ecp-sein criterios de ajuste

7 26/1/05 REB Prot. Barras Nota en punto 6 - pag. 68 JCG 7/1/05 6 26/1/05 REB Prot. Generadores JCG 7/1/05 5 5/1/045 JCG Pg.52-PFI JCG 5/1/05 4 10/10/03 JCG Agregados varios post Fase 1 Preliminar JCG 10/10/03 3 22/9/03 JCG Correcciones menores en frmulas y grficos JCG 22/9/03 2 2/4/03 JCG Agregados varios. Respuesta a Kema 19/12/02 JCG 2/4/03 1 18/7/02 HC Agregados varios en transformadores. Proteccin

barras. JCG 18/7/02

Rev: Fecha: Nombre: Descripcin: Aprob: Fecha:

COMIT DE OPERACIN ECONMICA DEL SISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL (COES-SINAC) www.coes.org.pe

ESTUDIO DE COORDINACIN DE LAS PROTECCIONES DEL SISTEMA ELCTRICO INTERCONECTADO NACIONAL

Nombre Fecha

Prepar: JCG/HC

Revis:

Aprob: J.C.Gaudio 18/07/02

CRITERIOS DE AJUSTE

Cdigo TRANSENER:

006XE-3-MT

Documento N:

Revisin:

4

Nombre del documento: 006XE-3-MT.doc

CESI

ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES COES-SINAC

Contrato TRANSENER N 013-2002

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Criterios de ajuste 006XE-3-MT_v7-1-05.doc 03/02/a

CESI Reservamos todos los derechos sobre este documento y la informacin contenida en el mismo. La reproduccin, uso o divulgacin a terceras partes, sin nuestra expresa autorizacin, est prohibida. TRANSENER S.A.

INDICE

1 ASPECTOS GENERALES 7 1.1 Criterio general de ajuste. 7 1.2 Recomendaciones. 8 1.3 Estudios bsicos (flujo y cortocircuito). 9 1.4 Consideracin de los efectos infeed y outfeed. 10

2 AJUSTE DE PROTECCIONES DE LNEAS DE TRANSMISIN. 12 2.1 Ajuste de protecciones distanciomtricas. 12

2.1.1 Mtodo para el ajuste. 12 2.1.2 Escenarios a considerar. 13 2.1.3 Habilitaciones generales. 13 2.1.4 Fuente dbil (weak infeed). 14

2.1.4.1 Habilitacin de la funcin fuente dbil. 14 2.1.4.1.1 Lnea abierta en un extremo. 14 2.1.4.1.2 Falta de habilitacin de las protecciones. 16 2.1.4.1.3 Falta de arranque. 16

2.1.4.2 Ajuste de la funcin fuente dbil. 16 2.1.4.2.1 Retardo de la funcin eco. 16 2.1.4.2.2 Funcin mnima tensin. 16 2.1.4.2.3 Bloqueo de la funcin fuente dbil para falla a espaldas de la proteccin. 17

2.1.5 Resistencia y reactancia aparente de falla. 18 2.1.5.1 Flujo con sentido exportador saliente. 18 2.1.5.2 Flujo con sentido importador entrante. 19 2.1.5.3 Criterios generales. 20

2.1.6 Impedancia de carga. 20 2.1.7 Ajuste del factor k0. 21

2.1.7.1 Factor k0 en lneas simples. 22 2.1.7.2 Factor k0 en lneas con diferencias en la resistividad del terreno. 23 2.1.7.3 Factor k0 en lneas paralelas con acoplamiento mutuo. 23

2.1.7.3.1 Caso de ambos circuitos en servicio. 24 2.1.7.3.2 Caso de circuito paralelo fuera de servicio y puesto a tierra en ambos extremos. 24 2.1.7.3.3 Caso de circuito paralelo fuera de servicio y no puesto a tierra en ambos extremos. 25

2.1.7.4 Criterio de ajuste del factor k0. 25 2.1.8 Impedancia de fuente (a espaldas de la proteccin). 25 2.1.9 Resistencia de falla a tierra. 26 2.1.10 Mrgenes de seguridad. 26 2.1.11 Ajustes zonales. 26



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2.1.11.1 Zona 1. 26 2.1.11.2 Zona de respaldo de lnea en sobrealcance. 30 2.1.11.3 Zonas de respaldo hacia delante. 32 2.1.11.4 Zona en direccin inversa. 32 2.1.11.5 Arranque. 33 2.1.11.6 Lmite para la excitacin de la zona de seleccin de fase fallada. 33

2.1.12 Temporizaciones. 34 2.1.12.1 Criterio general de ajuste. 36

2.1.13 Ajuste del esquema de teleproteccin. 37 2.1.13.1 Seleccin del esquema de teleproteccin. 37 2.1.13.2 Ajuste del esquema de teleproteccin. 39

2.1.14 Ajustes de la funcin oscilacin de potencia. 40 2.1.14.1 Criterios generales. 40 2.1.14.2 Ajuste del tiempo de trnsito. 40

2.2 Ajuste de protecciones diferenciales de lnea. 42 2.2.1 Criterios generales de ajuste. 42

2.3 Ajuste del recierre. 42 2.3.1 Tiempo activo. 42 2.3.2 Tiempo muerto pausa sin tensin. 43 2.3.3 Tiempo de reposicin. 43 2.3.4 Bloqueo de recierre posterior a una accin de comando de interruptor: 44

2.4 Ajuste de protecciones por sobrecorriente. 44 2.4.1 Corriente mxima de carga. 44 2.4.2 Mrgenes de seguridad. 44 2.4.3 Utilizacin de protecciones por sobrecorriente de fase. 44 2.4.4 Utilizacin de protecciones por sobrecorriente a tierra. 44 2.4.5 Seleccin de las etapas. 46

2.4.5.1 Criterios de seleccin. 46 2.4.5.2 Etapa de disparo instantneo. 46 2.4.5.3 Etapas para respaldo remoto. 47

2.4.6 Coordinacin de protecciones por sobrecorriente. 47 2.4.6.1 Criterios generales para la coordinacin. 47 2.4.6.2 Coordinacin de protecciones a tiempo definido. 48 2.4.6.3 Coordinacin de protecciones a tiempo inverso. 48

2.5 Ajuste de una proteccin sobrecarga. 51 2.6 Ajuste de la funcin stub. 51 2.7 Ajuste de la funcin sobretensin. 51

3 AJUSTE DE PROTECCIONES DE FALLA INTERRUPTOR. 52



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3.1 Ajuste del nivel de habilitacin. 52 3.2 Ajuste de los tiempos de disparo. 52

4 AJUSTE DE PROTECCIONES DE SOBRETENSIN. 55 4.1 Generalidades. 55 4.2 Aplicacin como proteccin a un transformador. 55

5 AJUSTE DE PROTECCIONES DE TRANSFORMADORES. 59 5.1 Esquema ideal de proteccin y respaldos. 59 5.2 Proteccin de sobreexcitacin o sobreflujo. 60 5.3 Protecciones en las acometidas al transformador. 61

5.3.1 Proteccin de fallas en la acometida e internas del transformador. 61 5.3.2 Proteccin contra fallas en barras. 62 5.3.3 Proteccin contra fallas en las lneas conectadas a las barras. 62

5.4 Protecciones de la acometida al terciario. 63

6 AJUSTE DE PROTECCIONES DE BARRAS. 64 6.1 Aspectos generales. 64 6.2 Supervisin de circuitos de corriente 64 6.3 Pendiente de Estabilidad 65 6.4 Nivel de disparo 65 6.5 Procedimiento general (protecciones convencionales). 66 6.6 Ajuste de protecciones diferenciales de alta impedancia. 67

7 AJUSTE DE PROTECCIONES DE GENERADORES. 70 7.1 Introduccin 70 7.2 Generalidades 70 7.3 Proteccin de sobrecorriente (50/51). 71 7.4 Proteccin contra energizacin inadvertida (50E). 75 7.5 Mnima Impedancia (21). 75 7.6 Fallas en el estator. Proteccin diferencial (87G). 75 7.7 Proteccin contra inversin de potencia (32R) 76 7.8 Carga desequilibrada (46) 76 7.9 Perdida de Excitacin (40) 77 7.10 Protecciones no incluidas en el ECP. 78 7.11 Proteccin de sobretensin (59) 78 7.12 Proteccin de subtensin (27) 79 7.13 Funcin Sincronismo y Verificacin de Tensin (25) 79 7.14 Proteccin de Desequilibrio de Tensin (60) 79 7.15 Proteccin contra sobreexcitacin o sobreflujo (24). 79 7.16 Proteccin de sofrefrecuencia (81O ). 79



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7.17 Proteccin de subfrecuencia (81U ). 80 7.18 Prdida de paso o Sincronismo (78). 80 7.19 Fallas en el rotor. Supresin de campo. Imagen Trmica. Fallas mecnicas. Sobrevelocidad. 80

