Coordinacion de Aislamiento y DPS M2

February 17, 2019 | Author: Jonathan Layedra | Category: Electricity, Electromagnetism, Transformer, Magnetic Field, Electric Current

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AISLAMIENTO...

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M�DULO 2 COORDINACI�N COORDINAC I�N DE AISLAMIENTO Y PROTECCI�N CONTRA SOBRETENSIONES

ING. JUAN FDO PI�EROS GESTI�N DEL CONOCIMIENTO

OBJETIVOS I�� A�� A�� DPS A�� IEC 60071

INTRODUCCI�N VULNERABILIDAD DE LOS EQUIPOS ANTE SOBRETENSIONES

S��

S��

S��

S��

V�� D��

Por muchos años solo se ha protegido el trans orma or en el lado de alta tensión.

V�� D��

Ante eventos de rayo, los equipos electrónicos desprotegidos normalmente sufren daños que representan pérdidas mayores debido a que corresponden a controles y equ pos n e gen es, que generalmente son costosos o conducen a interrupciones largas.

V�� D�� S��

www.ife-p.org/electricalutilitygallery.htm

V�� D�� S��

V�� D�� S��

V�� D�� S��

S��

Trifásico

Monofásico

Voltaje línea neutro derivado de voltajes nominales a.c o d.c.hasta el valor indicado e incluido

[V]

[V]

en IEC 60038

Voltaje impulso Categoría sobrevoltaje I

II

III

IV

[V ]

[V]

[V]

[V]

[V]

50

330

500

800

1500

150

800

1500

2500

4000

230/400 277/480

300

1500

2500

4000

6000

400/690

600

2500

4000

6000

8000

1000

1000

4000

6000

8000 12000

120 - 240

S��

I

Equipos con circuitos electrónicos especialmente sensibles: computadores, servidores, TV, HiFi, video, alarmas etc. Electrodomésticos con programadores electrónicos

Equipo para conectar a los circuitos donde se han tomado medidas de protección para reducir las sobretensiones

II

Electrodomésticos con programadores mecánicos, herramientas

Equipo de consumo de energía conectado a equipos fijos

III

Tableros de distribución, elementos de conmutación (suiches, aislantes, bases de conexión), conductos y sus accesor os ca es, arras e conex n, ca as e conexión etc)

E ui os de instalación fi a

IV

Equipos para uso industrial y otros equipos como motores conectados permanentemente a la red. Equipo de medida, contadores, equipos de protección contra sobrecarga, dispositivos de medición remotos etc.

Utilizados en el origen de la instalación o uso industrial

S�� R�� I Máxima tensión asignada al equipo Um (valor r.m.s) 3.6 7.2 12 17.5

Tensión estándar Tensión de soportabilidad estándar de de corta duración soportabilidad a frecuencia al impulso tipo industrial rayo kV( valor r.m.s.) kVp 20 10 40 40 20 60 60 28 75 95 75 38

24

50

36

70

95 125 145 145 170

Máxima tensión asignada al equipo Um (valor r.m.s) 52 72.5 123 145

245

Tensión estándar Tensión de soportabilidad estándar de de corta duración soportabilidad a frecuencia al impulso tipo industrial rayo kV( valor r.m.s.) kVp 95 250 140 325 185 450 230 550 185 450 230 550 275 650 230 550 325 275 325 360 395 460

750 650 750 850 950 1050

S�� R�� II Máxima tensión asignada al equipo Um (valor r.m.s) 300

362

420

525

765

Tensión estándar impulso maniobra Fase Fase Soportabilidad al Aislamiento Fase tierra kVp impulso estándar re ac n ase tierra) 850 750 750 1.5 950 950 750 850 1.5 1050 950 850 850 1.5 1050 1050 850 950 1.5 1175 1050 850 850 1.6 1175 1175 950 950 1.5 1300 950

1050

1.5

950

950

1.7

950

1050

1.6

950

1175

1.5

1175

1300

1.7

1175

1425

1.7

1425 1175 1300 1300 1425 1425 1550 1675 1800 1800 1950 1950

DEFINICIONES B�SICAS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES

T�� A�� L�� , �� , �� SF6 � �� .

��, �� .

A��

T�� A�� D�� , �� . S� �� , �� .

T�� A�� , �� .

T�� A�� , ��.

C�� C�� A�� L� �� .

C�� C�� A��

L�� E� �� , �� , �� M�� , ��

CONCEPTO DE ONDAS VIAJERAS E� �� . A�� , �� . E� ��

CONCEPTO DE ONDAS VIAJERAS ��, �� , ��

M��

P�� : 1 2

2

⋅ Ldx ⋅ I ( x ) =

1 2

2

⋅ Cdx ⋅ V ( x )

L: �� [H/��. C: C�� [F/��. I�� , Z:

V ( x) I ( x)

= Z =

L C

M�� E� �� :

V ( x, t ) = f (t −

vt

)

��: ��: �� , (L C)

D�� .

