: McGraw Hill, 1993.
[5] Bhag S. Guru; Javier Enríquez Brito; Daniel Díaz del Castillo.
“Máquinas Eléctricas y Transformadores”.
Editorial: México D.F.: Oxford University Press, 2003.
Manuales.
[6] Guía Para La Protección De Generadores De corriente Alterna.
[7] IEEE Std C37.102-1995.
[8] Tutorial IEEE De Protección Para Generadores Síncronos
[9] Manual De Instrucción Del SEL-300G Relevador Multifuncional Del
Generador
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