Anexos Reles.docx

ANEXO A: RELÉS DE PROTECCIÓN A.1: DESCRIPCIÓN GENERAL DEL RELÉ SR750 El relé digital 750/760 es un relé orientado a la protección y el control de la gestión de alimentadores de distribución y cuya vista frontal se presenta en la figura A.1. Proporciona funciones de protección integral para los alimentadores y copias de seguridad de protección para barras, transformadores y líneas de transmisión. Básicamente, el relé 750/760 tiene dos elementos TOC (time overcurrent), que además incorpora dos elementos de sobrecorriente comúnmente utilizados para la protección primaria y copia de seguridad. Cada elemento TOC tiene las siguientes características programables: 

Captura nivel actual de operación, alarma o de control



Elección de 15 formas de curvas (incluyendo Flex Curves) con deferentes curvas de tiempo de operación.



Características de tiempo de reposición instantánea o lineal



Restricción de voltaje

Figura A.1: Vista frontal del relé SR 750/760 Dentro de las potencialidades del relé, este tiene la posibilidad de habilitar distintas familias de curvas de operación, estas son: 

Curva

ANSI:

Extremadamente

inversa,

Muy

inversa,

Normalmente

Moderadamente inverso y de Tiempo definido. 

Curva IEC: Curva A (BS142), Curva B (BS142), Curva C (BS142) y Short inversa.



Curva IAC: Extremadamente inversa, Muy inversa, Inversa y Short inversa.



Curva Custom: FlexCurve™A y FlexCurve™B.

1

inverso

Al considerar las potencialidades de protección que es posible habilitar, con la tabla A.1. Se describen las distintas funciones disponibles en el relé. Tabla A.1: Funciones de protecciones disponibles en el relé SR 750/760

En relación con las características de la curva de operación, se destacan: 

Curva de tiempo definido

Las curvas de tiempo definido operan tan pronto como se supera el nivel de activación durante un período específico de tiempo. La curva base de tiempo definido tiene un retraso de 0.1 segundos y el ajuste de las curvas de tiempo de operación consideran un rango de 0.00 a 10.00 segundos en pasos de 0.01. 

Curvas ANSI

Las formas de la curva de sobrecorriente de tiempo ANSI se ajustan a los estándares de la industria y al ANSI C37.90, distinguiéndose curvas extremadamente inversa, muy inversa y moderadamente inversas. Las curvas ANSI se derivan de la siguiente fórmula:

𝑇 =𝑀× 𝐴+ (

𝐵 𝐷 𝐸 + 2+ 3 𝐼 ( ⁄𝐼 ) − 𝐶 𝑃𝑈 ((𝐼⁄𝐼 ) − 𝐶) ((𝐼⁄𝐼 ) − 𝐶) 𝑃𝑈 𝑃𝑈 )

Donde: T = tiempo de operación (segundos) 2

M = curva de tiempo de operación. I = entrada de corriente Ipu = Corriente pickup Las constantes A, B, C, D, E dependen del tipo de curva de operación, las que se especifican en la tabla A.2. Tabla A.2: Constantes de curva ANSI A

B

C

D

E

ANSI Extremadamente inversa

0,0399

0,2294

0,5

3,0094

0,7222

ANSI Muy inversa

0,0615

0,7989

0,34

– 0,2840

4,0505

ANSI Normalmente Inversa

0,0274

2,2614

0,3

– 4,1899

9,1272

ANSI moderadamente inverso

0,1735

0,6791

0,8

– 0,0800

0,1271

Forma de curva ANSI

En la tabla A.3 resumen algunos tiempos de operación obtenidos mediante las ecuaciones de las curvas ANSI. Tabla A.3: Tiempos de operación de curva ANSI (en segundos)

De la gran variedad de funciones de protección del relé SR 750/760 destacan: 3



Protección de fase con retardo e instantánea.



Protección de neutro con retardo e instantánea.



Protección de tierra con retardo e instantánea.

Además, incluye función de protección direccional de fase y residual, protección de tensión y frecuencia, así como la posibilidad de habilitar un control de factor de potencia a través de dos etapas de banco de condensadores. A.2: DESCRIPCIÓN GENERAL DEL RELÉ SR469 El relé de protección de motores 469 (figura A.2) está pensado para la protección de motores de media y alta potencia y equipos asociados. Se han integrado la protección de motor, diagnóstico de fallas, medida de potencia y funciones de comunicación en un equipo completo.