M�� E�� 2

∂ v ∂ z

2

− R z Gz v − ( Lz Gz + Rz C z )

∂v ∂t

2

− LzC z

∂ v 2

∂t

=0

α

M�� En el dominio de la frecuencia 2

∂ V ∂ z

2

2

−γ V = 0

γ

= α + jβ =

( R z

12

+ jω Lz )( Gz + jω Cz ) 

E� �� γ   �� , �� β ��

α

M�� 12 12 2 2 2 2 2  α =  ( Rz Gz − ω Lz C z ) + ( Rz + ω Lz ) ( Gz + ω C z )      2 

E� �� , �� , �� , �� , �� , �� .

α

M��

α

S� �� , �� , �� F��, �� , �� , �� .

α

M�� La solución en el dominio de la frecuencia de la ecuación de transitorios, aparece la impedancia característica.

V ( z ) = V +e I ( z ) =

1

− γ z

(V

+

+ V −e

e

− γ z

C

Z C =

R z + jω Lz G z + jω C z

γ  z

− V −e

2

∂ v γ  z

)

∂t

2

2

=c

2

∂ v ∂z

2

c=

1 LC

=

1

εµ

 z  z v ( z , t ) = V+  t −  + V−  t +   c  c

α

�Q�� ? E� �� Z� �� . E�� , �� . L� �� . S� �� , ��

α

�D� �� ? A� �� , �� , �� , �� , �� . C�� , ��

α

�D� �� ? H�� , � �� ; �� , �� , �� ε � �� ; �� , �� . L� �� , �� , �� .

α

R�� R�� (��)

L�� , �� , �� (�� ).

α

R�� R�� (��)

α

R�� R�� (��) C�� , �� Γ  R � �� Γ T , �� , �� . E� �� , ��

α

R�� R�� (��) Z C 2 V2+ , I 2+ → Z C 1

1+

,

1+

→

← V1− , I 1−

Z C 3 V3+ , I 3+ → Z C 4 V4+ , I 4+ →

ZC ← ← → Z C →

V1 = V1+ + V1− = V2 + = V3+ = V4 + I1 = I1+ + I1− = I 2 + + I 3+ + I 4+

C

α

R�� R�� (��) Z C 2 V2+ , I 2+ → Z C 1

1+

,

1+

→

Z C 3 V3+ , I 3+ →

← V1− , I 1−

C

Z C 4 V4+ , I 4+ →

ZC ← ← → Z C → Γ R

V→

( z ) =

Γ R

−

z

V+ ( z )

I →

=

C→

−

C←

ZC → + ZC←

( z ) = −

Z C → − Z C ← Z C → + Z C ←

ΓT

V →

( z ) = 1+ ΓR

V →

ΓT → ( z ) = I

(z) =

C →

ZC→ + Z C←

2 Z C ← ZC → + Z C ←

α

R�� R�� A��

α

R�� R�� A��

α

R�� R�� (��) �� Z C 2 V2+ , I 2+ → Z C 1

1+

,

1+

→

← V1− , I 1−

Z C 3 V3+ , I 3+ →

C

Z C 4 V4+ , I 4+ →

ZC ← ← → Z C → Z C1 = 400 Ω, ZC 2 = 300 Ω, ZC 3 = 500 Ω, Z C 4 = 250 Ω, l1 = 80 km, l2 = 95 km, l3 = 100 km, l4 = 90 km v1 = v2 = v3 = v4 = c

α

R�� R�� (��) �� Z C 2 V2+ , I 2+ → A

C 1

V

I →

B C 3

← V1− , I 1−

3+

,

3+

C

Z C 4 V4+ , I 4+ →

ZC ← ← → Z C → P�� , �� A � �� . . �� , �� . U�� .

α

� �� R�� (��) ��

TIPOS DE SOBRETENSIONES

S�� T�� V�� (� 2H�) �� SP, �� , �� SP.

S�� T�� C�� C�� , �� L�� , �� , �� .

S�� T�� C�� F�� S�� , �� .

S�� T�� C�� S�� , �� . E�� F�� E� �� , ��

S�� T�� C�� R�� S� �� : �. R�� . R�� .

�.

F�� F��

S�� T�� C��

L� �� , �� , �� , �� , �� , �� . E� �� .

S�� T�� F��

S�� T�� F�� 250.0 [kV] 187.5 125.0 62.5 0.0 -62.5 -125.0 -187.5 -250.0 0.00

0.05

0.10

(file P05-2-1.pl4; x-var t) v:FTE

0.15 v:PRI

0.20

0.25

0.30

0.35 [s] 0.40

S�� M�� V�� U� �� SP, �� (�� ) �� SP, �� .

S�� M�� C��

E�� R�� D�� : � � � � � � � � � � � � � �

P�� P�� G�� L�� T�� P�� (�� ) P�� (�� ) G�� T�� V�� T�� D�� V�� .

S�� M�� C��

M�� D� C�� Y R�� D�� . L� ��

S�� M�� C��

A�� L� �� 1.7��. L�� : � N�� L�� G�� L��

S�� M�� C��

R�� L�� , �� . L�� , �� .

S�� M�� C��

E�� L� �� . D�� , �� .

S�� M�� F��

S�� M�� F��

S�� V�� U� �� SP, �� , �� .

S�� C�� , �� . N�� , �� , �� . L�� , �� , �� .

S��

S��

DISPOSITIVOS DE PROTECCI�N CONTRA SOBRETENSIONES

K c

D�� U� �� . L�� , �� DPS� �� .

