Cap 3 Rele Sobrecorriente Protecciones PDF

Relés de sobre corriente Terminología en relés electromecánicos

UNIVERSIDAD DE TARAPACÁ Escuela Universitaria de

§

Umbral de operación:

Lugar geométrico de todas las corrientes que hacen que el torque resultante que actúa en la parte móvil sea nulo.

Ingeniería Eléctrica-Electrónica

ü

Ø Ø

Relés de sobrecorriente

Define la frontera entre la zona de operación y de no operación. La parte móvil esta en un estado de flotación, sin moverse.

Ø

El relé se ajusta para “un” valor del umbral de operación (corriente de ajuste). Ø

Si la corriente de operación es levemente superior a la corriente de ajuste, teóricamente la parte móvil debería moverse (el relé operaría). ØEn

Ildefonso Harnisch Veloso Arica-Chile Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Electrón Eléctrica-Electrónica ica UTA

la práctica esto no ocurre debido diferentes factores.

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

1

Relés de sobre corriente

Relés de sobre corriente

Terminología en relés electromecánicos

Terminología en relés electromecánicos Factores

§

Tap

ü

Fricciones en descansos de los ejes o del embolo

ü

Elasticidad no repetitiva del resorte antagónico

ü

Efecto de la temperatura; dilatación diferenciada en los componentes

ü

Presión atmosférica; cambia la densidad del aire

ü

Humedad del aire; corrosión en los metales

ü Usualmente el Tap se especifica en amperes y representa el valor de la corriente mínima que deja al relé en su umbral de operación.

ü

Envejecimientos de los componentes

ü

ü Dispositivo que permite variar la sensibilidad del relé, permitiendo que opere con diferentes valores de corriente. Se puede seleccionar dentro de un rango de tomas dispuestas para tal efecto en la bobina de operación del relé (bobina magnetizante).

§

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Electrón Eléctrica-Electrónica ica UTA

2

3

Se utiliza como ajuste de la corriente de operación.

TAP: También se conoce como Plug Setting (PS).

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

4

Relés de Sobre corriente

Relés de Sobre corriente

Terminología en relés electromecánicos

Terminología en relés electromecánicos φ tap = 1A

2A 4A

N = 100 espiras

La misma FMM, generará el mismo flujo, que producirá el mismo torque motriz en el disco. Así, la misma FMM = NI se consigue usando varios Taps.

φ1  φ 2  Anillos de sombra Disco

FMM Mínima

I mínima

TAP

(A-v)

(A)

(A)

100

1

1

100

100

1.25

1.25

80

100

2

2

50

100

2.5

2.25

40

100

4

4

25

Núcleo

N

 Alimentador 

Supóngase que la FMM mínima necesaria para dejar el relé en el umbral la operación sea de 100 A-v. Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

5

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

6

Relés de Sobre corriente

Relés de Sobre corriente Terminología en relés electromecánicos

Terminología en relés electromecánicos

2

Z1 ·Tap Tap

De tabla se igual puedea apreciar quede a cada TAP se le asignó unalacorriente la corriente ajuste.

2 1

Tap = Z 2·Tap

2 2

Z2

De este modo el TAP del relé es también conocido como corriente de ajuste.

Para cualquier Tap y para cualquier corriente de operación que tenga la misma corriente en veces Tap, el torque motriz sobre el disco es el mismo.

Cada taps con su respectiva corriente genera la misma FMM, que produce el mismo flujo, que mantiene al relé en el umbral de operación, esto es, consumiendo la misma potencia aparente, ya que el relé se encuentra en la misma condición de operación. Por lo tanto, en estas condiciones, el TC se carga con el mismo burden en VA.

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

= Z 1· Tap      Tap 2   1

τa = τm − τr = K· K·II 2 − τr τr  =  K·Tap2 7

Umbral

 

 

0  = K· K·Ta Tap p2

− τr 

Umbral

τm = K·Tap 2 ·I2pu = τr ·Ip2u

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

8

Relés de sobre corriente

Relés de sobre corriente

Terminología en relés electromecánicos

Terminología en relés electromecánicos §

Pick-up

§

Lever / dial de tiempo

ü Es la corriente mínima de operación que produce el cambio de estado del relé (cierre de los contactos). §

ü Es un indicador ajustable que permite variar los tiempos de operación del relé (razón del nombre dial de tiempo).

Corriente de partida ü

ü

Es aquella corriente que saca de la inercia a la parte móvil del relé.

En los relés disco de inducción el indicador se llama lever .

El lever es el indicador de la posición de tope que controla la posición de reposo del disco, que determina el recorrido del mismo hasta la operación o cierre de los contactos, y que por lo tanto permite variar los tiempos de operación.

ü ü

En los relés americanos prácticamente el valor de pickup, de tap y de corriente de partida es el mismo. ü

En los relés europeos, estos valores pueden ser diferentes; por ejemplo:

I pa rti da

= 1 . 0 5 ·T aapp 

I p i ck u p

ü

Para cada valor del lever o dial de tiempo se tiene una curva de operación diferente.

= 1 . 3 ·T a p

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

9

Relés de Sobre corriente

Relés de Sobre corriente

Terminología en relés electromecánicos

Terminología en relés electromecánicos §

Lever / dial de tiempo

§

ü

ü

Esto permite usar las mismas curvas independiente del TAP seleccionado.

Circuito DC

§

Disco

Curva (Americanos: Norma ANSI): 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

θ

Curva (Europeos: Norma IEC): 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0

Contacto móvil

O bien Curva (en ambos casos): 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%

en reposo Tope

Curvas de operación

ü Los fabricantes demarcan las curvas de operación de los relés con los siguientes rangos de ajustes del lever (dial de tiempo):

Contacto fijo

τ

Corriente de operación en veces Tap las curvas de operación se dibujan función de lay corriente de operación expresada en múltiplos del en valor del Tap no en términos de la corriente para el Tap actual.