8 PROTECCIN DE REACTORES. 81 8.1 Generalidades. 81 8.2 Criterios de ajuste. 81

8.2.1 Ajuste de protecciones diferenciales. 81 8.2.2 Ajuste de protecciones de sobrecorriente de fase. 81 8.2.3 Ajuste de protecciones de cuba. 81 8.2.4 Ajuste de protecciones de sobrecorriente de neutro. 81

9 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SHUNT. 82 9.1 Generalidades. 82 9.2 Tipos de instalacin. 82 9.3 Resonancia. 83 9.4 Sobretensiones. 83 9.5 Fenmenos asociados. 83 9.6 Criterios de equipamiento y ajuste. 83

9.6.1 Proteccin ante sobrecarga. 83 9.6.2 Proteccin ante cortocircuitos externos. 83 9.6.3 Proteccin de sobretensin. 83 9.6.4 Proteccin de subtensin. 84 9.6.5 Proteccin contra desbalance. 84

10 PROTECCION DE EQUIPOS AUTOMTICOS DE COMPENSACIN REACTIVA (SVC). 85 11 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SERIE. 86 11.1 Perturbaciones en un banco de capacitores. 86 11.2 Criterios de equipamiento. 87

11.2.1 Composicin de un banco de capacitores. 87 11.2.1.1 Proteccin de sobrecarga. 88 11.2.1.2 Proteccin de desbalance. 89 11.2.1.3 Proteccin de falla interruptor. 89 11.2.1.4 Proteccin del chispero. 89 11.2.1.5 Proteccin de descarga a plataforma. 89 11.2.1.6 Recierre. 89 11.2.1.7 Protecciones de sobrecarga de varistores. 90 11.2.1.8 Supervisin del circuito de disparo del chispero. 91 11.2.1.9 Proteccin ante oscilaciones subsincrnicas. 91 11.2.1.10 Supervisin de la corriente de lnea. 91



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11.2.1.11 Proteccin diferencial. 92 11.2.1.12 Proteccin contra fallas en los programas de proteccin. 92



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ESTUDIO DE COORDINACION DE LAS PROTECCIONES DEL SEIN. CRITERIOS DE AJUSTE.

1 ASPECTOS GENERALES 1.1 Criterio general de ajuste. El criterio general de ajuste consistir en privilegiar la seguridad a la dependibilidad.

Seguridad: es la capacidad de la proteccin de evitar operaciones indeseadas (...no operar cuando no se requiere su operacin). Dependibilidad: es la capacidad de la proteccin de operar correctamente (...operar cuando se requiere su operacin). Existen varias causas que pueden ocasionar operaciones incorrectas de una proteccin. Entre ellas merecen destacarse las siguientes:

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De todas las posibles causas de operaciones incorrectas de las protecciones, desde el punto de vista de su ajuste, nos interesan las siguientes

Falta de conocimiento de la proteccin: no nos referimos aqu simplemente a la lectura de los manuales, sino a haber efectuado consultas a los fabricantes, ensayos dedicados, etc.

Incorrecta aplicacin incorrecta interpretacin del mtodo de medida de la proteccin: Toda proteccin posee lmites impuestos por su diseo. Para aplicarla correctamente es preciso informarse previamente de dichos lmites y evitar excederlos en el ajuste.

Ajuste inadecuado: Por lo general, la utilizacin de amplios alcances reactivos resistivos tiende a ser fuente de problemas. Se debe partir siempre de un ajuste restringido a lo mnimo indispensable,



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aumentando los alcances slo en la medida necesaria. Algunos ejemplos tpicos de estos problemas son: arranques en fases sanas, fallas monofsicas vistas en lazos bifsicos, arranques en direccin opuesta, etc. Criterios no-uniformes: resulta muy importante discutir y analizar los criterios a seguir en el proceso de ajuste y coordinacin de las protecciones, ya que la ausencia de criterios claros y definidos da lugar a situaciones contradictorias y confusas que degradan la confiabilidad general.

1.2 Recomendaciones. Las decisiones en protecciones surgen siempre como un COMPROMISO entre lo que se gana y lo que se pierde en cada caso. Sin embargo, es necesario conocer perfectamente, de antemano, cules son dichas ganancias y prdidas.

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Algunos ejemplos de situaciones de compromiso son las siguientes: Dependibilidad versus Seguridad.

Selectividad versus Respaldo.

Tiempo de despeje de falla versus Seguridad. Selectividad versus Alcance.

Redundancia y Disponibilidad versus Costo.

Aunque la probabilidad de ocurrencia de una situacin sea muy baja, esta situacin puede ocurrir en cualquier momento. Luego, en casos crticos, donde se requiere elevada seguridad, se prefiere hablar de POSIBILIDADES en lugar de PROBABILIDADES. En estos casos, el costo econmico provocado por la situacin anmala es siempre superior al de las soluciones alternativas para evitarla.



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Los ajustes apropiados y las configuraciones adoptadas dependen de todo el equipamiento integrante del sistema de proteccin. Los elementos constitutivos de este sistema deben guardar entre s similares caractersticas de confiabilidad, para lograr el efecto deseado.

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Es preciso conocer todos los detalles de funcionamiento de cada proteccin, en particular sus algoritmos y respuestas transitorias y permanentes ante las distintas situaciones de falla.

1.3 Estudios bsicos (flujo y cortocircuito). El estudio de coordinacin de protecciones comprende a los flujos bsicos (mxima, media y mnima) mas las contingencias operativas que definan, en cada caso, los lmites para el ajuste. Para el clculo de los cortocircuitos se utilizan, para los generadores, las impedancias subtransitorias no-saturadas.

De esta manera, se tratan de identificar situaciones de bajo o falta de aporte al cortocircuito y las situaciones que dan lugar a los valores mximos y mnimos de aporte a cada cortocircuito.

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Las barras a fallar son todas las barras reales comprendidas en el estudio mas 5 barras ficticias en cada tramo, ubicadas al 0 20- 50 80 y 100% de dichos tramos.

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Para la determinacin de los valores de cortocircuito se utiliza el programa PSS/E26.2 Para cada barra se simularn los siguientes cortocircuitos:

Monofsicos a 0, 10 y 50 ohm de Rfalla a tierra.

Bifsicos a 0, 2 y 4 ohm de Rfalla entre fases.

Trifsicos a 0 ohm.

Bifsicos a tierra, 0 ohm de Rfalla entre fases y 0, 3 y 6 ohm de Rfalla a tierra.

Fases abiertas (no en todas las barras).

1.4 Consideracin de los efectos infeed y outfeed. Bsicamente, los efectos infeed y outfeed estn producidos por la inyeccin o la extraccin de corriente de aporte a la falla en barras remotas. Esto distorsiona las mediciones de las protecciones, que solamente pueden medir una parte de la corriente total de falla.

Cuando se analizan las corrientes, tensiones e impedancias vistas por las protecciones para una falla pasando la barra remota, muchas veces resulta problemtico cumplir con los criterios de respaldo si no se considera el efecto infeed ( outfeed, segn el caso). Al respecto deben diferenciarse situaciones como la indicada a la izquierda (ver figura siguiente), donde la falta de infeed es una caso sumamente ocasional y de muy baja probabilidad de ocurrencia, del caso mostrado a la derecha, donde la simple falta del aporte desde B elimina el infeed en la barra.



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2 AJUSTE DE PROTECCIONES DE LNEAS DE TRANSMISIN. 2.1 Ajuste de protecciones distanciomtricas. 2.1.1 Mtodo para el ajuste. En el presente estudio de coordinacin de protecciones no se utilizarn, para las protecciones distanciomtricas, los mtodos clsicos de ajuste (por recetas de manuales), en los que se plantean los alcances de las respectivas zonas nicamente a partir de porcentajes de cubrimiento de impedancias de la lnea protegida y las lneas subsiguientes.

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En su lugar y aprovechando las posibilidades que brindan los medios informticos actuales, el ajuste se efectuar por superposicin grfica de la representacin de los valores de impedancia compleja para las distintas fallas (impedancias vistas), obtenidos del estudio de cortocircuito, con las caractersticas de operacin de la proteccin. De este modo se ajustarn los lmites reactivo y resistivo de cada zona de proteccin hasta los alcances deseados, con una clara visin de las fallas que cubrirn cada una de ellas. Este mtodo permite adems considerar fenmenos tales como:

Valores de k0 diferentes a los de la lnea protegida.

Aportes intermedios en la barra remota (infeed outfeed). Resistencia y reactancia aparente de falla.

Impedancia mutua de secuencia cero en lneas de doble terna. En la figura anterior se observa cmo un mismo caso es interpretado por dos protecciones de distinto fabricante.



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2.1.2 Escenarios a considerar. Para la determinacin de los escenarios a considerar en el estudio, se tomarn en cuenta los flujos definidos por el COES. A su vez, se contemplarn aquellas contingencias operativas que tengan influencia en la determinacin de los ajustes (p.ej.: lneas paralelas fuera de servicio). Las situaciones de mximo y mnimo aporte al cortocircuito y mximo y mnimo flujo por la lnea, en un punto dado de la red, determinarn las corrientes de cortocircuito mximas y mnimas en dicho punto, necesarias para establecer umbrales de habilitacin o bloqueo de las protecciones y coordinar las protecciones por sobrecorriente de fase y tierra de respaldo.