K c

D��

S� �� DPS �� ; DPS �� (< 1000 V) � DPS ��

K c

D�� T��

L�� Z�O , D��

C�� , �� , ��

K c

D�� T�� DPS �� Z�O

K c

D�� T�� DPS ��

K c

D�� T�� DPS �� MV HV

K c

D�� T�� DPS �� B� � ��

K c

D�� P�� Parámetro Tensión máxima continua Nivel de residual

Descripción

de

protección

operación

–

Tensión

Característica temporal

Corriente nominal de descarga

Valor máximo de tensión rms o dc que soporta continuamente en terminales el DPS en condiciones de operación normal Es el valor de tensión que garantiza el DPS en terminales para la prueba con onda 8/20 a corriente de descarga nominal Tensión máxima permisible rms a frecuencia industrial para la cual está diseñado el DPS para operar correctamente bajo sobretensión temporal por un tiempo determinado (10s) Valor pico de impulso de corriente para el cual está dimensionado el DPS de acuerdo con el protocolo de pruebas que cumple

Valor pico de corriente máxima onda 8/20 - 10/350 que Corriente máxima de descarga - puede descargar el DPS de forma segura este parámetro Energía está relacionado con la energía que puede disipar el DPS en un intervalo de tiempo.

K c

C��

L� �� DPS �� . L�� DPS �� IEEE, IEC � UL.

K c

DPS �� IEC 61643�1 CLASE I S�� I�� . L�� DPS �� , �� 0A � �� 1

K c

DPS �� IEC 61643�1 CLASE I P�� I�� , �� 10/350 �� Ipeak

Q

W/R

[kA]

[C]

[kJ/Ω]

20

10

100

12.5

6.25

39

10

5

25

5

2.5

6.25

2

1

1

1

0.5

0.25

K c

DPS �� IEC 61643�1 CLASE II P�� DPS �� 8/20 �� I�. L�� DPS �� DPS �� I, �� 0B � 1 �� 0B (��) � �� .

K c

DPS �� IEC 61643�1 CLASE III S�� , �� 1.2/50 U �� 8/20 I��. I�� . L�� DPS �� E�� DPS �� 1 � �� 2.

K c

DPS �� IEC 61643�1 S�� IEC 62305�1 Sistema de Baja Tensión

Líneas de Telecomunicaciones

Impacto en Impacto Impacto en Impacto Cerca de, o Cerca de, o la cerca de la la cerca de la en la en la acometida acometida estructura acometida acometida estructura de servicio de servicio de servicio de servicio Fuente de daño S3 (impacto directo) Forma de onda: 10/350µs (kA)

Fuente de daño S4 (impacto indirecto) Forma de onda: 8/20µs (kA)

Fuente de daño S1 o S2 (corriente inducida solo para S1) Forma de onda: 10/350µs (kA)

III - IV

5

2,5

0,1

1

0,01 (0,05)

0,05

I - II

10

5

0,2

2

0,02 (0,1)

0,1

NPR

Fuente de daño S3 (impacto directo) Forma de onda: 10/350µs (kA)

Fuente de daño S4 (impacto indirecto) Medida: 5 300 s (estimada: 8/20µs) (kA)

Fuente de daño S2 (corriente inducida) Forma de onda: 8/20µs (kA)

K c

DPS �� IEC 61643�1 E��

K c

DPS �� IEEE 62.41

L�� IEEE �� DPS �� , �� . L�� .

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I �� , �� : �S�� , �� . �C�� . D� �� I �� . E�� .

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I C��

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I C�� A S� �� , �� 10 � �� B � �� 20 � �� C, �� : �� 100 �H� (�� ) � �� 1.2/50 �� 8/20 ��, ��: �� .

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I C�� C E�� , �� , �� . L�� 1.2/50 ��. E�� .

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I C�� B C�� , �� , �� , �� , �� . O�� : �� 100 �H� (�� ) � �� 1.2/50 �� 8/20 ��, ��: �� .

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I P�� C�� A � B V�� 0.5�� 100 �H� �� DPS Valores pico Categoría de Corriente Localización Voltaje [kV] [kA] A B

6 6

0.2 0.5

Impedancia efectiva generador de prueba [Ω] 30 12

V�� 1.2/50 �� 8/20 �� DPS Valores pico Categoría de Localización Voltaje [kV] Corriente [kA] A B

6 6

0.5 3

Impedancia efectiva generador de prueba [Ω] 12 2

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO I P�� C�� C V�� DPS Prueba opcional

Pruebas estándar Exposición

Generador voltaje 1.2/50 us Mínimo voltaje de circuito abierto aplicado al DPS

Baja Alta

6 kV 10 kV

Generador de corriente 100 kHz onda 8/20 us oscilatoria Corriente que debe (ring wave) manejar el DPS 3 kA 10 kA

6 kV 6 kV

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO II C62.41.2 [33� � �� . L�� : •

•

S�� S�� DPS �� .

