Calibración Del 51y 87

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA SEDE CUENCA

TRABAJO #4: Calibración del 51 y 87Luis Felipe Quevedo, Bryan Salvatierra, Diego Hernán Domínguez, Cesar Mancheno, Alexis Pucha

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Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca

PROTECCIONES

Resumen—Para la puesta en funcionamiento de un sistema eléctrico de potencia, hay que tener en cuenta las dimensiones de los componentes, los materiales que se instalan como la determinación de las protecciones de personas y bienes, para precisar dichos parámetros hacen falta del cálculo de las corrientes de cortocircuito en cualquier punto de la red. En el siguiente documento se analizará la corriente de corto circuito en la barra 3 punto A del S.E.P propuesto. En el cual se determinará la corriente eficaz de corto circuito de choque, la corriente máxima de cortocircuito de choque, la corriente transitoria de corto, la capacidad de ruptura de aparatos de corte y la corriente permanente de corto circuito, todo esto nos servirá a la hora de calibrar la protección 51 de sobre-corriente, que es el objetivo final de este trabajo, además de esta protección también se calibrará el 87, que es un relé diferencial.

Index Terms—CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO, CAPACIDAD DE RUPTURA, CORRIENTE PERMANENTE DE CORTOCIRCUITO, FALLA SIMETRICA, PROTECCIÓN 51, SOBRE-CORRIENTE, PROTECCIÓN 87, RELE DIFERENCIAL.

1. Introducción

Una falla en un circuito es cualquier evento que interfiere con el flujo normal de corriente, las fallas también pueden ser designadas como cortocircuitos, los cuales si las protecciones no está bien dimensionadas puede resultar peligroso tanto para el personal que lo opera y para el equipo que se encuentra conectado, es por esta razón que en el presente documento presenta una forma para realizar el cálculo de las corrientes máximas de cortocircuito.

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2. Desarrollo:

El disyuntor a calcular es el D3 por lo que el circuito a reducir es el siguiente:

ZONA 1

Por carga pequeña se elimina ser. aux.

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Condición:

Pc cTrafo<Pc cRed

Pcc=20 MVA6 %

∗100<400 MVA

333.33 MVA<400 MVA

Por lo tanto cumple la condición.

Pcc=PTR1

Xd %∗100

400 MVA100

=20 MVAXd %

Xd %=5%

Simplificando los Generadores 1,2,3:

Tomando como Base al G 1:

PG2 ´=PG 2×X ´ d %BASE

X ´ d %CAMBIO

PG2 ´=20 MVA × 1814

=25.7142 MVA

PeqG1−3=PG 1+PG2´+PG 3

PeqG1−3=25+25.7142+25=75.714 MVA

Xd %G 1−3=18 %

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Simplificando:

PG ´=PG×X ´ d %B ASE

X ´ d %CAMBIO

PG ´=20 MVA × 1811

=32.727 MVA

PGeq1=32.727 MVA+75.714 MVA=108.44 MVA

Xd %Geq1=18 %

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ZONA 2

Puesto que ∆ V =5%

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Para el cálculo de la zona el cálculo se lo realiza en forma paralela por lo que tenemos 2 Disyuntores.

Treq 2=8% × 108,4424

=36,14 %

Treq 2=108,44 MVA

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Donde obtenemos los valores de la Resistencia (Geq 2)

Geq 2=108,44 MVAX ' ' d=721,60 %

Obtenemos el Treq 4

Treq 4=4 %× 108,4448

=9,04 %

Treq 2=108,44 MVA

Donde tenemos los valores general disyuntor.

Geq A=108,44 MVAX ' ' d=784,78 %

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Numero de Cable 3 x 1/0/(1/0 )Re sistencia: R=0 , 8263Ω/KmXL=0 ,58862Z=1 ,01452Calculo :R 2: R 2=35∗1 ,01452=35 ,5082ΩVn : Vn=V +ΔV 5 %=22kV +1,1kv=23 , 1 kV

Pcc=Vn2

Z=

(23 , 1 )2

35 , 5082=15 ,027 MVA

X ´ d %=PnPcc

∗100=108 , 4415 ,027

∗100=721 , 60 %


Para el cálculo de la zona el cálculo se lo realiza en forma paralela por lo que tenemos 2 Disyuntores.

Treq 3=4%× 108,4448

=9,04 %

Treq 3=108,44 MVA

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Donde obtenemos los valores de la Resistencia (Geq 2)

Geq 3=108,44 MVAX ' ' d=576,19 %

Obtenemos el Treq 4

Treq 5=4%× 108,4448

=9,04 %

Treq 2=108,44 MVA

Donde tenemos los segundos datos general del disyuntor 3.

Geq A=108,44 MVAX ' ' d=612,27 %

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Numero de Cable 3 x 3/0(1/0 )Re sistencia: R=0 ,67984639Ω/ KmXL=0 ,44174924Z=0 ,810 R 1=35∗0 , 810=28 ,35Ω

Pcc=Vn2

Z=

(23 , 1 )2

28 ,35=18 , 82 MVA

X ´ d %=PnPcc ∗100=108 . 44

18 ,82 ∗100=576 ,19%


Por lo que obtenemos los valores encontrados para el cálculo del disyuntor.

PG ´=PG×X ´ d %BASE

X ´ d %CAMBIO

PG ´=108,44 MVA × 612,27784,78

=84.6 MVA

PGeqT=84.6 MVA+108.44 MVA=193.04 MVA

Xd %GeqT=612.27%

Potencia de Corto Circuito para el Disyuntor 3.

