reles de mando sincronizado

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Relés de mando sincronizado

OSCAR SEBASTIÁN MARÍN AGUDELOLUIS EDER MARÍN GÓMEZ

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Relés de mando sincronizado Temas

� Generalidades� Aplicación de los relés de mando sincronizado

� Banco de condensadores� Transformadores de Potencia� Reactores� Líneas

� Consignas operativas del mando sincronizado� Productos en el mercado

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Generalidades

Las maniobras en losinterruptores originan fenómenos transitorios, cuya magnitud e impacto sobre la red, dependen del equipo maniobrado, los otros equipos que estén conectados a la red y todos los parámetros eléctricos de todos los equipos en el momento de la maniobra.

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Generalidades

Los relés de mando sincronizado, y los equipos que intervienen en mando sincronizado, son dispositivos basados en tecnología de microprocesadores, programados para determinar el mejor momento para realizar la maniobra minimizando los fenómenos transitorios sobre la red, esto depende del equipo a ser maniobrado.

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Generalidades

Para lograr minimizar los fenómenos transitorios en una maniobra, Estos relés realizan las siguientes funciones :

� Monitorear la tensión o la corriente del sistema a la cual se encuentre asociado el interruptor a ser maniobrado.

� Retrasar la orden dada por el operador hasta el instante en el cual se presenten las condiciones óptimas de operación.

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Generalidades

El interruptor debe cumplir con algunas características particulares tales como:

� Que sea de mando monopolar o que, en su defecto, posea un desplazamiento mecánico fijo entre los tres polos que permita la acción de cada polo en el instante requerido.

� Que el tiempo de operación del interruptor permanezca aproximadamente constante en el tiempo, y no varíe considerablemente de una maniobra a otra.

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Aplicaciones de los relés de mando sincronizado

Las principales y más comunes aplicaciones de un relé de mando sincronizado son de cierre y/o apertura de:

� Banco de condensadores

� Transformadores de Potencia

� Reactores

� Líneas

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Energización de bancos de Condensadores

Cuando se energizan los capacitores descargados, los capacitores se comportan como un cortocircuito, y al aplicarle la tensión aparece un transitorio de corriente que está dada por la expresión:

De acuerdo a esto, la energización del condensador deberá realizarse cuando la tensión aplicada a él sea 0.

dt

dVCi =

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Las 2 aplicaciones más comunes para la energización de bancos de condensadores son:

Energización de bancos de condensadores en derivación conectados en Y con neutro

puesto a tierra

Energización banco de condensadores en derivación con conexión en Y con neutro flotante

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Energización de bancos de condensadores en derivación conectados en Y con neutro puesto a tierra:

� Cada fase del banco está sometida a una tensión fase – tierra� Cada polo del interruptor debe cerrar cuando la correspondiente

tensión cruce por 0.

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Energización de bancos de condensadores en derivación conectados en Y con neutro flotante:

� Cada fase del banco está sometida a una tensión fase – fase� Se deben cerrar 2 fases a la vez en el momento que tengan el

mismo valor de tensión instantánea, garantizando así tensión 0 en las 2 fases energizadas, la tercera fase se energiza 90º eléctricos después.

0 2 4 6 8 10 12 14-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

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Energización de transformadores de potencia

Normalmente, los transformadores son energizados en vacío, lo que origina una corriente inicial de magnetización de gran magnitud, dependiendo del valor instantáneo de la tensión en el momento de energizar.

Por ser un circuito inductivo, la corriente de magnetización se encuentra atrasada 90º con la tensión.

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La corriente de magnetización se encuentra en fase con el flujo que ésta produce en el núcleo, y si se energiza cuando la onda de tensión cruza por 0, el flujo instantáneo estará en el valor máximo y aparecerá una componente de flujo exponencial decreciente.

El flujo total sería, correspondiente a la suma entre la componente sinusoidal y la componente transitoria pudiendo en los primeros ciclos saturar el núcleo presentándose valores muy altos de corriente de magnetización.

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Se debe ejecutar el cierre de la primera fase cuando la onda de la tensión se encuentre en su valor máximo para que la corriente de magnetización y el flujo sean nulos en el instante de cierre. Las otras 2 fases dependen del tipo de transformador (núcleo/acorazado), número de fases y el grupo de conexión.

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Se debe tener en cuenta el flujo remanente para la siguiente energización

Al hacer la apertura, se debe determinar la polaridad de la tensión al desenergizar para luego al energizar saber la polaridad del flujo remanente.

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Apertura de reactores

Cuando se da la maniobra de apertura de reactores se presentan los siguientes fenómenos:

� Existe el riesgo de reencendido y se debería evitar la posibilidad de la extinción de la corriente antes del cruce por el 0 natural.