Por otra parte, debern detectarse eventuales situaciones de bajo aporte al cortocircuito, insuficiente para lograr el arranque de las protecciones.

2.1.3 Habilitaciones generales. Todas las protecciones poseen umbrales de habilitacin, los cuales son necesarios debido a la existencia de errores y tolerancias en el mtodo de medicin propio, errores en los transformadores de medida, etc.

Resulta una prctica usual ajustar estas habilitaciones a los valores mnimos dados por los fabricantes (p.ej.: 0.1-0.2 Inom para la corriente de fase, 0.1 Inom para la corriente de neutro, etc.). Sin embargo, este recurso puede ser empleado, en ciertos casos, para discriminar fallas en barras de media o baja tensin de la estacin siguiente.

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Por lo expuesto, se adoptarn en principio los valores mnimos de habilitacin, para luego, una vez avanzado el proceso de ajuste, incrementar dichos valores segn las necesidades derivadas del mismo.



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2.1.4 Fuente dbil (weak infeed). Cuando las corrientes de aporte caen por debajo de los umbrales mnimos de habilitacin de las protecciones, se producen los denominados casos de fuente dbil (weak infeed). Tambin pueden producirse estas situaciones por falta de arranque de las protecciones, aunque las mismas hayan sido habilitadas.

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Las consideraciones acerca del ajuste de esta funcin son muy importantes, porque la utilizacin de la misma implica la posibilidad de generar actuaciones no selectivas de la proteccin. Por ello, la utilizacin de la funcin fuente dbil siempre debe contrastarse contra las consecuencias de no contar con esta funcin (situacin de compromiso).

2.1.4.1 Habilitacin de la funcin fuente dbil.

2.1.4.1.1 Lnea abierta en un extremo. Para los casos en que una lnea se encuentre abierta en un extremo, las protecciones instaladas en el mismo se encuentran siempre ante una situacin de fuente dbil, por aporte nulo desde dicho extremo. Esto llevara a la conclusin de que todas las protecciones distanciomtricas deberan contemplar el caso de fuente dbil, al menos por ese motivo. Sin embargo, esto no es as, distinguindose los siguientes casos:

Esquemas de teleproteccin por sobrealcance: Este esquema requiere del intercambio de seales de teleproteccin entre las protecciones instaladas en ambos extremos de la lnea. Cuando, para una falla en la lnea, la proteccin de un extremo (p.ej.: el extremo opuesto) no arranca, se activa la funcin fuente dbil, ante lo cual dicha proteccin reenva la seal de teleproteccin recibida en ese extremo y que fuera emitida por las protecciones del extremo propio (funcin "eco"). No obstante, si una lnea se energiza desde un solo extremo y dicha lnea se encuentra averiada, las protecciones siempre operan en forma instantnea a travs de la funcin "cierre sobre falla", la cual permanece activa por un perodo de tiempo



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posterior al cierre manual de la lnea (usualmente entre 200 y 400 ms). Por lo tanto, la necesidad de la funcin fuente dbil para obtener el disparo instantneo en el caso que una lnea se encuentre abierta en un extremo, se reduce a la posible aparicin de una falla en el perodo en que la lnea permanece abierta en dicho extremo, con posterioridad a la finalizacin del perodo del cierre sobre falla.

El siguiente esquema de tiempos permite una mayor aclaracin a este punto:

Cierre lnea en A Cierre lnea en B

Cierre s/falla en A Necesidad de fuente dbil T[seg]

En el caso en que no estuviese habilitada la funcin fuente dbil en el extremo B, la proteccin en A operara en segunda zona, para el perodo posterior al cierre sobre falla. Luego, asumiendo una adecuada coordinacin con las protecciones de las lneas antecesoras, no debera ocurrir otra cosa que la prdida de la lnea fallada (en t2) (ver siguiente esquema):

A BC Z1c

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Z3c

Z1a

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Observaciones: T3c>T2a

Esquemas de teleproteccin en subalcance, extensin de zona, etc: En las actuales protecciones numricas, estos esquemas han quedado en desuso, ya que resulta muy sencillo contar con una zona independiente de la teleproteccin y otra zona que acte bajo el principio de sobrealcance. No obstante, en los antiguos rels del tipo electromecnico analgico, con conmutacin de alcance de la zona 1, no es posible utilizar la funcin eco ni la funcin fuente dbil para este tipo de esquema de teleproteccin.

Por lo expuesto, la posibilidad de utilizacin de la funcin fuente dbil cuando el extremo opuesto se encuentra abierto, se considerar nicamente en los siguientes casos:

a) Cuando no est asegurada la coordinacin entre la zona 1 de la lnea en cuestin y las zonas 2 de las lneas precedentes.

b) Cuando las protecciones no posean una zona 1 independiente de la zona en sobrealcance.



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2.1.4.1.2 Falta de habilitacin de las protecciones. Cuando se detecten casos de falta de habilitacin de las protecciones en un extremo, es imprescindible habilitar la funcin fuente dbil si se desea mantener el cubrimiento de fallas en el 100% de la lnea, con un esquema de teleproteccin por sobrealcance. Dado que una de las acciones incluidas en la funcin fuente dbil consiste en la seleccin de la fase en falla mediante una deteccin de mnima tensin, su utilizacin posibilita la realizacin del recierre monofsico en todos los casos.

2.1.4.1.3 Falta de arranque. El caso tpico es la falta de arranque para fallas resistivas alejadas de la proteccin (p.ej.: en la barra opuesta). Normalmente, no puede utilizarse la funcin fuente dbil para este propsito porque los niveles de tensin para este tipo de fallas son elevados y resulta muy difcil la discriminacin de la fase fallada en esas condiciones. Por otra parte, de utilizarse esta funcin, sera necesario cubrir desde un extremo con una zona hacia atrs, a la zona en sobrealcance del extremo opuesto (esquema de teleproteccin por sobrealcance). Esto resulta sumamente dificultoso.

Por las razones expuestas, se desaconseja la utilizacin de la funcin fuente dbil para solucionar problemas de alcance ante fallas resistivas.

2.1.4.2 Ajuste de la funcin fuente dbil.

2.1.4.2.1 Retardo de la funcin eco. En ciertas protecciones es posible ajustar un tiempo de retardo para el reenvo de la seal por eco. Este retardo se introduce generalmente para prevenir la emisin del eco ante inestabilidades del arranque de la proteccin. Un valor normal para este retardo es 100 ms.

2.1.4.2.2 Funcin mnima tensin. Para ajustar los umbrales de deteccin por mnima tensin se debe seguir el siguiente procedimiento:

1. A partir del valor mnimo de tensin en el sistema, en operacin normal en emergencia, para la lnea en cuestin (p.ej.: 0.9 pu), se adopta un margen, (p.ej.: 0.05 pu), se consideran los errores involucrados en la medicin (p.ej.: 4% => (1 0.04 = 0.96 pu) y la relacin de retorno de la funcin mnima tensin (p.ej.: 0.97). Luego se calcula el valor mximo que es posible ajustar con estos supuestos (ver figura siguiente).



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2. Observar cul es el mximo valor de tensin en la fase en falla, para fallas en la lnea y aplicarle un margen de seguridad. No obstante, aqu se tropieza con una dificultad: cuanto mayor sea la resistencia de falla, en particular para fallas alejadas, la tensin ser mayor, por lo que habr que adoptar un criterio para limitar dicho valor.

Comparar el valor obtenido en (2) con el obtenido en (1) y adoptar el menor.

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2.1.4.2.3 Bloqueo de la funcin fuente dbil para falla a espaldas de la proteccin. Cuando se decida habilitar la funcin fuente dbil en un extremo, la misma deber estar asociada a un esquema de teleproteccin en sobrealcance.

Para bloquear la funcin fuente dbil para fallas a espaldas de la proteccin distanciomtrica, la misma deber contar con una zona orientada hacia atrs u otro mtodo equivalente.

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El criterio de ajuste de esta zona de bloqueo es que el alcance resistivo y reactivo de la misma cubra, con un margen de seguridad del 20%, el alcance de la zona en sobrealcance de la proteccin del extremo opuesto.



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Debe ponerse especial cuidado en que la proteccin en la que el bloqueo se debe ejecutar sea habilitada para todas las fallas que trate de cubrir la zona orientada hacia atrs, porque de lo contrario, no se podr cumplir el objetivo deseado y se producirn disparos no selectivos.

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2.1.5 Resistencia y reactancia aparente de falla. La pre-transferencia de potencia en la lnea produce sobrealcance si el extremo donde est ubicada la proteccin es exportador y subalcance si es importador, debido a la modificacin de los valores aparentes de impedancia de falla vistas por la proteccin. En la zona de disparo instantneo (normalmente la zona 1), algunas protecciones cuentan con algoritmos que compensan el efecto de la carga. En aquellas protecciones que no cuenten con esa compensacin debern contemplarse los valores aparentes de las impedancias de falla, para garantizar un cubrimiento efectivo de las fallas resistivas en todas sus zonas.