K c

DPS �� IEEE 62.41 ESCENARIO II A�� IEC � IEEE P�� DPS �� II

Exposición 1 2 3

Todas las tecnologías DPS con onda de prueba 10/350 µs

Alternativa DPS con onda de prueba c 8/20 µs

2 kA 20 kA 5 kA 50 kA 10 kA 100 kA enor o mayor en acuer o en re as par es aEl alcance de esta prueba está limitado a DPSs en los lugares de salida. bLos valores indicados aplican por fase c Un factor de escala de 10 há sido empíricamente establecido para valores pico de ondas 10/350 y 8/20 em El caso de DPSs tipo MOV. Para las otras tecnologias no han sido determinados factores.

K c

R�� N�� DPS ��

K c

C�� DPS �� IEC 60099 Corriente nominal de Tensión asi nada descarga Ur [kA]

[KVrms]

20

360 < Ur ≤756

10

3< Ur ≤360

5

Ur ≤132

2.5

Ur ≤36

1.5

bajo consideración

Adjunto a la clasificación, la norma define el parámetro Clase de descarga de línea que está relacionado con la energía y líneas de gran longitud, que aplica para corrientes nominales de 10 a 20 kA.

K c

C�� DPS �� IEEE C62.11 as cac n (tensión máxima del sistema)

Valor del impulso [kA]

Estación (800 kV) Estación (550 kV) Estación (< 550 kV) Intermedio (3 – 120 kV)

20 15 20

Distribución: 1 – 30 kV) •Trabajo pesado •Trabajo

normal •Trabajo liviano Secundarios

5

10 5 5 1,5

C�LCULO DE SOBRETENSIONES UTILIZANDO PROGRAMAS DE SIMULACI�N DE TRANSITORIOS � MODELOS

R�� Variable Eventos

Rango Frecuencia

VENTANAS DE ANÁLISIS I

II

III

IV

Temporales

Maniobras, frente lento

Rayo, frente rápido

o a es e recuperación, Frente muy rápido

10 Hz < f

2 kHz < f

25 kHz < f

0.3 MHz < f 1

< 500 Hz

< 10 kHz

< 5 MHz

30 kHz < f 2

< 100 MHz

< 300 kHz

0.03 s ≤ T t ≤ 3600 s

Forma de onda

20 µ s ≤ T P

0.1 µ s ≤ T 1 ≤ 20 µ s

T 2 ≤ 20 ms

T 2 ≤ 300 µ s

3 ns ≤ T f ≤ 100 ns

T�� Evento

Ventanas

Rechazo de carga Energización de transformadores esonanc a para e a Disparidad de polos Fallas en líneas Despeje de fallas Energización de líneas Reenergización de líneas Apertura de líneas en vacío Suicheo de barras en AIS Suicheo de corrientes inductivas y capacitivas Flameo inverso Impacto directo rayo Suicheo al interior de GIS Suicheo de corriente inductiva y capacitiva en SF6 Flameo inverso en GIS ío

I I, II I I I, II I, II I, II I, II I, II III, IV ,

, III III IV

I, II, III, IV IV

O��

E� �� . ��

D�� (BSL) � �� . ��

E� �� (BIL) �� . ��

S� �� SF6 � �� .

M�� VENTANA ASPECTO

I

II

III

Tem orales

Maniobras

Ra o

Parámetros Representación de concentrados líneas transpuestas modelo PI

Asimetría de la línea

Importante

Parámetros dependientes de la Importante frecuencia Importante si el voltaje en el Efecto corona conductor de fase excede el voltaje corona

Parámetros distribuidos modelo multifase Asimetría capacitiva es importante, también la inductiva pero es despreciable para estudios estadísticos.

IV Voltaje e recuperac n

Parámetros distribuidos modelo multifase

Parámetros distribuidos modelo monofásico

Despreciable para simulaciones monofásicas, sino es importante

Despreciable

Importante

Importante

Importante

Despreciable

Muy importante

Despreciable

M�� T�� Aspecto

VENTANA

I

II

III

IV

Muy importante

Muy importante

Importante para voltaje transferido, sino despreciable

Despreciable

Muy importante

Importante para energización y rechazo de carga con aumentos de voltaje, de otra forma despreciable

Despreciable

Despreciable

Despreciable

Despreciable

Despreciable

Despreciable

Representación (considera voltajes transferidos) Impedancia de corto circuito

Saturación

Pérdidas serie, dependencia de la Muy importante Importante frecuencia Histéresis y pérdidas Importante solo para el Importante solamente en el núcleo fenómeno de resonancia para energización

Acoplamiento capacitivo

Despreciable

Importante para voltajes transferidos, de otra forma despreciable

Muy importante para Muy importante para voltajes transferidos, voltajes transferidos, de otra forma de otra forma despreciable despreciable

M�� T�� ASPECTO

I

Representación

II

IV

Despreciable Transformador inductivo de voltaje

Saturación

VENTANA III

Importante en caso de carga atrapada si no hay Despreciable transformadores o reactores en paralelo

Transformador capacitivo de voltaje

Transformador de voltaje y de corriente

Despreciable

Despreciable

Capacitancia

Despreciable

Importante especialmente para Despreciable transformadores de voltaje capacitivos

Inductancia transformador

Despreciable

Despreciable

Despreciable

Muy importante

Importante para muy altas frecuencias

M�� G�� ASPECTO

I

II

Ventana

III

IV

Representación

Una detallada representación de a parte mec nica y eléctrica incluyendo efectos de saturación