Figura A.2: Vista frontal del relé SR 469 El fundamento del SR469 es el modelo térmico. Además de los elementos de protección de intensidad, dispone de entradas de RTD para protección de temperatura del estator y los rodamientos. Las entradas de tensión proporcionan los elementos de protección de tensión y potencia. Dispone de entradas de transformadores de intensidad de fase para protección diferencial de fase. Todos los elementos de protección están incluidos en el relé y pueden ser habilitados. Este diseño hace sencilla la programación. El SR469 tiene funciones de monitorización y medida completas. Un registro de sucesos guarda 40 registros etiquetados en tiempo. La captura de oscilografía de hasta 64 ciclos permite al usuario seleccionar los ciclos pre-falla y pos-falla. También proporciona completa medida. El SR469 detecta el tiempo de aceleración, la intensidad de arranque y capacidad térmica requerida durante el arranque del motor. Si la carga del motor durante el arranque es relativamente 4

constante, estos valores aprendidos pueden usarse para ajustar con precisión la protección de aceleración. El SR469 puede también detectar la carga media del motor durante un periodo. Dispone de una herramienta de simulación para probar el relé sin entrada externa. La función fundamental de protección del SR469 es el modelo térmico, el cual consiste de 4 elementos clave, estos son: 

Curva de sobrecarga



Desequilibrio



Compensación de motor caliente/frio



Constante de enfriamiento del motor

La Curva de Sobrecarga del SR469 puede tomar uno de tres formatos: estándar, usuario o curvas dependientes de la tensión. Para cualquier tipo de curva el relé 469 guarda la memoria térmica en un registro de capacidad térmica que se actualiza cada 0.1 segundos. El arranque por sobrecarga determina el comienzo de la curva de sobrecarga de funcionamiento. Las curvas de sobrecarga estándar presentan un valor multiplicador (lever) de 1 a 15, según se presenta en la figura A.3.

Figura A.3: Curvas de sobrecarga estándar del 469 5

La curva de sobrecarga normal viene dada por la siguiente ecuación:

Time− To− Trip =

Curve− multiplier × 2.2116623 0.025303373 × (Pickup − 1)2 + 0.050547581 (Pickup − 1)

Donde: Time_-To_-Trip = Tiempo de operación Curve_ multiplier = Multiplicadores de curva normal En la tabla A.4 resumen algunos tiempos de operación obtenidos mediante la ecuación de la curva de sobrecarga normal. Tabla A.4: Curvas de sobrecarga normales del SR469

Pickup 1.01 1.05 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 10.00 15.00

x1 4353.6 853.71 416.68 198.86 126.80 91.14 69.99 42.41 29.16 21.53 16.66 13.33 10.93 9.15 7.77 6.69 5.83 5.12 4.54 4.06 3.64 2.99 2.50 2.12 1.82 1.58 1.39 1.39 1.39

x2 8707.2 1707.4 833.36 397.72 253.61 182.27 139.98 84.83 58.32 43.06 33.32 26.65 21.86 18.29 15.55 13.39 11.66 10.25 9.08 8.11 7.29 5.98 5.00 4.24 3.64 3.16 2.78 2.78 2.78

x3 13061 2561.1 1250.0 596.58 380.41 273.41 209.97 127.24 87.47 64.59 49.98 39.98 32.80 27.44 23.32 20.08 17.49 15.37 13.63 12.17 10.93 8.97 7.49 6.36 5.46 4.75 4.16 4.16 4.16

x4 17414 3414.9 1666.7 795.44 507.22 364.55 279.96 169.66 116.63 86.12 66.64 53.31 43.73 36.58 31.09 26.78 23.32 20.50 18.17 16.22 14.57 11.96 9.99 8.48 7.29 6.33 5.55 5.55 5.55