2.1.5.1 Flujo con sentido exportador saliente. Cuando el pre-flujo de potencia en la lnea es elevado y tiene sentido exportador saliente de la barra donde la proteccin se encuentra ubicada, las impedancias vistas por la proteccin, para valores crecientes de resistencia de falla, por un lado se modifican por el efecto de la doble alimentacin a la falla y por otro tienden al valor de la impedancia de carga, para valores importantes de dicha resistencia de falla (ver figura).



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En el diagrama R-X de la figura se observa que, si se quiere ajustar el alcance reactivo de una zona 1, por ejemplo, al 80% de la reactancia de la lnea, el valor que se le puede dar al alcance resistivo estar limitado, en el plano R-X, por el lugar geomtrico de las fallas en la barra opuesta para valores crecientes de resistencia de falla. En la prctica, ser necesario ajustar a la zona 1 con un alcance reactivo inferior al 80% a fin de darle un alcance resistivo suficiente (Rfalla = 20 30 ohm, p.ej.).

Sin embargo, debe tenerse presente que existen protecciones con algoritmos de compensacin de la carga circulante por la lnea, en cuyo caso este problema no debe ser considerado.

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El mismo problema de sobrealcance tiende a limitar a la zona 2, la cual se ajusta normalmente a un valor mayor que el 120% de la reactancia de la lnea. En este caso, la limitacin viene dada por la zona 1 de la lnea siguiente.

2.1.5.2 Flujo con sentido importador entrante. Cuando el pre-flujo de potencia en la lnea tiene sentido importador entrante a la barra donde la proteccin se encuentra instalada, el efecto es el inverso. En la figura siguiente se muestra este problema.

Z falla - Rfalla=0

Z carga

Z falla - valores crecientes de Rfalla

X

R



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En este caso la proteccin incurre en subalcance, es decir que las impedancias aparentes de falla tienden a ser, para valores crecientes de resistencias de falla, mayores que para el caso de resistencia de falla igual a cero.

El efecto producido es la limitacin de los alcances resistivo y/o reactivo para una determinada zona en particular.

En el caso de una zona 1, no es aconsejable aumentar el alcance reactivo ms all del lmite del 80% de la reactancia de la lnea. Para una zona 2, el lmite reactivo depender de cun larga sea la o las lneas siguientes,

ya que es necesario evitar sobrepasar la zona 1 de las lneas siguientes.

2.1.5.3 Criterios generales. En resumen, ante las distintas condiciones de pre-flujo de potencia por la lnea en estudio, debern tenerse en cuenta los siguientes criterios:

Observar con atencin las impedancias aparentes vistas por las protecciones para los distintos casos de flujo por la lnea, en particular cuando el sentido es exportador, ya que en dichos casos se producen efectos de sobrealcance.

Considerar los principios de medicin de cada proteccin, ya que existen casos en que los mismos limitan el efecto de sobrealcance poseen mtodos diferentes de medicin (p.ej.: algoritmos rpidos).

Adoptar mrgenes de seguridad para las distintas zonas de medicin, para toda la extensin del alcance resistivo que se ha considerado para el ajuste.

2.1.6 Impedancia de carga. Todas las zonas ajustadas para los lazos bifsicos trifsicos debern evitar incursionar en la zona de carga. Para calcular la impedancia de carga es preciso conocer la potencia mxima admisible para la lnea en cuestin. Este dato se encuentra incluido normalmente en los flujos base del estudio y el mismo depende de los lmites del equipamiento instalado y de las condiciones operativas del sistema de transmisin.

Z falla - Rfalla=0

Z carga

Z falla - valores crecientes de Rfalla X

R



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La impedancia de carga mnima se calcular mediante la siguiente frmula:

Zcarga mn = (0.85 Unom)2/Pmxima Para considerar la potencia reactiva, se adoptar un ngulo mximo para la carga de 30. En casos crticos de ajuste, la zona de carga podr considerarse, en el plano de impedancias, de la manera indicada en la figura de la izquierda, debido a que normalmente la coexistencia de altos valores de potencia activa y reactiva es improbable.

En los casos de lneas en paralelo, deber tenerse en cuenta el valor transitorio que adquiere la impedancia de carga cuando se produce la salida de servicio de la lnea paralela. Cuando se abre la lnea paralela, existe una transferencia de potencia instantnea y un fenmeno oscilatorio posterior, hasta llegar al valor final estacionario (ver figura).

A los efectos prcticos, se considerar MVAmax = 2 MVA previo. Existen protecciones en las cuales es posible utilizar un blindaje para evitar la zona de carga, en cuyo caso se podr considerar el mismo en el ajuste.

2.1.7 Ajuste del factor k0. Existen diferentes formas de definir el factor de compensacin homopolar (k0). La diferencia depende del origen de la proteccin. Usualmente los diseadores de protecciones europeos definen k0 de la siguiente forma:

[ ]=



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Nomenclatura:

R1 = Resistencia de secuencia positiva de la lnea. X1 = Reactancia de secuencia positiva de la lnea. R0 = Resistencia de secuencia cero de la lnea. X0 = Reactancia de secuencia cero de la lnea. Rm0 = Resistencia mutua de secuencia cero entre las lneas. Xm0 = Reactancia mutua de secuencia cero entre las lneas. Z1 = Impedancia de secuencia positiva de la lnea. Z0 = Impedancia de secuencia cero de la lnea. Zm0 = Impedancia mutua de secuencia cero de la lnea. R0EQ = Resistencia equivalente de secuencia cero de la lnea. X0EQ = Reactancia equivalente de secuencia cero de la lnea.

2.1.7.1 Factor k0 en lneas simples. A continuacin se detalla el clculo del factor de compensacin homopolar a partir de los parmetros de la lnea para un circuito simple:

( ) ( )

( )

+

+=

C



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2.1.7.2 Factor k0 en lneas con diferencias en la resistividad del terreno. Existen lneas que transitan por terrenos de diferente resistividad, para los cuales el factor k0 puede ser bastante diferente. En estos casos, lo ms importante es la forma en que se ha modelado a la lnea en el programa de cortocircuito.

Por ejemplo, si una lnea atraviesa dos zonas de estas caractersticas, en el modelado debera particionarse la misma, creando una barra intermedia y asignando diferentes parmetros a cada tramo de lnea. Una vez modelado de esta forma, la eleccin de un valor de k0 pasa a tener una importancia secundaria.

Lo que queremos decir es lo siguiente: si una lnea tiene un valor real de k0 = 0.8 y se ajusta en el rel k0 = 1, mientras que en el modelado se haya utilizado k0 = 0.8 y el clculo de las impedancias se efecte con el algoritmo propio del rel no se cometer error por el mtodo grfico empleado en el ajuste. Pero si una lnea posee un k0 real de 0.8 y se modela un k0 = 1 en el programa de cortocircuito, entonces s se cometer un error. En todo caso, el margen mnimo del 20% adoptado para la determinacin de los ajustes, contempla un 10% de incertidumbre para el clculo de las impedancias mediante el programa de cortocircuito. Si resulta necesario, deber ampliarse este margen.

2.1.7.3 Factor k0 en lneas paralelas con acoplamiento mutuo. Cuando existen circuitos paralelos prximos entre s, la influencia del acoplamiento mutuo homopolar modifica considerablemente el factor k0 dependiendo del estado del circuito paralelo.

Para analizar este efecto se consideran a continuacin tres estados bsicos:

1. Ambos circuitos en servicio.

2. Un circuito fuera de servicio y puesto a tierra en ambos extremos.

3. Un circuito fuera de servicio y no puesto a tierra en ninguno de sus extremos.

Existe otro estado: lnea paralela fuera de servicio y puesta a tierra en un solo extremo, el cual se han excluido de este anlisis para simplificar el mismo.

Proteccin

Esquema bsico del caso de lneas paralelas con acoplamiento mutuo



24 de 92



2.1.7.3.1 Caso de ambos circuitos en servicio. El esquema de impedancias para este caso es el siguiente:

Los puntos A y B del grfico anterior corresponden a los extremos de la lnea y el punto C a ubicacin de la falla monofsica. Los clculos de la resistencia y reactancia equivalentes de secuencia homopolar son los siguientes:

,7,7,7 P += C7C7C7 P +=

y el factor de compensacin k0 resulta ser:

( ) ( )

( )

+

+=

C



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+

+=99

99

PC7,7

,7C7C7

,793C7,7



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2.1.9 Resistencia de falla a tierra. El valor mximo de la resistencia de falla a tierra en una lnea determinada depende de varios factores, a saber:

La resistividad del terreno.

La existencia de hilos de guardia.

La resistencia de puesta a tierra de las torres (valores tpicos: 10-20 ohm).