Circuito lineal por Una representación simplificada de la fase que involucre las parte eléctrica, fuente ideal AC con frecuencias de Capacitancia a impedancia transitoria dependiente respuesta de la tierra por fase de la frecuencia máquina

Transición entre periodo subtransitorio transitorio y estado sincrónico

Muy importante si está cerca del punto del evento de suicheo

Importante solo para el decaimiento de la corriente de Despreciable cortocircuito, de otro modo despreciable

Control de voltaje

esprec a e

esprec a e

esprec a e

Importante

Despreciable

Despreciable

Despreciable

Capacitancia

Despreciable

Importante

Importante

Muy importante

Parámetros dependientes de

Importante

Importante

Despreciable

Despreciable

Control velocidad

uy mpor an e

Despreciable

de

M�� ASPECTO

I

VENTANA II

III

IV

Despreciable

Representación

Característica V-I dependiente de la temperatura

Importante

Despreciable

Despreciable

Característica V-I dependiente de la frecuencia

Despreciable

Despreciable

Importante

inductancia del bloque MOV

Despreciable

Despreciable

Importante

Muy importante

Inductancia cables de tierra

Despreciable

Despreciable

Importante

Muy importante

importante

M�� OPERACIÓN

ASPECTO Disparidad polos

CIERRE

de

Preencendido (decrecimiento del gap vs tiempo Interrupción de alta corriente (ecuaciones de arco)

APERTURA

I

VENTANA II

Importante

Muy importante

Despreciable

Importante

III

IV

Despreciable Despreciable

Importante

Muy importante

Importante solo Importante solo para para estudios de estudios de capacidad Despreciable Despreciable capacidad de de interrupción interrupción Importante solo para Corte de corriente interrupción de Muy Muy (estabilidad del Despreciable arco inductivas Característica de Importante solo para reencendido interrupción de Muy Muy Despreciable (aumento del gap pequeñas corrientes importante importante vs tiempo) inductivas Importante solo para Interrupción de interrupción de Muy Muy corriente de alta Despreciable pequeñas corrientes importante importante frecuencia inductivas

ALTERNATIVE TRANSIENTS PROGRAM

DI�SILENT POWER FACTORY � EMT

1000.00

800.00

600.00

400.00

200.00

0.00

-200.00 0.0000

19.751 BUSTEST: PhaseVoltageA inkV

39.503

59.254

79.005

19.751 CONEXIÓNRAYOTEST: PhaseCurrent A/Terminal i inkA LO-TEST: PhaseCurrent A/Terminal i inkA

39.503

59.254

79.005

[ us]

98.757

12.50

10.00

7.50

5.00

2.50

0.00

-2.50 0.0000

[ us]

TEST

98.757

Date: 10/13/2008 Annex: /9

SELECCI�N Y COORDINACI�N DE DPS EN BAJA TENSI�N

K c

S�� DPS ��

K c

S�� DPS ��

K c

S�� DPS ��

K c

S�� DPS �� Configuración del sistema en el punto de instalación del DPS DPSs conectado en re

TT

TN-C

Instalación de acuerdo a CT1 CT2

TN-S

distribuido

Instalación de acuerdo a CT1 CT2

Instalación de acuerdo a CT1 CT2

IT sin neutro distribuido

Cada Fase y neutro

+

•

NA

+

•

+

•

NA

Cada fase y tierra (PE)

•

NA

NA

•

NA

•

NA

•

Neutro y tierra (PE)

•

•

NA

• ver nota 1

• ver nota 1

•

•

NA

NA

NA

•

NA

NA

NA

NA

NA

+

+

+

+

+

+

+

tierra-neutro (PEN) Entre fases •

: requerido

NA : No aplica +

: opcional

CT : tipo de conexión

Nota 1 Cuando las distancias entre el DPS y el punto de equipotencialización PE-N es corta (menor a ) no se requiere DPS entre PE - N Nota 2 Cuando se usa instalación tipo CT2 la soportabilidad del equipo debe ser comparada con el nivel de protección que es el resultado de la serie L-N N-PE y no estrictamente la suma de los niveles de protección

K 3c

S�� DPS �� Configuración del sistema DPS conectado entre:

con IT con neutro neutro distribuido distribuid o

TT

TT-C

TN-S

Cada fase y neutro

1.1 Uo

NA

1.1 Uo

1.1 Uo

Cada fase y tierra

1.1 Uo

NA

1.1 Uo

√3x Uo ver nota 3

Uo ver nota 3

Uo ver nota 3

NA

NA

Uo 3 Cada fase y el conductor de tierra-neutro PEN NA: no aplica

NA

1.1 Uo

NA Voltaje línea a línea ver nota 3

NA

Nota 2 Uo es el voltaje línea neutro del sistema de bajo voltaje Nota 3 Estos valores están asociados al peor caso de falla, la tolerancia de 10% no se considera Nota 4 En sistemas tipo IT extensos, valores elevados de Uc pueden ser necesarios

K 3c

S�� DPS �� V�� TOV Aplicación DPSs conectado a sistema TN

Valores de prueba típicos para 5s

Conectado entre L - PE ó L-N

1.32 Ucs

para 200ms

Conectado entre N - PE

TT Conectado L - PE Conectado L -N Conectado N - PE

1.55 Ucs 1.32 Ucs

1200+Ucs 1200

IT Conectado L - PE Conectado L -N 1.32 Ucs Conectado N - PE Ucs =1.1 Uo = 1.1 x Voltaje línea neutro del sistema

1200+Ucs 1200

K 3c

S�� DPS �� S�� 5 � 10 �A �� 10/350 �� . L� �� IEC 61643 �� 12.5 �A �� DPS. E� �� (�� ) �� 1 �A (10 �A), 2 �A (20 �A), 2.5 �A (25 �A), 5 �A (50 �A), 10 �A (100 �A), 12.5 �A (125 �A).

