guía lab. protecciones semestre

Laboratorio de Sistemas de Protecciones.

Ing. Chrystian Roa Coordinación de Ingeniería Eléctrica UNEFA Maracay IX Semestre

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PRÁCTICA No. 1

RELÉ DE SOBRE CORRIENTE DE TIEMPO INVERSO CARACTERÍSTICA DE OPERACIÓN Y ELEMENTOS QUE LO COMPONEN

OBJETIVOS

Conocer las diferentes partes que constituyen al relé de sobre corriente de tiempo inverso.

Conocer los valores de accionamiento (PICKUP) y reposición (DROPOUT).

MARCO TEÓRICO Este relé consiste de las siguientes unidades:

A. Unidad de Inducción: La unidad de inducción es la unidad básica en dicho relé. El disco es accionado por la corriente que circula por la bobina de sombra, que esta sobre un electroimán en V. El eje del disco transporta los contactos móviles, los cuales completan el circuito de dispar al tocar el contacto fijo.

B. Unidad Instantánea: Es una pequeña unidad del tipo de atracción de armadura, que esta montada en la parte superior derecha del relé. Cuando la corriente alcanza un valor predeterminado, la unidad opera, cerrando sus contactos y levantando una tarjeta de señalización, que solo puede reponerse manualmente.

C. Unidad de Sello: La unidad de sello esta montada sobre el lado izquierdo superior del disco. Esta unidad tiene una bobina en serie y su contacto en paralelo con el contacto principal, de manera que cuando los contactos principales se cierran, la unidad de sello acciona su contacto. Al ocurrir esto, se levanta una tarjeta, que queda a la vista y permanece en ese estado hasta que se reponga manualmente, presionando un botón de RESET, que esta en la parte inferior izquierda de la cubierta.

LABORATORIO

Experiencia No. 1: ACCIONAMIENTO Y REPOSICIÓN DE LA UNIDAD DE INDUCCIÓN

EQUIPOS

Relé de sobrecorriente de tiempo inverso.

Resistencia variable (50 OHM - 2.2 Amp).

Banco de Resistencia.

Amperímetro AC.

PROCEDIMIENTO 1. Monte el circuito de la figura 1.1. 2. Ajuste el tap en la posición No. 2 y el dial en la posición No. 1. 3. Ajuste el reostato en su máximo valor. 4. Accione el interruptor ON/OFF. 5. Accione el interruptor O/I. 6. Mueva el cursor del reostato, de manera tal que el valor de la resistencia disminuya. Deténgase justo en

el instante cuando el disco comience a girar. 7. Anote el valor deflectado por el amperímetro. 8. Mueva el cursor del reostato, de manera tal que el valor de la resistencia aumente. Deténgase justo en el

instante cuando el disco comience su carrera de regreso. 9. Anote el valor deflectado por el amperímetro. 10. Apaque el interructor 0/I. 11. Apaque el interructor ON/OFF. 12. Desmonte el circuito.



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Experiencia Nº 2: ACCIONAMIENTO Y REPOSICIÓN DE LA UNIDAD DE SELLO.

EQUIPOS

Relé de sobre corriente de tiempo inverso.

Amperímetro y Voltímetro (DC).

PROCEDIMIENTO 1. Monte el circuito de la Figura 1.2. 2. Coloque el variac en la posición cero. 3. Encienda el banco de prueba. 4. Mueva el variac y deténgase justo cuando el relé de sello cierra sus contactos. Anote el valor deflectado

por el amperímetro. 5. Ahora mueva el variac en sentido contrario y deténgase justo cuando el relé abra sus contactos. Anote

los resultados. 6. Desmonte el circuito.

POST-LABORATORIO

1. Explique porque los valores de accionamiento y reposición son diferentes. 2. Compruebe si el valor de accionamiento y reposición para la unidad de sello, son el 75% y el 25% del

tap seleccionado, respectivamente. 3. Compruebe si el valor de accionamiento para la unidad de inducción es +/- 5% del tap seleccionado. 4. En caso de que sea más del 5%, como se haría en la PRÁCTICA para ajustarlo a ese margen.

Fig. 1.1

Fig. 1.2.



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PRÁCTICA No. 2

CURVAS (CORRIENTE vs TIEMPO) DEL RELÉ DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO

OBJETIVO Determinar las curvas corrientes vs tiempo. LABORATORIO EQUIPOS

Relé de Sobrecorriente de Tiempo Inverso.