La resistencia del arco elctrico. Se debe considerar una tolerancia mnima de la resistencia de falla para las distintas redes 220kV / 138kV / 60kV / 13.2kV y 10kV, bajo la consideracin de que la tensin de arco por metro baja a medida que aumenta la corriente de falla (Warrington). Los valores de resistencia de falla tpicos a simular en los estudios son, por ejemplo: 0, 25 y 50 ohm para fallas monofsicas, 0, 3 y 6 ohm para fallas bifsicas, 0, 10 y 20 ohm para fallas bifsicas a tierra y 0 ohm para la falla trifsica. Estos valores se adoptan solamente a efectos de referenciar la evolucin de la impedancia en funcin de la resistencia de falla y no deben interpretarse como los lmites que hay que alcanzar. Por ello, los valores adoptados pueden ser diferentes a los indicados, ya que los mismos se adaptan normalmente para visualizar adecuadamente en el plano de impedancias la evolucin de una falla en funcin de la resistencia de falla.

2.1.10 Mrgenes de seguridad. A los efectos de evitar actuaciones incorrectas por errores en la medicin se considerar una incertidumbre total en el lmite de las caractersticas de operacin del 20%. Este valor contemplar aproximadamente los errores de la proteccin (5 %), de los transformadores de medicin (5%) y de los estudios de cortocircuito (10%), incluyendo el de los parmetros utilizados para los mismos.

02A978

:8

:8.?./



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mutuos entre lneas, etc., se necesita limitar el alcance de la zona 1 a un porcentaje de la lnea. Recomendaciones:

El alcance de la zona 1, para lneas simples, no debe sobrepasar el 80% de la lnea, para fallas mono, bi y trifsicas.

Este margen deber considerarse para toda la extensin dada al alcance resistivo de la zona 1, de acuerdo con el principio de medicin de la proteccin en cuestin, con el fin de evitar el sobrealcance cuando el flujo tiene sentido exportador.

C

,

";78C(

;78C(

#

AA65

"L53

En el caso de lneas paralelas con acoplamiento mutuo, se deber considerar adems el sobrealcance adicional que se produce en caso de haber adoptado un k0 para los dos circuitos en servicio y estar la lnea paralela fuera de servicio y puesta a tierra en ambos extremos.

El alcance resistivo debe cubrir con ms un 20% de margen los valores previstos de resistencia de falla para fallas en la lnea protegida.

Normalmente se consideran valores de alcances resistivos de 20 ohm para lneas en terrenos de resistividad normal y de hasta 50 ms ohm en terrenos de elevada resistividad.

"697!,#!:7!"#93O!

C

,

.,

El alcance resistivo de la zona 1 debe ser considerado en particular cuando el esquema de teleproteccin adoptado sea el de subalcance.



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En estos casos, la emisin de la seal de teleproteccin se efecta mediante la zona 1, por lo que resulta imprescindible para el buen funcionamiento del esquema una adecuada superposicin entre las zonas 1 de los rels de los dos extremos de la lnea. Esta superposicin (normalmente mayor a un 20% de la reactancia de la lnea) debe garantizar adems un buen alcance resistivo, en particular para fallas ubicadas en la mitad de la lnea. En los casos en que el esquema de teleproteccin sea el de sobrealcance y los rels posean zonas 1 independientes, el buen funcionamiento del esquema se traslada al ajuste de la zona en sobrealcance. En estos casos, si no se pudiera darle a las zonas 1 un alcance resistivo o reactivo suficiente, queda an la oportunidad de operacin a travs de dichas zonas en sobrealcance.

C

,

05

R

Consideracin de la operacin secuencial.

Cuando sea imposible cubrir las resistencias de falla deseadas y no exista ningn recurso disponible para mejorar esta posibilidad, deber investigarse si la operacin secuencial (apertura de un extremo, cese de la carga en la lnea y visualizacin de las impedancias de falla en el otro extremo al desaparecer la carga) es factible.

%

)



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Las impedancias vistas los valores de corriente en las fases sanas no deben ingresar en las zonas 1.

Para los casos de falla en la lnea protegida, si alguna impedancia fuera vista en zona 1 en las fases sanas, se abortara inmediatamente el recierre monofsico, en los casos en que se empleara este recurso.

Si se empleara el recierre trifsico todo depende de la programacin de tal recierre y de si se abortara o no el mismo para fallas bi-trifsicas. Para fallas hacia atrs, en particular, fallas en las barras, debe tenerse en cuenta que en las fases sanas normalmente las mismas son vistas hacia delante. Si alguna de las impedancias fuera vista en zona 1, se producira el disparo instantneo para falla en sentido inverso.

05

.A

6

La zona 1 debe mantener un margen de seguridad generoso respecto de la carga permanente y transitoria.

En particular deben evitarse los valores transitorios de impedancia corriente de carga en los casos de salida de servicio de lneas paralelas.

El alcance resistivo debe ser suficiente para garantizar el buen funcionamiento del esquema de teleproteccin y el despeje de fallas resistivas.

Esto ya fue explicado anteriormente, dependiendo del tipo de proteccin y del esquema de teleproteccin adoptado.

No es conveniente ajustar un alcance resistivo mayor que tres veces el valor dado al alcance reactivo.

Este principio general es saludable, por problemas vinculados al mtodo de medicin de las protecciones distanciomtricas y es recomendado por los fabricantes. No siempre puede ser tenido en cuenta, en particular cuando se trata de lneas muy cortas, donde el alcance resistivo juega un papel fundamental.



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2.1.11.2 Zona de respaldo de lnea en sobrealcance. En toda aplicacin de una proteccin de distancia a una lnea de transmisin debe existir una zona en sobrealcance (normalmente designada como zona 2) a fin de brindar respaldo local temporizado para fallas en la lnea protegida. Para ello se debe ajustar la misma sobrepasando la barra opuesta en un 20% como mnimo (120% XL), para todo tipo de fallas y modos de operacin del sistema en estudio.

C

,

&L



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Donde:

Tprot = mximo tiempo de actuacin de la zona instantnea de la proteccin principal de una lnea siguiente (p.ej.: 60 ms).

Tint = mximo tiempo de operacin del interruptor de la lnea siguiente (p.ej.: 40 ms).

Trep = tiempo de reposicin de la medicin en zona 2 de la proteccin propia, con carga presente (p.ej: 50 ms).

Margen = margen de seguridad (p.ej.: 100 ms).

=9'

=/2

9:7O:7?E

El alcance resistivo debe ser lo ms amplio posible, aunque con las limitaciones expuestas a continuacin: a) Las impedancias vistas en las fases sanas, para fallas hacia

delante y hacia atrs no deben ingresar a la zona en sobrealcance.

Esto es necesario para garantizar el xito del recierre monofsico o trifsico, de acuerdo con la programacin del mismo.

b) No es conveniente ajustar el alcance resistivo ms all de tres veces el alcance reactivo.

c) Si la zona usada en el esquema de teleproteccin de sobrealcance es utilizada como respaldo de la lnea en t2, no deber ver fallas en las barras de media y baja tensin de la estacin siguiente.

Por ejemplo, si en la estacin siguiente existiera un transformador de rebaje de 220/132 kV, no deben verse fallas en barras de 132 kV. Si no fuera posible evitarlo, queda como recurso utilizar una zona en sobrealcance con temporizacin infinita (sin disparo) y disponer otra zona para hacer las veces de zona 2.

d) Deber evitarse que las fallas monofsicas en la lnea protegida sean vistas por los lazos bifsicos, cuando dichos lazos sean habilitados.



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En todas las protecciones, las fallas monofsicas son vistas en los lazos bifsicos. Para ello, cada proteccin cuenta con mtodos para inhibir estas mediciones, ante fallas monofsicas. Deber controlarse que esos mtodos funcionen adecuadamente, a fin de no producir un bloqueo del recierre monofsico por excitacin bifsica.

2.1.11.3 Zonas de respaldo hacia delante. Con las zonas de respaldo se procurar cubrir al menos la barra siguiente a la de la estacin remota, considerando una incertidumbre del 20 % en los lmites zonales, a los efectos de evitar descoordinaciones y prdida de selectividad con los respaldos remotos de otras protecciones instaladas por delante y por detrs. De no ser factible alcanzar la barra subsiguiente con las zonas de respaldo, se dar prioridad a la seguridad por sobre la dependibilidad en la selectividad, renunciando al respaldo remoto y dejando solamente el respaldo local que brinda la redundancia del equipamiento (cuando exista), as como el respaldo por proteccin por sobrecorriente. Si este problema se diese en una red sin protecciones redundantes, se recomendar la implementacin de dicha proteccin redundante y PFI, para cubrir la no-actuacin de la proteccin y del interruptor, respectivamente.

Resultar conveniente (y en algunas oportunidades ser inevitable) cubrir buena parte de los transformadores de la barra opuesta con las zonas de respaldo. Esta intencin tiene como lmite la no-incursin en la red de media tensin, especialmente considerando la operacin en paralelo de transformadores.

La consideracin acerca de la inyeccin de corriente en las barras intermedias ser similar a la descripta en el punto anterior.

=



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la zona en sobrealcance del extremo opuesto de la lnea, tanto en el alcance reactivo como en el resistivo.