K 3c

S�� DPS �� S��

P�� DPS �� I �� IEC �� 1 �A 8/20 �� 5 �A 8/20, �� IEEE �� B �� 3 �A 5 8/20 �� C �� IEC �� 3 �A 8/20 �� .

K 3c

S�� DPS �� S�� V�� IEEE ��

��

� �� 0�

A��

M��

B��

A�� NPR I M�� NPR II B�� NPR III � IV

�

�

�� /�� /�0 �� 100�A/200�A

40�A/80�A

20�A/40�A

60�A/125�A

30�A/60�A

10�A/20�A

40�A/80�A

20�A/40�A

7�A/15�A

25�A/50�A

15�A/30�A

5�A/10�A

20�A/40�A

10�A/20�A

2�A/4�A

10�A/20�A

5�A/10�A

1�A/2�A

K 3c

S�� DPS �� D�� I�� DPS V��

V��

DPS VR

I de falla

VC

Equipo a proteger

K 3c

S�� DPS �� N�� D�� DPS

K 3c

C�� DPS �� P�� ? D�� D�� . G��

K 3c

C�� DPS �� P�� ? , ��

K 3c

C�� DPS �� C�� 1

K 3c

C�� DPS �� C�� 2

K 3c

C�� DPS �� E�� ATP

K 3c

C�� DPS �� R�� IEC 61643�12 1. I�� DPS � �� . 2. S�� DPS1 �� , �� , �� (I �� I��), �� . 3. E� DPS2 �� 4. C�� U��(I) �� I �� 0.1�I�2 �� I��1. D�� I �� (�� 0.1�I �2) �� DPS. E� �� DPS�. S� �� , �� DPS �� DPS2 �� : S� �� DPS2 �� U��1(I�)< U��2(I�) S� �� DPS2 �� U��1(I�2)< U��2(I�2) E� �� DPS2 �� 5. R�� 3 �� .

K 3c

S�� DPS ��

K 3c

S�� DPS ��

�� P�� U c min ≥ 1.05 ⋅ U s

3

�P��

U c min ≥ U s

K 3c

S�� DPS �� L� �� : �P�� U TOV U r1 ≥ 1.25 ⋅ 1.05 ⋅U s 3 � U r 2 ≥ k tov

to v

�� . S� U�2 > U�1 �� U c = U r 1.25 �P�� U r

≥ 1.25 ⋅ U s

K 3c

S�� DPS �� G�� k to v

K 3c

S�� DPS �� D� �� IEC 60099�5 �� : • • • •

G�� , �� N�� A�� P�� , ��

L� �� I �� 5 �A 10 �A. U�� 5 �A �� . P�� 72.5 �A �� 10 �A P�� II �� 10 �A � 20 �A, �� 10 �A �� 420 �V, ��

K 3c

S�� DPS �� C��

L� �� IEC �� 10 �A � 20 �A �� , �� . E�� .

K 3c

S�� DPS �� C�� L� �� F�� . U�� .

K 3c

C�� DPS �� L� �� . �� : •

L�� .

•

L� �� . �� .

•

S� �� ATP/EMTP �� , ��

�� .

K 3c

M��

K 3c

M��

K 3c

M��

K 3c

M��

COORDINACI�N DE AISLAMIENTO METODOLOG�A

C�� A�� IEC 60071�2 L� �� . 1. D�� (U rp ) 2. D�� (U cw ) 3. D�� (U rw ) 4. D�� ( U w )

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U rp S��

U rp ( p − e ) Falla = Tierra

U s

3

× Kg

U rp ( p − e )Rechazo =

Carga

U s

3

×K

U rp ( p − p ) Rechazo = U s × K d Carga

{

U rp ( p − e )Temporal = max U rp ( p − e ) Falla ,U rp ( p − e ) Rechazo Tierra Carga U rp ( p − p )Temporal = U rp ( p − p ) Rechazo Carga

}

d

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U rp S��

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U rp S��

1.25 × U e 2 − 0.25 método pico por fase  U et =   1.13 × − 0.13 método pico por caso U   e2  . × p 2 − . m o o p co por ase  U  pt =   1.13 × U  p 2 − 0.24 método pico por caso 

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U rp S��

U et

et

Energización extremo remoto

Energización extremo local

,

, U pt

pt

Energización extremo remoto

Energización extremo local

A��

A��

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U rp S�� A��

(

)

U et Aplicación = 2 K g − 1 U s Falla

U et Despeje = 2.0 × U s Falla

2 3

2 3

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U rp S�� R��: P�� :

U rp ( p − e )Equipos entrada de la línea

U rp ( p − p ) Equipos entrada de la línea

ps

P�� :