Pcc= PnXd %

∗100

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Pcc=193.04 MVA612.27 %

∗100

Pcc=31.528 MVA

Corriente de Corto Circuito

Icc= Pcc√3∗V

Icc= 31.528 MVA√3∗(22 kV )

Icc=827 A

Corriente de ChoqueIch=2.55∗Icc

Ich=2.55 (827 A )=2.108 KA

Con estos resultados Obtenidos en el cálculo de corrientes de cortocircuito procedemos a la calibración del TC.

Intensidad de desconexión que protege al aislamiento

PccPn

=31.528 MVA193.04 MVA

=0.163

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µ=1

Según la gráfica el valor de u es: 1 Para fusibles normales

La corriente de ruptura o de desconexión Id de un interruptor es:

Id=u∗Icc

Id=1∗0.827 KA=0.827 KA

Potencia de ruptura:

Pr=µ∗Pcc

Pr=1∗31.528 MVA=31.528 MVA

Corriente permanente de cortocircuito (curva A)

según la figura tenemos:

µd=0.97

La corriente PermanenteIp=µd∗I d

Ipermanente=0.97 (0.827 KA )=0,802 kA

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Los valores de Tc al primario es el valor de In¿= Pn

√3∗Vl

¿=193.04 MVA√3∗22 Kv

¿( primario)=5.06 KA=6 KA Los valores de Tc al secundario es constante de 5 A donde obtenemos el RTC

RTC= IpIs

RTC=6000 A5 A

RTC=1200

Ahora se procede a la calibración del 51.Para el cálculo del Pick-UP

pick−up= ¿RTC

pick−up=5.060 A1200

=4.21 A

multiplos= IccRTC∗pick−up

multiplos= 827 A1200∗4.21 A

multiplos=0,16

El rendimiento del Fusible es:ɳ %=RTC∗Is−Ip

IP

ɳ %=1200∗5−506 0506 0

ɳ %=18.57 %

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T=0.25 por lo que el TD = 0.5

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El siguiente grafico muestra el sistema de protecciones para los trafos TR5 y TR6 respectivamente.

Calibración del relé 87Potencia de calibración del trafo en sobrecarga es del 30% (enfriamiento forzado)S = 48+48 x (0.3)=62.4MVAENFRIAMIENTO BASE

- PrimarioInp= 48000

√3 x22x1.5=1889.51 A

In2p = 2000A15


RTC=20005

=400

∩%=400 (5 )−1889.511889.51

x100 %

∩%=5.85 %

- SecundarioIns=

624003

22=945.45 A

In2p = 1000ARTC=1000

5=200

∩%=200 (5 )−945.45945.45

x100 %

∩%=5.76 %

ENFRIAMIENTO FORZADO- Primario

Ipef = 62400√3 x22

=1637.57 A

∩%=400 (5 )−1637 .5 71637.57

x100 %

∩%=22.13 %

- SecundarioIsef = 48000

√3 x 22=1259 . 67 A

∩%=320 (5 )−1259 .67

1259.67x 100 %

∩%=27 %

Pick-up16


- Primario√3 I p ef

RTC p=√3 1637.57

400=7.09 A

- SecundarioI s efRTC s

=1 259 .6 72 00

=6.3 A

Múltiplos Pick-up- Primario

Pick−upmed

Pick−upcalc=8.7

7.9=1.227

- SecundarioI s ef

RTC s=8.7

6.3=1.38

Error%error=mayor−menor

mayor

%error=1.38−1.2271.38

x 100=11.08%

3. ELEMENTOS DE PROTECCION UTILIZADOS

TC KOTD-150

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CaracterísticasU=25kV BIL kV=150 f=50/60Hz Corriente: 200-5000AGuia:eshttp://www05.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/1914331b48d8d50a8525772f006b7611/$file/42-940_kotd-110_150_200.pdf

RELE DE SOBRE CORRIENTE (51) SPAJ 140C

GUIA: http://www05.abb.com/global/scot/scot229.nsf/veritydisplay/417130481fd1cb0cc125730000351eb8/$file/FM_SPAJ140C_750208_EScab.pdf

RELE DIFERENCIAL (87) SPCD 3D53

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GUIA: http://nicolasdiruscio.redirectme.net/Facultad/5%20Nivel/Generacion,%20Transmisi%C3%B3n%20y%20Distribuci%C3%B3n/problema_abierto_2010/folletos/fm_spad346c_es_aaaaa.pdf

4. CONCLUSIONES

En la mayor parte de los sistemas industriales se obtiene la máxima corriente de cortocircuito

cuando se producen las denominada fallas trifásicas, como se habló en un principio, no son de

gran ocurrencia pero pueden producir grandes daños, por lo tanto para la selección de las

adecuadas protecciones del SEP basta con calcular la falla o el cortocircuito trifásico simétrico.

La ubicación del corto circuito depende del fin que se persigue, como ejemplo la máxima corriente

de corto circuito que circula a través de un interruptor, un fusible o un arrancador se presenta

cuando la falla se produce precisamente en los terminales de ese dispositivo.

Tomar en cuenta que la conexión del TC es inversa a la conexión del trafo es decir si el trafo está

conectado en estrella en un devanado el TC será conectado en triangulo y viceversa.

Para el 87 el porcentaje de error debe ser el mínimo posible, en nuestro caso salió 11%, que es un

valor bueno.

Para la elección de los equipos a utilizar se tuvo en cuenta los cálculos hechos, así como las

tensiones de trabajo, su BIL, etc.

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Los valores calculados en la calibración, tanto del 51 como del 87, son valores buenos, y si no se le da ese calificativo, al menos son aceptables, por lo que concluimos que se a calibrado correctamente las protecciones para los transformadores TR5 y TR6.

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