2.1.11.5 Arranque. El arranque de la proteccin normalmente se ajusta al finalizar el esquema de ajuste zonal, tratando de cubrir a las zonas ajustadas. Debern cuidarse los siguientes detalles: Si el recierre monofsico opera con el arranque, es decir si la

seleccin de fases para el recierre se efecta mediante dicho arranque, entonces deber evitarse el arranque en las fases sanas para los casos de recierre monofsico. Si existe la posibilidad de que el recierre opere con una seleccin de fases comandada por los disparos, en lugar de los arranques, deber contemplarse pasar a este mtodo de seleccin (esto no es posible en los rels dotados de un nico mdulo de medida con conmutacin de tensiones y corrientes mediante el arranque).

Deber evitarse el ajuste de tiempos finales comandados por el arranque, a menos que esto sea estrictamente necesario. Cuando se obtenga un esquema de respaldo eficiente dotado de una cantidad de zonas mnima (p.ej.: tres zonas), se evitar el ajuste de tiempos finales, poniendo los mismos en inactivo.

Cuando no sea necesario ajustar una zona hacia atrs, se le dar al arranque hacia atrs un valor mnimo necesario para asegurar la operatividad del rel (p.ej.: 5 ohm).

2.1.11.6 Lmite para la excitacin de la zona de seleccin de fase fallada. La seleccin de fase fallada puede realizarse con la zona de arranque, con alguna zona de medicin con una zona especialmente destinada a ese fin, dependiendo de la proteccin considerada. Cualquiera sea el caso, se compatibilizar la necesidad de lograr el respaldo remoto y el alcance resistivo pretendidos, con la de evitar dos situaciones de riesgo, fundamentalmente relacionadas con el alcance resistivo, a saber:

1. Excitacin por fases sanas (no falladas): esta situacin no derivar en un bloqueo innecesario y no deseado de la posibilidad de recierre. De resultar inevitable, el equipamiento tolerar la excitacin por fases sanas sin producir inhibicin del recierre. En tal caso, la discriminacin de falla evolutiva deber realizarse a partir de un segundo disparo y no de una segunda excitacin. As entonces, la lgica de discriminacin de fallas, de seleccin de fases y de arranque de recierre deber activarse a partir de los disparos por fase.

2. Ingreso del punto de impedancia de carga dentro del lugar geomtrico del blindaje para el bloqueo del disparo por oscilacin de potencia. Esta situacin puede provocar un bloqueo permanente del funcionamiento de la proteccin, mientras subsista la misma bien alguna otra situacin no deseada en la proteccin, dependiendo del programa de bloqueo (o disparo) por oscilacin de potencia seleccionado.



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2.1.12 Temporizaciones. La primera zona ser instantnea. El valor mnimo de la temporizacin de la segunda zona se adoptar bajo el siguiente criterio:

t2 = (tprot + tint + trep) FS donde:

t2: temporizacin mnima de la 2da zona. tprot: tiempo mximo de operacin de la proteccin en zona 1. tint: tiempo de operacin del interruptor. trep: tiempo de reposicin de la proteccin, luego del

disparo en zona 1.

FS: factor de seguridad que incluye las incertidumbres en los valores y la garanta de selectividad.

En protecciones que operan bajo la modalidad de sobrealcance, con posibilidad de efectuar recierre mediante weak-end infeed, se incorporan otras condiciones, tales como:

tHF: tiempo de transmisin de la seal de teleproteccin, incluyendo rels auxiliares de interfase hasta la funcin cumplida.

tv: retardo de la seal eco.

El ajuste de tv depende de la relacin impedancia de fuente / impedancia de lnea del extremo dbil, ya que la funcin de tv es prevenir la devolucin de la seal de teleproteccin por eco ante arranques retardados de la proteccin, con demoras que pueden resultar de un orden lmite de 40 ms. Es aceptable entonces considerar un ajuste de tv de 75 ms. Se tiene entonces, sin weak-infeed:

En esquemas de sobrealcance:

(tprot + tint + trep + tHF) 1,5 t2 = (45 + 40 + 35 + 20) 1,5 = 208 ms.

En esquemas de aceleracin de estado: (tprot + tint + trep + tHF + tconmutacin de zona) * 1,5

con tconmutacin de zona = 15ms, resultar t2 = 225ms Con weak-infeed:

t2 = (tprot + tHF+ tv + tHF + tint + trep) FS t2 = (45 + 15 + 75 + 15 + 40 + 35) 1,5 = 337 ms.

En conclusin, se adoptar un valor superior a 350 ms para el caso de esquemas de sobrealcance con funcin weak-end infeed, pudiendo reducirse a 250 ms en otra modalidad de teleproteccin y en 220 kV, donde los requerimientos del menor tiempo de mantenimiento de falla hacen a una mayor garanta de estabilidad del sistema.



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Estos valores podrn sufrir alteraciones por exceso, en los casos en que el lmite del alcance de una 2da. zona se superponga con el lmite de alcance de la 1ra. zona de la proteccin de la lnea subsiguiente. En tal situacin resultara riesgosamente comprometida la selectividad en la funcin de respaldo, de no adoptar tales precauciones. De todos modos estas situaciones deben tratar de evitarse, para no ajustar tiempos de 2da. zona anormalmente elevados.

El ajuste de t2 deber contemplar adems un margen suficiente por sobre el valor del tiempo 2 de las PFI asociadas a los interruptores comprendidos dentro del alcance de la zona 2, como se indica en la figura siguiente.

Este criterio de coordinacin depender del esquema de la estacin donde est ubicada la PFI (ver ajuste de PFI). Por ejemplo, si la estacin fuera de simple barra, entonces no ser necesario coordinar esos tiempos.

029T='I=4944=405

=99

9

=

"

='

Se adoptar para t2 el mayor valor resultante de tales consideraciones, en tanto la estabilidad del sistema lo permita. De lo contrario se ajustarn en la PFI iguales temporizaciones para sus dos etapas.

Para la tercera zona se adoptar t3 del orden de 2 t2. Para las zonas adicionales lado lnea se procurar mantener el criterio anterior, cuidando la coordinacin en el avance sobre los transformadores, al igual que con t3. (p.ej.: t4 = 2 t3).



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2.1.12.1 Criterio general de ajuste. La o las zonas de respaldo hacia delante se ajustarn de acuerdo con un esquema de coordinacin cuyo principio general es el siguiente:

Z1a

Z2a

Z3a

Z1b

Z2b 20%

20% 20%

A B C

D

Z2a

Z3a

T1t T2t

DIF

20%

mn max

max max

80% Xt

50% Xt



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La zona 2 del rel en A, no debe sobrepasar el alcance de la primera etapa temporizada ubicada en la acometida al transformador. Por ejemplo: la etapa de respaldo local cubre hasta el 50% Xt en 150 ms y la zona 2 cubre slo una fraccin de Xt en 400 ms. La zona de respaldo del rel en A debe estar temporizada un escaln por encima de la zona de respaldo local de la proteccin de la acometida al transformador. Esto es complicado de cumplir normalmente, porque la zona de respaldo ubicada en la acometida al transformador debe estar temporizada por encima del tiempo de actuacin de las salidas ubicada en la barra D. Cuando se hace necesario ajustar este tiempo por encima de los t2 de las salidas en D (p.ej: 500 ms) normalmente el t2 de la proteccin de respaldo local en la acometida se ajusta por encima del segundo. El t3 del rel en A deber ajustarse por encima de este valor (p.ej.: 1.5 seg).

2.1.13 Ajuste del esquema de teleproteccin.

2.1.13.1 Seleccin del esquema de teleproteccin. La teleproteccin tiene por objeto lograr la operacin sincronizada de las protecciones distanciomtricas de ambos extremos de la lnea, para cualquier ubicacin del cortocircuito en el 100 % de la longitud total. Permite as la efectividad del recierre, en el tiempo muerto ajustado, ante fallas de tal tipo y de produccin fugaz. En el caso de fallas para las que no se permita el recierre (polifsicas), la teleproteccin asegurar la actuacin en tiempo mnimo, en ambos extremos de la lnea. Se privilegiar la dependibilidad y el menor tiempo de transmisin a los requisitos de seguridad, teniendo en cuenta que en la recepcin el disparo se decide previa medicin de la proteccin.

Esquema de comunicaciones para la teleproteccin. En principio, el esquema de teleproteccin a utilizar ser el llamado sobrealcance autorizado (permissive overreaching), con zona 1 independiente.

Este esquema se adapta perfectamente a varios casos, entre ellos:

Lneas cortas: Debido a la necesidad de cubrir altas resistencias de falla.

Lneas con compensacin serie:



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Como consecuencia de la existencia de capacitores serie, la zona de operacin instantneo de la proteccin debe ser muy corta o inexistente, dependiendo del nivel de compensacin (80% de XL XC).

Lneas con eventual extremo de dbil generacin (weak end infeed): A partir de la utilizacin de la lgica weak-end infeed, se requiere el cubrimiento seguro del 100% de la longitud de lnea por la caracterstica de operacin instantneo de la proteccin del extremo de fuerte generacin.