Equipos

U rp ( p − p )Otros

equipos

et Energización

2 × U ps si 2 × U ps < U pt Energización extremo remoto  =  U pt Energización si 2 × U ps > U pt Energización extremo remoto extremo remoto  ps

U rp ( p − e )Otros

ps

extremo remoto  =  si U ps > U et Energización Energización U et extremo remoto extremo remoto 

ps

et Energización

extremo local  =  si U ps > U et Energización Energización U et extremo local extremo local 

2 × U ps si 2 × U ps < U pt Energización extremo local  =  U pt Energización si 2 × U ps > U pt Energización extremo local extremo local 

        

        

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U cw L��

T��

 p − e  U cw   −

 p−e  = U rp   −

× Kc

Kc = 1

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U cw T�� E�� K��

U cw = U rp × K cd

K cd =

U  ps  p e − →  U e 2  f 2 × U  ps  p p − →  U 

     

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U cw T��

 p − e  U cw   Equipos  p − p entrada linea −

U cw 

  p − p Otros equipos

 p −e  = U rp  × K  cd p − p Equipos   entrada linea = U rp 

−

× K  cd p p − Otros   equipos

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U cw T�� U cw

Frente rápido

=

. x erno max p − e, p − p s mu ac n o

U��: A:

�: L:

�1:



 A. Interno max ( p − e, p − p ) simulación o fórmula  U cw = U  pl +

U��:

rmu a

T�� , �V N�� , F�� T�� F.2 �� IEC 60071�2 �� , �V N�� , (��1) S�� , �� : L��

A

L

⋅

n Lsp + La �2: �3:

�4: L��: L�:

R�: R��:

L�� , � L�� , � L�� L�� , � S�� , L�=R�/R�� T�� , ��/�� T��

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U  RW L�� : K�: F�� K�: F��

U rw = U cw × K s × K a 1.05 A. Externo  K s =   1.15 A. Interno  

Ka = e

 H    8150 

m

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U  RW E� �� : 1 �� D� �� F�� 9 �� 1 P�� , �� , �� 0.5 � 0.7 ��.

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U  RW T�� A�� E��

 p − e  U rw   p p −  Temporal A. Externo

 I��

rw

−e

 p−e  = U cw  × Ks × Ka  Externo  p − p Temporal



 p − p Temporal A. Interno

=

 cw

−e



 p − p Temporal

×

sInterno

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U  RW T�� E�� , A��

 p − e   línea  p − p  Entrada A. Externo

= U cw 

 p − e   −

= U cw 

U rw 

 p −e  m → p −e  × K × K   sExterno a  m → p − p  p − p Entrada  Línea

O�� A��

 p−e   −

U rw 

A. Externo

A��

× Ks

Externo

equipos

 p − e   p−e  U = × K s cw    Interno p p p p − − Otros equipos Otros  A. Interno  equipos

U rw 

m → p −e   −

× Ka 

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U  RW T�� A��

U rw ( p − e, p − p )Frente rápido = U cw ( p − e, p − p )Frente rápido × K s A. Externo

A. Externo

Externo

× K a ( m = 1)

A � ��

U rw ( p − e, p − p ) Frente rápido = U cw ( p − e, p − p )Frente rápido × K s A. Interno

A. Interno

Interno

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U W P�� R�� I ��

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U W T�� SDW R�� I  p − e 

E�� Uw  Entrada linea p p −  A. Externo A�� SDW

 0.6 + U rw   p −e   8500  = U rw  ×  Entrada linea   p p U −   A. Externo  0.6 + rw  Frente lento 12700   limpieza → 0.6

O��

 p − e  w

equipos  p − p Otros A. Externo SDW

 p −e  rw

equipos  p − p  Otros A. Externo  0.6 + U rw  Frente lento 12700  

limpieza → 0.6

A��

=

 0.6 + U rw   8500 

 p − e   equipos  p − p Otros A. Interno

Uw 

SDW

 Liquido → 0.5   p −e   Solido 0.5  = U rw  × →    Otros equipos  p − p A. Interno  GIS → 0 7  F t l t  

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U W

S��

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U W T�� LIW R�� I E�� A��

 p − e 

Uw 

 linea  p − p Entrada A. Externo LIW

1.05 + U rw   6000  = U rw  ×    linea  p − p Entrada A. Externo 1.05 + U rw  Frente lento 9000   limpieza → 1.3

O�� A��

 p − e   equipos  p − p Otros .

Uw 

LIW

A��

 p−e 

 1.05 + U rw   p−e   6000  = U rw  ×    equipos U rw  p − p Otros . .

 p − e   equipos  p − p Otros A. Interno

Uw 

LIW

Frente lento

9000 limpieza → 1.3

 Liquido → 1.1  p−e    = U rw  Otros equipos ×  Solido → 1.0   p − p A. Interno   Frente lento  GIS → 1.25 

K c

C�� A�� IEC 60071�2 D�� U W P�� R�� II ��

K c

C�� A�� IEC 60071�2 E��

C�� A�� IEC 60071�2

Se presentó falla en los transformadores B1 y B2 de la subestación Zarzal al parecer por una sobretensión, a continuación se da la información detallada de la subestación.