Banco de Resistencias.

Pinza Amperimétrica

Reloj (TIMER).

PROCEDIMIENTO 1. Monte el circuito de la Figura 2.1. 2. Ajuste el tap en la posición 2. 3. Determine el valor de resistencia a

colocar, para inyectar los amperios deseados. (No sobrepase los 30 amperios)

4. Accione el interruptor ON/OFF. 5. Accione el interruptor O/I. 6. Con la pinza amperimétrica mida la

corriente que circula entre los terminales 5 y 6. Anote en la tabla 2.1.

7. Apague el interruptor O/I. 8. Encienda el TIMER y el banco de

prueba. 9. Accione el interruptor ON/OFF y luego

el interruptor O/I. 10. Anote el tiempo en la tabla 2.1. 11. Apaque el TIMER y el banco de prueba. 12. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor ON/OFF. 13. Repita el procedimiento anterior para valores de corriente diferentes. Hágalo sucesivamente, tanto para

el dial 4 como para el dial 1.

1 2 3 4 5

Dial Nº 1 I (Amp)

t (Seg)

Dial Nº 2 I (Amp)

t (Seg)

Tabla 2.1.

POST-LABORATORIO 1. Explique cómo haría para ajustar los tiempos, en caso de que estos no se correspondan con los dados

por el fabricante. 2. Explique qué diferencia existe entre los tiempos obtenidos en la práctica para los diales 1 y 4, bajo una

misma corriente. 3. Grafique las curvas múltiplo de corriente vs tiempo.

Fig. 2.1.



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PRÁCTICA No. 3

COORDINACIÓN DE RELES DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO

PRE-LABORATORIO Lleve al laboratorio los circuitos de coordinación del siguiente ejemplo:

ICC = 3360 Amp. TC = 600/5: Top Relé A = 0.7 Seg.

LABORATORIO EQUIPOS

Relés de sobre corriente de tiempo inverso

Banco de resistencia

Pinza amperimétrica

Experiencia: No. 1. PROCEDIMIENTO

1. Monte circuito de la figura 3.2 2. Ajuste el tap y el dial a los valores calculados en el pre-laboratorio. 3. Determine el valor de resistencia a colocar, para inyectar aproximadamente 20 amperímetros. 4. Encienda el banco de prueba. 5. Accione el interruptor ON/OFF y el interruptor O/I. 6. Observe si la coordinación esta bien hecha. Si no, repita la experiencia. 7. Apague el banco de prueba. 8. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor ON/OFF.

Experiencia No. 2. PROCEDIMIENTO

1. Monte el circuito de la figura 3.2, pero elimine la señal DC (terminales 1 y 2) del relé, que proporciona protección primaria.

2. Encienda el banco de prueba. 3. Accione el interruptor ON/OFF y

luego el interruptor O/I. 4. Anote lo observado. 5. Apague el banco de prueba. 6. Apague el interruptor O/I y luego

el interruptor ON/OFF. 7. Desmonte el circuito.

POST-LABORATORIO 1. Explique la importancia que

tiene para los sistemas de potencia, una buena coordinación.

2. Explique con detalles, para que sirvió la Experiencia No. 2 realizada por usted en el laboratorio.

Fig. 3.1

Fig. 3.2



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PRÁCTICA No. 4

POLARIZACIÓN DEL RELÉ DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL

OBJETIVO

Determinar la característica (BLOQUEO-DISPARO) del relé de sobre corriente direccional.


A. Unidad Direccional (D). Esta es una unidad cilíndrica de inducción tipo producto. Que opera con la interacción entre el flujo del circuito de polarización y el flujo del circuito de operación. Mecánicamente la unidad se compone de 4 partes básicas: Una estructura de aluminio, un electroimán, un elemento móvil y un puente moldeado.

B. Unidad de sobre corriente de tiempo inverso (C.O.) El electroimán de esta unidad, tiene un arrollamiento principal con tap localizado en la pata central de una estructura laminada tipo “E”, que produce un flujo, el cual sale y retorna a través de las otras dos patas. Un arrollamiento de sombra origina que el flujo que pasa a través de la pata izquierda atrase el flujo del polo principal. El flujo fuera de fase, que así se produce en el entrehierro, origina un torque que hace cerrar los contactos.

C. Relé de sello y señalización. Es una pequeña unidad del tipo de atracción de armadura, que esta montada en la parte inferior derecha del relé. La selección del tap de 0.2 o 2 amperios, depende de la corriente de la bobina de disparo del interruptor.