La modalidad que se describe requiere que, ante una falla en lnea, la proteccin de cada extremo elabore su disparo por medicin en zona de sobrealcance, sin hacerlo efectivo sobre los interruptores, emitiendo seal de autorizacin, por teleproteccin al extremo opuesto. As, la proteccin con su actuacin ya decidida en tiempo instantneo, operar su disparo al arribo de la recepcin de seal de teleproteccin, emitida por el otro extremo.

A B ZA

ZB

&

disparo Int. B

Zona 1

Zona 1

HF

&

disparo Int. A

HF

ETP

ETP

Esquema de teleproteccin en sobrealcance. El alcance de la zona dedicada a este esquema de teleproteccin para cada extremo se ajustar aproximadamente entre el 120 % y el 150 % de la impedancia de lnea. En la aplicacin weak end infeed, se requerir adems que el lmite de la caracterstica para la deteccin de fallas a espaldas de la proteccin, supere el alcance de la zona en sobrealcance del extremo opuesto.

La dependencia de las comunicaciones se minimizar utilizando los siguientes recursos:

Ajustando la zona 1 independiente hasta el 80% de la longitud de la lnea.

Cruzando las seales de teleproteccin entre los sistemas 1 y 2 mejor an, utilizando el esquema doble serie-paralelo.

Activando el cambio automtico del modo de operacin de la proteccin a autoaceleracin de estado, cuando la indisponibilidad de seal se debe a un problema de los equipos de teleproteccin.



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Un caso particular consiste en analizar las consecuencias de una falla monofsica permanente (no extinguida durante el tiempo muerto de recierre) prxima a un extremo, ante un desajuste de los valores de los tiempos muertos de recierre entre extremos. En este caso, es posible la no existencia de la seal de teleproteccin que acelera el estado de la proteccin que ordena el recierre en primer lugar. Para solucionar este inconveniente se recomienda emular la recepcin de una orden de teleproteccin con la emisin de la orden de recierre. No se utilizarn los esquemas subalcance con interdisparo autorizado, bloqueo y desbloqueo, salvo especificacin particular en contrario. El esquema de extensin de zona, utilizado en los antiguos rels con conmutacin de medicin, queda superado por el esquema de sobrealcance con zona 1 independiente.

El receptor proveer una seal de supervisin del canal, la cual comprender la falla de los equipos de teleproteccin, equipos de transmisin y/o fuera de servicio de los mismos. La deteccin del estado de alarma informado por el equipo receptor de comunicaciones, se utilizar para orientar acciones en la proteccin, destinadas a prescindir de la teleproteccin. En caso de ausencia de la teleproteccin, se aceptar en toda o parte de la extensin total de la misma un mayor tiempo de disparo o una ligera prdida en la selectividad (sobrealcance con retraccin a 1 zona ante el disparo de la proteccin).

2.1.13.2 Ajuste del esquema de teleproteccin. Recomendaciones:

Siempre que sea factible se preferir el esquema de sobrealcance permisivo, con zona 1 independiente en subalcance. Esto depender del tipo de proteccin, usualmente las numricas lo poseen. Este esquema es necesario si se emplea fuente dbil.

El esquema de sobrealcance sin zona 1 independiente tiende a tener poca dependibilidad, ya que su funcionamiento depende enteramente del canal de comunicaciones. En estos casos se evaluar la posibilidad de utilizar un esquema de extensin de zona un esquema de subalcance permisivo.

Se deber tratar de garantizar un funcionamiento independiente del canal de comunicaciones, en caso de falla del mismo. Normalmente, se determina la falla de un canal de comunicaciones mediante una informacin provista por el equipo (corte de la seal piloto) y con ella se activa una funcin interna que dispone una zona en sobrealcance (extensin propia)con retraccin durante el tiempo de reclamo.



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2.1.14 Ajustes de la funcin oscilacin de potencia.

2.1.14.1 Criterios generales. La evolucin temporal de los valores de impedancia medidos por la proteccin, obtenido a travs de los estudios dinmicos, permitir observar el compromiso en el funcionamiento de la proteccin, as como el ajuste del blindaje de bloqueo de la operacin por oscilacin de potencia.

Los resultados de los estudios permitirn adems una rpida observacin del carcter de la oscilacin: estable o inestable, evitando adems el clculo de la evolucin del lugar geomtrico de las impedancias medidas durante la oscilacin. Con los estudios enunciados podrn adems determinarse los efectos de la oscilacin en las dos fases de transmisin, durante el tiempo muerto de recierre de la fase en falla.

Resultar conveniente adoptar esquemas de bloqueo por oscilacin de potencia capaces de desbloquear el disparo si durante la oscilacin se produce una falla balanceada o desbalanceada.

En caso de utilizar la opcin de disparo por oscilacin de potencia se evitar disparar a los interruptores con tensiones en contrafase. Se preferirn los esquemas de bloqueo por oscilacin de potencia capaces de discernir si una oscilacin es o no recuperable y por lo tanto desbloquear a la proteccin en lugar de generar tiempos de bloqueo fijos. An en tal situacin deber contarse con la posibilidad del bloqueo permanente, durante la oscilacin de potencia.

2.1.14.2 Ajuste del tiempo de trnsito. Cuando el bloqueo por oscilacin de potencia se efecte midiendo el tiempo del pasaje de la impedancia vista a travs de dos blindajes (tiempo de trnsito) y la decisin de bloqueo se adopte cuando el tiempo calculado sea mayor que el valor ajustado, el clculo se efectuar como sigue: a) Se ajustar el blindaje externo con un margen adecuado (mn.20%)

respecto de la carga (valor Zext). b) El ajuste del tiempo de trnsito deber efectuarse a partir de un

cierto valor de velocidad de variacin de la impedancia en el tiempo. Este valor mnimo normalmente es del orden de 400-500 ohm/segundo.

c) El valor de la diferencia entre Zext y Zint surge de la siguiente ecuacin: Zext-Zint [ohm] = v[ohm/seg] * (Taj + Error] [seg] Donde:

V = velocidad de variacin adoptada (mnimo 400-500 ohm/seg - mximo 1000-1200 ohm/seg). Taj = tiempo de pasaje de la impedancia ajustado (valores normales mayores a 30 ms, del orden de 30-60 ms).



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Error = error mximo del tiempo de ajuste de pasaje de la impedancia (a falta de un valor se adoptarn 10 ms). Ejemplo: Si el blindaje externo se ajusta a 100 ohm y se adopta v = 400 ohm/seg, entonces Zext-Zint = 400 * (0.030+0.010) = 16 ohm. Luego Zint = 100 - 16 = 84 ohm.

Las zonas ajustadas para los lazos bifsicos o trifsicos deben a su vez guardar un margen respecto del valor ajustado para el blindaje interno por oscilacin de potencia. Una vez hecho esto debe verificarse lo siguiente:

V = 16 ohm / (0.03-0.01) seg = 800 ohm/seg Es decir, como el error est expresado en un ms/menos el valor supuesto, deber verificarse que para un valor del tiempo de pasaje igual al valor ajustado menos el error supuesto, la velocidad de pasaje no exceda de un valor situado entre 1000-1200 ohm/seg. Resumiendo: Cualquiera sea el mtodo de ajuste del bloqueo por oscilacin de potencia deber garantizarse que la velocidad de pasaje de la impedancia medida entre dos blindajes se encuentre entre 400 y 1200 ohm/seg.

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2.2 Ajuste de protecciones diferenciales de lnea. 2.2.1 Criterios generales de ajuste. Los criterios generales que debern seguirse para el ajuste de las protecciones diferenciales de lnea son los siguientes:

El valor de sensibilidad ajustado deber ser el mximo compatible con el despeje de fallas en la lnea, en particular para fallas resistivas, tratando de que dicho umbral de sensibilidad se ubique por encima de la mxima corriente de carga.

Para el clculo de la corriente diferencial, se tomarn en cuenta los aportes de ambos extremos. La funcin cierre sobre falla garantizar la apertura instantnea ante esa condicin. Para los casos en que la lnea est cerrada en un solo extremo y se haya agotado el perodo de cierre sobre falla, se podr tolerar un menor alcance resistivo, sin sacrificar el principio expuesto en el primer punto.

Uno de los valores importantes en consideracin es la corriente diferencial mnima la cual si no hay indicacin contraria del fabricante se podra indicar en un valor de Idifmin = 2.5 Icap, siendo Icap la mxima corriente capacitiva de la lnea

Toda proteccin diferencial de lnea debe poseer un respaldo remoto por distancia sobrecorriente de fase y tierra, las cuales deben ser ajustadas segn los criterios establecidos para las mismas.

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2.3 Ajuste del recierre. 2.3.1 Tiempo activo. Tiempo comprendido entre el instante de excitacin de la proteccin y el lmite de tiempo tolerado para el disparo, dentro del cual se autoriza el recierre. Tiene por objeto evitar la posibilidad del recierre para disparos de la proteccin en zonas superiores a la primera. En consecuencia su valor de ajuste se deber adoptar entre los tiempos de la 1ra. y 2da. Zona.