C�� A�� IEC 60071�2 ��

L� �� Z�� 750 � �� 20 ��/�V

C�� A�� IEC 60071�2 Datos del sistema en 115 kV La subestación es de tipo barra sencilla y cuenta con dos campos de línea y dos campos de transformación. Los datos de cortocircuito de las subestaciones que alimentan la subestación Zarzal se muestran en la Tabla 1

Subestación Datos

Ocoa

Villa

Icc3f

1.442

4.589

Icc1f

1.854

5.896

R0

0.5653

0.2656

X0

11.389

5.4708

R1

14.939

0.9537

X1

44.1529

16.39

Tipo sistema

Y sólidamente aterrizado

C�� A�� IEC 60071�2 Datos de líneas 115kV

nea

arza - coa

Longitud

arza -

10 km

a

50 km

Cable de fase

ACSR 397.5

φ=20.472 mm Ω/km=0.14

ACSR 605

φ=24.206 mm Ω/km=0.0925

Cable de guarda

Alumoweld 7N 8

φ=9.78 mm Ω/km=1.463

Alumoweld 7N 8

φ=9.78 mm Ω/km=1.463

Fase 1 X, Y

2

19

-3

18

Fase 2 X, Y

2

15.5

0

18

Fase 3 X, Y

-2

15.5

3

18

Guarda 1

0

22

-1.5

20.5

Guarda 2

NA

NA

1.5

20.5

°

°

C�� A�� IEC 60071�2 Datos de transformadores

Tensión

kV

Conexión Potencia

MVA

Z pu Sbase MVA BIL Aislamiento a frecuencia industrial corta duración

115

34.5

13.8

115

34.5

13.8

YN

Yn0

d11

D

Yn5

Yn5

40

40

4.65

30

15

20

HM

ML

HL

HM

ML

HL

13.30%

4.20%

20.70%

4.74%

1.81%

9.64%

550

200

110

550

200

110

230

70

34.5

230

70

34.5

C�� A�� IEC 60071�2 Datos del sistema en 115 kV

cable ACSR 795 que tiene un diámetro de 28.94 mm y 0.0696 Ω /km. La separación de fases es de 2.5 m. El barraje se encuentra a una altura de 8 metros.

C�� A�� IEC 60071�2 Datos del sistema en 34.5 kV El sistema en 34.5 kV es alimentado por el transformador B1 y suple una subestación de carga ubicada a 7 km, la carga máxima es de 25 MW, la salida del transformador usa cable ACSR 605 con φ=24.206 mm y Ω /km=0.0925. La distancia entre fases es de 600 mm. La distancia entre el transformador y la estructura de salida de línea es de 30 metros. La línea está construida con cable ACSR 266.8 φ=16.29 mm y Ω /km=0.209 para fase y ACSR 1/0 φ=10.11 mm y Ω /km=0.522 para el cable de guarda, la configuración es horizontal con cable de guarda al centro, separación 1000 mm y el cable de guarda esta 1.5 m por encima de los conductores de fase. La altura de los cables de fase es de 12 metros.

C�� A�� IEC 60071�2 Datos del sistema en 13.8 kV El sistema en 13.8 kV es alimentado por el transformador B2 y suple varios circuitos de distribución con lon itudes menores a 2.5 km la car a máxima son 10 MW. La salida del transformador se hace con cable aislado 500 kCM 15 kV (ver Tabla 4) y tiene una longitud de 50 metros hasta la celda del interruptor, de la celda del interruptor a la salida de línea el cable es de 15 metros.

La línea típica está construida con cable ACSR 266.8 φ=16.29 mm y Ω /km=0.209 para fase y ACSR 1/0 φ=10.11 mm y Ω /km=0.522 para el cable de guarda, la configuración es horizontal con cable de guarda, separación 700 mm,

C�� A�� IEC 60071�2 Disposición Física

Distancias 115kV

C�� A�� IEC 60071�2

C�� A�� IEC 60071�2 DPS existentes

Datos

115 kV

Referencia 3EP2 096-2PN r Uc 77 In 10 NPR 221 NPM 181 Clase DL 2 kJ/KV 5 Altura mm 1465 Curva -177 1 kA 181 3kA (2kA) 190 5kA 208 10kA 221 15kA -20kA 245

34.5 kV

13.8 kV

ND

ND

24 10 71 58.9 2 5 705

9.6 5 34.9 27.3 2 2.2 200

-56.8 58.9 -66.7 71 -79.5

. 26.2 27.8 30.4 32 34.9 37.8 41

C�� A�� IEC 60071�2 Hipótesis de la falla

parte de personal técnico, se plantea la siguiente hipótesis a la falla de los transformadores B1 y B2. Se presume que ocurrió una descarga atmosférica en un circuito de 13.8 kV del transformador B2, a partir de la información verbal y la evidencia en la operación del relé de sobrecorriente asociado, quien detectó y despejó la falla.

Se presume que esta descarga causó un sobrevoltaje transitorio, que afectó el aislamiento de los transformadores B1 y B2, causando algún tipo de daño al interior de estos. El daño interno de los transformadores B1 y B2, se evidencia en que se presentó falla en ambos, después de ocurrida la falla de un circuito en 13.8 kV.

Coordinacion de Aislamiento y DPS M2

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