MULTIPLICADORES DE CURVA NORMAL x5 x6 x7 x8 x9 x 10 x 11 21768 26122 30475 34829 39183 43536 47890 4268.6 5122.3 5976.0 6829.7 7683.4 8537.1 9390.8 2083.4 2500.1 2916.8 3333.5 3750.1 4166.8 4583.5 994.30 1193.2 1392.0 1590.9 1789.7 1988.6 2187.5 634.02 760.82 887.63 1014.4 1141.2 1268.0 1394.8 455.68 546.82 637.96 729.09 820.23 911.37 1002.5 349.95 419.94 489.93 559.92 629.91 699.90 769.89 212.07 254.49 296.90 339.32 381.73 424.15 466.56 145.79 174.95 204.11 233.26 262.42 291.58 320.74 107.65 129.18 150.72 172.25 193.78 215.31 236.84 83.30 99.96 116.62 133.28 149.94 166.60 183.26 66.64 79.96 93.29 106.62 119.95 133.27 146.60 54.66 65.59 76.52 87.46 98.39 109.32 120.25 45.73 54.87 64.02 73.16 82.31 91.46 100.60 38.87 46.64 54.41 62.19 69.96 77.73 85.51 33.47 40.17 46.86 53.56 60.25 66.95 73.64 29.15 34.98 40.81 46.64 52.47 58.30 64.13 25.62 30.75 35.87 41.00 46.12 51.25 56.37 22.71 27.25 31.80 36.34 40.88 45.42 49.97 20.28 24.33 28.39 32.44 36.50 40.55 44.61 18.22 21.86 25.50 29.15 32.79 36.43 40.08 14.95 17.94 20.93 23.91 26.90 29.89 32.88 12.49 14.99 17.49 19.99 22.48 24.98 27.48 10.60 12.72 14.84 16.96 19.08 21.20 23.32 9.11 10.93 12.75 14.57 16.39 18.21 20.04 7.91 9.49 11.08 12.66 14.24 15.82 17.41 6.94 8.33 9.71 11.10 12.49 13.88 15.27 6.94 8.33 9.71 11.10 12.49 13.88 15.27 6.94 8.33 9.71 11.10 12.49 13.88 15.27

6

x 12 52243 10245 5000.2 2386.3 1521.6 1093.6 839.88 508.98 349.90 258.37 199.92 159.93 131.19 109.75 93.28 80.34 69.96 61.50 54.51 48.66 43.72 35.87 29.98 25.44 21.86 18.99 16.65 16.65 16.65

x 13 56597 11098 5416.9 2585.2 1648.5 1184.8 909.87 551.39 379.05 279.90 216.58 173.25 142.12 118.89 101.05 87.03 75.79 66.62 59.05 52.72 47.36 38.86 32.48 27.55 23.68 20.57 18.04 18.04 18.04

x 14 60951 11952 5833.6 2784.1 1775.3 1275.9 979.86 593.81 408.21 301.43 233.24 186.58 153.05 128.04 108.83 93.73 81.62 71.75 63.59 56.77 51.01 41.85 34.97 29.67 25.50 22.15 19.43 19.43 19.43

x 15 65304 12806 6250.2 2982.9 1902.1 1367.0 1049.9 636.22 437.37 322.96 249.90 199.91 163.98 137.18 116.60 100.42 87.45 76.87 68.14 60.83 54.65 44.84 37.47 31.79 27.32 23.74 20.82 20.82 20.82

NOTA: para valores de pickups mayores a 8.0, es usado el tiempo disparo para pickup 8.0. Esto previene que la curva de sobrecarga actúe como un elemento instantáneo. La función de Desequilibrio contempla la protección del motor frente a la presencia de intensidad de secuencia negativa.

La intensidad de secuencia negativa, puede inducir una tensión en el rotor que puede producir una intensidad elevada en el rotor. Esto puede causar un aumento significativo del calentamiento del rotor. Este sobrecalentamiento no se detecta en las curvas de límite térmico proporcionadas por el fabricante, ya que estas curvas suponen un sistema perfectamente equilibrado y el diseño del motor que resulta de corrientes de secuencia positiva.

Es así que el relé SR469 mide el desequilibrio como la relación entre la intensidad de la secuencia negativa y la de secuencia positiva. El modelo térmico se corrige para reflejar el calentamiento adicional causado por la intensidad de secuencia negativa cuando el motor está funcionando. La corrección debida a la secuencia negativa puede ajustarse a través de un factor k de corrección por desequilibrio, según se presenta en la figura A.4.