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recomienda en todos los casos consultar al fabricante de los interruptores.

2.3.4 Bloqueo de recierre posterior a una accin de comando de interruptor: El bloqueo resultante del/los dispositivo/s de recierre, puede disponer de un ajuste independiente al anterior, en cuyo caso se adoptar un valor inferior al mismo.

2.4 Ajuste de protecciones por sobrecorriente.

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2.4.1 Corriente mxima de carga. La corriente mxima de carga se determinar de la siguiente manera:

Imax = MVAmx / 3 (0.85 Unom) 2.4.2 Mrgenes de seguridad. Para las etapas instantneas ajustadas a temporizaciones bajas (



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Se distinguen dos tipos de aplicacin:

Proteccin por comparacin direccional: Esta proteccin se utiliza para lograr un disparo en tiempo corto (p.ej: 150-200 ms) para fallas en la lnea protegida. Esta utilidad es de suma importancia en el caso de extremos remotos con fuertes aporte y la imposibilidad de ajustar la proteccin de impedancia por limitaciones de carga.

De disponerlo habilitado, su alcance en corriente debe contemplar el 100% de la longitud de lnea. Es recomendable entonces obtener de los estudios, el valor de corriente residual correspondiente a la condicin de corriente de cortocircuito monofsico mnima, para fallas ubicadas a un 150% de la longitud de lnea. Los valores de resistencia de falla a considerar sern superiores al mximo valor considerado para el ajuste de la proteccin distanciomtrica, dependiendo de la naturaleza del terreno en la zona del electroducto. El nivel de deteccin de corriente deber ajustarse por debajo de ese valor en un 20%, considerando las incertidumbres involucradas. Deber procurarse analizar adems el valor de tensin residual, para observar si supera al mnimo correspondiente a la sensibilidad direccional. El nivel de deteccin de corriente residual para la discriminacin direccional, de ser de implementacin independiente, deber ajustarse con una mayor sensibilidad. La temporizacin a asignar al modo comparacin direccional, deber considerar el mximo tiempo de despeje de falla por la zona 1 de las protecciones distanciomtricas, con el adicional de un intervalo selectivo, resultando en valores de tiempo del orden de los 150 ms, menor al t2 de las lneas concurrentes a la barra donde acomete la lnea en cuestin. Cuando se utilice esta proteccin se evitar la habilitacin de la funcin fuente dbil y del eco, dada la baja seguridad que tiene este recurso. Alternativamente, en caso de la necesidad del uso de la funcin eco, se deber usar para la teleproteccin de esta unidad un tono diferente al utilizado para la proteccin de impedancia.

Proteccin de respaldo: La utilizacin de protecciones por sobrecorriente a tierra como respaldo es muy til en lneas de transmisin, en particular cuando existen limitaciones al alcance resistivo en las protecciones distanciomtricas. Con un 2do. detector de nivel de corriente residual, con condicionamiento direccional, se cumplir con el objeto de la proteccin, con el adicional de brindar respaldo local, hasta la 2da. barra subsiguiente (lado lnea), procurando evitar con certeza la incursin, con el alcance, en otros niveles de tensin, transformadores mediante. Las situaciones a analizar por estudios sern coincidentes con las anteriores, pero con un mayor alcance, de ser posible sin comprometer la selectividad. Este ltimo propsito obliga a la adopcin de temporizaciones elevadas, del orden de los segundos, para evitar



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descoordinaciones con zonas superiores de protecciones de lnea y con protecciones de transformadores.

Debe prestarse especial atencin al aplicar esta proteccin en las vecindades de una central de generacin, ya que es comn, en esos casos, que los valores de tensin homopolar sean bajos ante fallas en las lneas. Si dicho valor cae por debajo del umbral de sensibilidad mnimo necesario para garantizar la discriminacin direccional, la proteccin no actuar correctamente se bloquear. En tales casos es posible, en algunas protecciones, seleccionar el criterio direccional por corriente de secuencia negativa directamente utilizar una proteccin por sobrecorriente de secuencia negativa en reemplazo de la proteccin por sobrecorriente a tierra.

2.4.5 Seleccin de las etapas.

2.4.5.1 Criterios de seleccin. Los criterios para seleccionar y ajustar las distintas etapas de las protecciones por sobrecorriente son similares a los expuestos para las protecciones distanciomtricas, a saber:

Una etapa instantnea debe tratar de cubrir fallas en la lnea, evitando llegar a la barra opuesta. Cuando se utilizan protecciones distanciomtricas con recierre monofsico, se prescinde de esta etapa.

Una etapa de respaldo para fallas en la lnea a proteger, que tienda a cubrir fallas en el 100% de la lnea, para lo cual se deber ajustar en sobrealcance, con un margen del 20% mnimo, respecto a la barra opuesta. La temporizacin de esta etapa seguir las reglas generales expuestas para la proteccin distanciomtrica.

Una etapa de respaldo para las lneas siguientes, en un tiempo superior.

Los valores de ajuste deben ser contrastados con los casos de mxima y mnima corriente de aporte al cortocircuito, evitando el sobrealcance en todas las etapas y considerando el subalcance en las etapas de respaldo.

Los lmites al ajuste son los mismos que los expuestos para las protecciones distanciomtricas, por ejemplo, evitar llegar a ver fallas en barras de media tensin de transformadores ubicados en la estacin opuesta con la etapa de respaldo de la lnea, etc.

2.4.5.2 Etapa de disparo instantneo. El umbral por sobrecorriente fijado para esta zona no deber superar el valor de la corriente para una falla al 80% de la lnea, para los casos de mximo aporte al cortocircuito. Para casos de mnimo aporte, el alcance ser menor. Con el fin de considerar la influencia de la componente aperidica, teniendo en cuenta que la zona 1 es de disparo instantneo, se aconseja mayorar el valor obtenido por el procedimiento anterior en un factor de 1.15.



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Otro mtodo de ajuste (ms conservativo), consiste en seleccionar el valor mximo para una falla al 50% de la lnea.

2.4.5.3 Etapas para respaldo remoto. El respaldo remoto deber seguir lineamientos similares a los que rigen para las zonas de respaldo de las protecciones distanciomtricas. Si la proteccin posee ms de una etapa y es posible ajustar una etapa cubriendo la lnea protegida, sin ingresar a las barras de menor tensin de la estacin siguiente y sin superar la las zonas instantneas de las lneas siguientes, entonces podr ajustarse dicha etapa a una temporizacin media (del orden de una zona 2). El umbral por sobrecorriente fijado para esta etapa deber garantizar un margen mnimo de +20% respecto a la mxima corriente en la barra opuesta, para todo el rango considerado de extensin de resistencia de falla.

Dicho umbral no deber sobrepasar el alcance dado a las zonas de disparo instantneo de la o las lneas siguientes, con un margen mnimo del 20%. Si slo se posee una etapa y se la quiere ajustar en funcin de respaldo remoto para las lneas siguientes la temporizacin ser mayor, en particular si se ingresa a las barras de menor tensin de la estacin siguiente (tiempos mayores al segundo, pudiendo ser de hasta 3-4 segundos).

2.4.6 Coordinacin de protecciones por sobrecorriente.

2.4.6.1 Criterios generales para la coordinacin. La coordinacin de las protecciones por sobrecorriente se lograr mediante las caractersticas corriente-tiempo de las mismas. Existen dos tipos de caractersticas:

Caractersticas corriente-tiempo a tiempo definido.

Caractersticas corriente-tiempo a tiempo inverso. Cuando sea posible, ser preferible utilizar, para las protecciones por sobrecorriente que se encuentren en serie en el sistema de transmisin y que deban ser coordinadas, el mismo tipo de caractersticas. Cuando las protecciones a coordinar se encuentran separadas por tramos largos de lnea, con impedancias significativas, la coordinacin de las protecciones por sobrecorriente puede lograrse eficazmente mediante caractersticas tiempo-corriente a tiempo definido. Por otra parte, en lneas de transmisin equipadas con protecciones distanciomtricas, ser necesario coordinar las etapas tiempo-corriente de aquellas protecciones con las temporizaciones adoptadas para las distintas zonas de las protecciones distanciomtricas. Por esta razn se prefieren, para las protecciones por sobrecorriente en lneas de transmisin, las caractersticas t-I a tiempo definido.



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En otras ocasiones, como en las acometidas a transformadores, reactores y generadores ser preferible utilizar caractersticas t-I a tiempo inverso, para minimizar daos a la mquina. En esos casos, ser necesario coordinar las zonas de respaldo remoto de las protecciones distanciomtricas y/o las etapas a tiempo definido de las protecciones por sobrecorriente de las lneas con las protecciones de la acometida, presentndose problemas especiales que se tratan ms adelante. En caso de utilizar caractersticas de tiempo inverso, se aplicarn las normas IEC ANSI, para las cuales las funciones tiempo-corriente son expresadas mediante frmulas.

2.4.6.2 Coordinacin de protecciones a tiempo definido. Cuando se utilicen caractersticas t-I a tiempo definido y sea necesario escalar tiempos de operac

ecp-sein criterios de ajuste

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