LABORATORIO

EQUIPO

Relé de Sobrecorriente Direccional.

Banco de Resistencia.

Motor Asincronismo de Rotor Bobinado.

Voltímetro, osciloscopio y pinza amperimétrica.

Arrancador.

PROCEDIMIENTO 1. Monte el circuito de la figura 4.1. 2. Ajuste el tap en la posición No. 4 3. Ajuste la tensión de entrada de 30 voltios. 4. Mueva el eje del motor y deténgase justo en el

instante cuando el direccional cierra sus contactos.

5. Observe en el osciloscopio el desfase que existe entre las ondas, y además cual esta en adelanto. Anote resultados.

Fig. 4.1.

Fig. 4.2. 67-Relé direccional de sobrecorriente



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6. Mueva el eje del motor y deténgase justo en el instante cuando el direccional abre sus contactos. 7. Observe en el osciloscopio el desfase que existe entre las ondas, y además cual esta en adelanto. Anote

resultados. 8. Desmonte el circuito.

POST-LABORATORIO 1. Grafique la característica (BLOQUEO-

DISPARO) y además señale el eje de torque máximo, indicando se ángulo con respecto al eje horizontal. NOTA: Dicho relé opera con su máximo torque, cuando la corriente adelanta al voltaje por el ángulo obtenido anteriormente.

2. Explique que importancia tiene para los sistemas de potencia el relé de sobrecorriente direccional.

3. Supóngase que se tiene la siguiente conexión externa, para protección de fallas: 4. Explique por qué la alimentación de dichos relés está referida a 90º.

Fig. 4.3.



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PRÁCTICA No. 5

RELÉ DIFERENCIAL PORCENTUAL CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN Y ELEMENTOS QUE LO COMPONEN

OBJETIVOS

Conocer las Diferencias Partes que Constituyen al Relé Diferencial Porcentual.

Comprobación de la Característica del Relé.


1. UNIDAD DE OPERACIÓN (tipo inducción). 2. UNIDAD DE RETENCIÓN (tipo de inducción): Esta

unidad posee taps con un rango de 3,2 a 8,7 amperios. Tanto la unidad de retención como la unidad de operación, pueden soportar continuamente sin sobrecalentarse, una corriente del doble del tap ajustado; o 10 amperios, si el tap ajustado es el de 5 amperios o mayor.

3. UNIDAD DE SELLO Y SEÑALIZACIÓN. Esta unidad posee dos taps:

A. Tap de 0,2 Amp.: Se emplea con corrientes de disparos que varían entre 0,2 y 2 Amp., con un máximo de tensión de 250 voltios.

B. Tap 2 Amp.: Se emplea en interruptores con corrientes de disparo que varían entre 2 y 30 Amp. , con un máximo de tensión de 250 voltios. Este relé está construido con dos características de operación, cuyas pendientes son del 25% y 45% ., por ejemplo cuando las dos corrientes en el circuito diferencial están en la misma relación o una que difiere en menos de un 25% de la relación de los taps ajustados, el relé no opera ( el torque de retención será mayor que el de operación). Cuando la relación entre las corrientes difiere en un 25% o más respecto a la relación de los taps, el relé opera. Sin embargo, para valores pequeños de corriente, se necesitará un desbalance mayor del 25% para que el relé opere, y para corrientes del doble o más del tap ajustado, se necesitará un desbalance del 15% o menor. De igual forma ocurre para la característica de 45%. El relé ha sido ajustado, en la fábrica, para que cierre sus contactos con una corriente del 40% del valor del tap ajustado, sin corriente en el otro extremo. LABORATORIO EQUIPO

Relé Diferencial Porcentual.

Banco de Resistencias.

Reostatos (50 OHM – 2,2 Amp.)

Pinza amperimétrica y Amperímetro.

Fig. 5.1.

Fig.5.2.



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1. Monte el circuito de la figura 5.2. 2. Ajuste I1 en el tap superior e 12 en el tap inferior, en cualquiera de los siguientes valores: I1 : 3.2 - 3.5 - 3.8 - 4.2 - 4.6 -5 I2 : 4.5 - 5.0 - 8.7 3. Determine el valor de resistencia a colocar, para inyectar por el terminal 5 una corriente

aproximadamente igual a la ajustada en el tap de I1. 4. Determine el valor de resistencia a colocar, para inyectar por el terminal 7 una corriente

aproximadamente igual a la ajustada en el tap de I2. 5. Accione el interruptor ON/OFF y luego el interruptor O/I. 6. Anote los resultados. 7. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor ON/OFF. 8. Desmonte el circuito.