� Al abrir un reactor, la corriente que circula por el disminuye súbitamente, generándose una gran sobretensión.

dt

dN

dt

diLV

Φ−=−=

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Apertura de reactores

En la maniobra sincronizada de reactores se debe garantizar:

� Que se temporice la orden de apertura de manera que en el próximo cruce por 0 de la corriente, los contactos estén suficientemente abiertos para evitar la reignición por sobretensión.

� El inicio de la separación de los contactos no se presente muy lejos del próximo cruce por 0, ya que los contactos pueden tener una separación que el arco se rompa antes del cruce por 0 y se de el corte de corriente.

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Apertura de reactores caso típico 1

Desenergización de bancos reactores trifásicos, tipo núcleo conectados en Y con neutro puesto a tierra:En este caso, la corriente se

interrumpe en secuencia inversa de fases con la segunda fase 30º eléctricos después de la primera y la tercera 90º eléctricos después de la segunda.

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Apertura de reactores caso típico 2

Desenergización de bancos reactores trifásicos, tipo núcleo conectados en Y con neutro flotante:En este caso, la corriente se interrumpe inicialmente en una fase y 90º eléctricos después simultáneamente en las otras 2 fases.

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Energización de líneas

Los relés deben reducir las sobretensiones transitorias al energizar una línea o durante una maniobra de recierre. Esta aplicación es muy restringida puesto que el fenómeno asociado con la energización de la línea es más de estado estacionario, debido al efecto Ferranti.

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Existen 2 situaciones que se presentan en la energización de una línea:

a) Energizar la línea después de un periodo de tiempo considerable en el cual la línea ha estado desenergizada : En este caso, la maniobra sincronizada debe realizarse cuando la tensión a través del polo del interruptor es 0. De esta manera se elimina el fenómeno de sobretensión en cual es más crítico para los equipos que se encuentran en el extremo remoto del interruptor.

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b) Energizar la línea durante una operación de recierre:

� La maniobra sincronizada se realizaría en condiciones óptimas cuando la tensión a través de cada polo del interruptor fuera 0, es decir, cuando la tensión en el lado de la fuente fuera igual en magnitud y en polaridad a la tensión en el lado de la línea.

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Consignas operativas del mando sincronizado para diferentes

configuracionesLa selección de la operación del relé de mando sincronizado estádirectamente relacionada con la función del interruptor asociado, lo cual depende del equipo maniobrado y de la configuración de la subestación.Algunos ejemplos se presentan a continuación.

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configuracionesConfiguración conexión de barrasCada interruptor estáasociado a una salida y su función depende del equipo conectado a ella, así se debe programar el relé de acuerdo con el equipo conectado.

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configuracionesConfiguración de interruptor y medioLos interruptores adyacentes a las barras se recomiendan que sean quienes energicen los equipos de las derivaciones, por ellos se recomienda que estos deben tener asociados este tipo de relés. También se debe recomienda que el interruptor del centro no debe tener reléde mando sincronizado.

Conexión detransformadordirectamentea barras

B1 B2

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configuracionesConfiguración en anilloSe deberá definir el interruptor asociado a cada salida y el relé de mando sincronizado a cada interruptor deberáconfigurarse de acuerdo a los equipos conectados a cada salida específica.

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Productos en el mercado: ABB Switchsync

� La conmutación controlada se utiliza para eliminar las perturbaciones eléctricas perjudiciales que afectan a la conmutación planificada principalmente de baterías de condensadores, reactancias shunt y transformadores de potencia.

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Productos en el mercado: ABB Switchsync

Características técnicas extras:� Tienen entradas que compensan variaciones

sistemáticas en el tiempo de operación del interruptor.� Poseen 2 entradas predictivas (voltaje o temperatura por

ejemplo) lo que añade precisión en el tiempo de cierre de los interruptores.

� También poseen memoria para datos de tiempos de accionamiento permitiendo así el monitoreo del circuito.

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Productos en el mercado: ABB Switchsync- Conexión para banco de capacitores

Interruptor de 3 polos de mando escalonado

Interruptor de mando monopolar

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Productos en el mercado: ABB Switchsync- Conexión para banco de capacitores

Interruptor de 3 polos de mando escalonado


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Productos en el mercado: ABB Switchsync- Conexión para reactores


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Productos en el mercado: ABB SwitchsyncConexión para transformadores

Interruptor de 3 polos de mando

escalonado

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Productos en el mercado: ABB SwitchsyncConexión para líneas

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Productos en el mercado:SEL-351S

� Además de cumplir con los requisitos para el mando sincronizado tiene las siguientes características:

� IEC 61850 Protocolos de comunicación

�Combina la tecnología IEC 61850, redes de Ethernet para una correcta comunicación

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� Memoria para almacenamiento de eventos (SER)� Cumple la práctica recomendada IEEE C37.118 del

sicronofasor.� Tiene incluida la protección direccional� Protección de sobre y baja frecuencia� Curvas de tiempo inverso� Localizador de fallas� Medida y monitorio de la calidad de la potencia

Productos en el mercado:SEL-351S

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