El lever es el ajuste del ángulo de reposo . ü A mayor ángulo  mayor es el tiempo de recorrido que tiene que hacer el contacto móvil para que se cierren los contactos. ü

ϕ

10

Lever 

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

11

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

12

Relés de Sobre corriente

Relés de Sobre corriente Terminología en relés electromecánicos

15

§

Tap: Plug Setting Setting (PS).

10 9 8

I veces tap

7 6

= I / Tap

§

Curvas de operación

5

4

3

  s    d   n   o   c   e    S   n    i

§ 2

  e   m    i    T 1.5

ü

10 9 8 7

1 0.9

Corriente expresada en múltiplos del Tap = Corriente en veces Tap

6

0.8

5

0.7 0.6

4

0.5

3

0.4

  g   n    i    t    t   e    S

   l   a    i    D   e   m    i    T

§

2 0.3

1 0.2

0.1 5

Todas las curvas son referenciadas a la curva de 100%

ü

Es decir, para una corriente de operación dada:

También se conoce como Plug Setting Multiplier (PSM)

tiem tiempo po cu curv rvaa X% =

Dial de tiempo = lever  ü

ü

X% 100

·tiem tiempo po curv curvaa 10 100% 0%

Por lo tanto, basta disponer de la curva 100 % para reconstruir cualquier curva.

También se conoce como Time Multiplier Setting (TMS).

Existen infinitas curvas entre los extremos (lever 5% y 100%).  Aproximadamente se pueden obtener curvas intermedias

1/ 2 0.1

1

2

1. 5

2

3

 

4

 

5

 6

7

8

9  10

 

15

20 20

30

 

40   50

interpolando las curvas adyacentes.

6  0 70 8 0 9 010

Multiples of Relay Tap Setting

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

13

Relés de Sobre corriente

Relés de Sobre corriente

Terminología en relés electromecánicos

Terminología en relés electromecánicos §

14

§

Curvas de operación

Curvas de operación Las curvas inversas de los relés electromecánicos se dan a partir del múltiplo 1.5 veces Tap.

ü   n    ó    i   c   a   r   e   p   o   e    d   o   p   m   e    i    t

Umbral de operación (corriente de ajuste/Tap)

  a   r   e   p   o   o   n    é    l   e    R

  o   n   t   o  r   c   i   e   a   c   r   n   e   i   p  o   o  p    é    l   m   e   i   e    R   t

1

1.5   2

ü Corresponde a un torque del relé 50% superior al torque del umbral de operación donde el fabricante garantiza la operación del relé de acuerdo a la curva correspondiente.

  a   v   e   r   a    d  u   d   c   a   a   r   l   a   n   e   o   p  a   i   o  o  c   c    é   e    l    d   r   l   e   e   e    R  u  s   c   a

 

 

3

ü

En Iop = 1 la corriente de operación es igual a la corriente del Tap; el relé esta en su umbral de operación.

ü Entre Iop 1 y 1.5 el relé opera con un torque muy pequeño y no hay certeza que el relé cierre sus contactos debido a diversos factores como los comentados para los relés de atracción magnética.

I op en vec veces es tap

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

ü

En1.1. los relés digitales, los fabricantes aseguran operación a partir de Iop=

15

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

16

Relés de Sobre corriente

Relés de Sobre corriente

Características Característi cas tiempo tiempo - corriente

Clasificación de relés de sobrecorriente t op

t op

top de 10 a 100 ms

ajustables:

Lo Lossfunci re lés s de sobr brec ecor rien ente teeraci se clas clasif ific ican an en furelé nción ón de dellso ti tiem empo poorri de op oper ación ón

ajustable:

I ajuste

Relés

50

51

t op

De tiempo

definido

inverso

d) tiempo inverso y unidad instantánea

Iajuste

ajustable:

I

I I ajuste Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

17

Iajuste , Iinst

ajustables:

c) tiempo inverso

De tiempo

I

I ajuste

t op

retardados

instantáneos

t1 I

I ajuste

Relés

Ia j us tete , t 1

b) tiempo definido

a) Instantáneo

inst

I ajuste

I

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

Relés de Sobre corriente

18

Relés de sobre corriente

Características de tiempo inverso

Curvas características

15

10 9 8 7 6

Representación muy aproximada:

top (seg)

§   Relé extremadamente inverso

Tiempo en segundos

Lever

5 4

Graduación de tiempo

3

 Relé muy inverso

t

=K/I

t

=K/I

  s    d   n   o   c   e    S   n    i

; I ≥ Iajuste

2

  e   m    i    T 1.5

 Relé inverso

t 1.5

2

= K / I3

I (veces tap)

; I ≥ Iajuste ; I ≥ Iajuste

10 9 8 7

1 0.9

6

0.8

5

0.7 0.6

4

0.5

3

0.4

  g   n    i    t    t   e    S    l   a    i    D   e   m    i    T

2

Corriente  Veces TAP

0.3

1 0.2

0.1 5

1/ 2 0.1

1

1 .5

2

3

 

4

 

5

6  

7

8

9  10

 

15

2 20 0

30

 

40   50

6  0 70 8 0 9 010 2

Multiples of Relay TapSetting

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de I ngeniería Eléctrica-Ele ectrónica ctrónica UTA

19

Protecciones en redes eléctricas - Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Ele Eléctrica-Electrónica ctrónica UTA

20