1. Monte el circuito de la figura 5.1. 2. Ajuste I1 en el tap superior, en cualquiera de los siguientes valores: 3. I1: 3.2 - 3.5 - 3.8 - 4.2 - 4.6 – 5 4. Determine el valor de resistencia a colocar, para inyectar por el terminal 5 una corriente igual a la mitad

del tap ajustado. 5. Ajuste el reostato en su máximo valor. 6. Accione el interruptor ON/OFF y luego O/I. 7. Mueva el cursor del reostato, de manera tal que el valor de la resistencia disminuya. Deténgase justo en

el instante cuando el disco comience a girar. 8. Anote el valor deflectado por el amperímetro. 9. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor ON/OFF. 10. Desmonte el circuito.

POST-LAORATORIO 1. Explique la importancia que tiene este relé en el campo de las protecciones. 2. Compruebe si el valor de accionamiento para la unidad de inducción, es el 40% del valor de tap

ajustado.



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PRÁCTICA No. 6

RELÉ DIFERENCIAL PORCENTUAL (CONTINUACIÓN)

OBJETIVO

Una prueba completa, es demostrar que el relé no opera bajo una condición de falla externa, cuando existe un error que produce una diferencia menor o igual al 25% o el 45% en la relación de las corrientes.

EQUIPO

Relé Diferencial Porcentual.

Banco de resistencias.

Reostato (2.2 OHM - 9 Amp).

Amperímetros.

PROCEDIMIENTO 1. Monte el circuito de la figura 6.1. 2. Ajuste el tap superior (I1) y el tap inferior (I2) en

un valor adecuado. 3. Ajuste el reostato a su mínimo valor. 4. Determine el valor de resistencia a colocar, para

inyectar los amperímetros deseados (no sobrepase los 20 Amperios).

5. Accione el interruptor ON/OFF. 6. Accione el interruptor O/I. 7. Mueva el cursor del reostato, de manera tal que

el valor de la resistencia aumente. Deténgase justo en el instante cuando el relee deje de operar.

8. Anote le valor deflectado por los amperímetros, en la tabla 6.1

9. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor ON/OFF. 10. Repita el procedimiento anterior para valores de corrientes diferentes. 11. Finalmente repita la experiencia con taps diferentes a los tomados anteriormente.

I2 (Inyectado) (Amp)

I1 (Teórico) (Amp)

I1 (Real) (Amp)

Diferencia (%)

Tabla 6.1 Nota

( )

( ) [ ( )

]

Fig. 6.1.



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PRÁCTICA No. 7

CURVA (CORRIENTE VS. TIEMPO) DEL RELE DIFERENCIAL PORCENTUAL

OBJETIVO

Determinar la curva corriente vs. Tiempo.

EQUIPO

Relé Diferencial Porcentual

Banco de resistencias.

Pinza amperimétrica.

Reloj (TIMER).

PROCEDIMIENTO 1. Monte el circuito de la figura 7.1. 2. Ajuste el tap superior en la posición No. 3.2. 3. Determine el valor de resistencia a colocar,

para inyectar los Amperios deseados ( no sobrepase los 30 Amperios ).

4. Accione el interruptor ON/OFF y luego el interruptor O/I.

5. Con la pinza amperimétrica, mida la corriente que circula entre los terminales 5 y 6. Anote en la tabla 7.1.

6. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor ON/OFF.

7. Encienda el TIMER y el Banco de prueba. 8. Accione el interruptor ON/OFF y luego el

interruptor O/I. 9. Anote el tiempo en la tabla 7.1. 10. Apague el TIMER y el Banco de Prueba. 11. Apague el interruptor O/I y luego el interruptor

ON/OFF 12. Repita el procedimiento anterior, para valores de corrientes diferentes. 13. Repita de nuevo toda la experiencia, pero inyecte por el terminal 7. Seleccione el tap No. 4.6.

INYECCIÓN POR 5

1 2 3 4 5

I (Amp.)

t (seg.)

Tablas. 7.1 INYECCIÓN POR 7

1 2 3 4 5

I (Amp.)

t (seg.)

Tablas. 7.2

POST-LABORATORIO 1. Grafique las curvas corriente vs. Tiempo.

Fig. 7.1.

guía lab. protecciones semestre

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