Figura A.4 Factor de corrección por desequilibrio El SR469 contiene una alta gama de protecciones propias, que se pueden habilitar individualmente y elementos de control como se detalla en la tabla A.5.

7

Tabla A.5: Funciones de protección del relé SR 469 ANSI

TRIP ALARM

51 86

Sobrecarga Bloqueo por sobrecarga Tiempo de arranque y tiempo entre arranques 66 Bloqueo del rearranque Cortocircuito y respaldo del cortocircuito 50 Bloqueo mecánico 37 Mínima intensidad/mínima potencia 46 Desequilibrio de intensidades 50G/51G Falta a tierra y respaldo de falta a tierra Diferencial 87 Aceleración 49 RTD del estator RTD de los rodamientos Otras RTD y RTD ambiente 38 Alarma temperatura RTD Baja RTD 27/59 Mínima/máxima tensión 47 Inversión de fase Frecuencia 81 Potencia reactiva Factor de potencia Entrada analógica Alarma demanda: A, kW, kVAR, kVA. Autochequeo del SR469. 55/78 Supervisión de la bobina de disparo Contactor Fallo del interruptor Entrada remota Entrada de velocidad y disparo por tacómetro Entrada de deslastre de cargas 14 Entrada de presión Entrada de vibración 19 Arranque a tensión reducida Secuencia incompleta 48 Arranque/paro remoto Par

X

X

BLOCK CONTROL START X X X X

X X X X X X X X X X

X X X X X X

X X X X

X X X X X X

X X X X X X X X X

X X X X X X

X

X X X X X X X X X X

X

X

X

X X X

X X

X X X

X

X X

X X

X

X

X

Con referencia a la tabla A.5, se identifican cuatro relés de salida, los que se describen a continuación: 8



DISPARO (TRIP): El relé de disparo debe ser alambrado de tal forma que el motor es desconectado cuando las condiciones lo estipulen.



ALARMA (ALARM): El relé de alarma debe conectarse al anunciador correspondiente o aparato de monitoreo.



BLOQUEO DE ARRANQUE (BLOCK START): El relé de bloqueo de arranque debe ser alambrado en serie con el pulsador (pushbutton) de arranque, en una configuración de interruptor o de contactor, a fin de prevenir la puesta en marcha del motor.



CONTROL (CONTROL): El relé de control operará si cualquiera de los diagnósticos del SR469 detecta una falla interna o en pérdida de potencia de control.

A.3: Descripción General del Relé IAC51B El relé IAC51B de General Electric que se muestra en la Figura A.5 es un dispositivo de CA monofásico, operado por corriente, con características inversas de tiempo/corriente. Se utilizan para proteger los sistemas de distribución de energía comercial, industrial y de servicios públicos contra fallas multifase o de falla a tierra.

Figura A.5: Vista frontal del relé IAC51B El relé IAC51B es de tipo disco de inducción con espiras en cortocircuito. El disco del relé está montado sobre un eje que es retenido por un resorte espiral cuya tensión puede regularse, permitiendo el ajuste de corriente mínima de operación. El contacto móvil está sujeto al disco de modo que gira junto con éste y cierra su circuito a través del espiral. El contacto fijo está montado sobre la armazón metálica del relé; el torque de operación es producido por la unidad electromagnética y en frente de ésta se encuentra ubicado un imán permanente que actúa como freno para el disco, una vez que éste se encuentra en movimiento, sustituyendo en cierta forma al resorte espiral, que en estas condiciones prácticamente no tiene ningún efecto. La posición de 9

reposo del disco está definida por un tope movible que permite variar la separación inicial entre los contactos fijo y móvil, los cuales determinan un ángulo β entre sí. El ajuste de la separación de los contactos, es decir del ángulo β (Figura A.6), se acostumbra denominarlo “LEVER”. Las distintas posiciones dan origen a una familia de curvas de tiempos de operación del relé que pueden ser seleccionadas por medio de una rueda numerada o dial de tiempo (time dial) que va desde 0,5 a 10 en los relés Americanos y desde 0,1 (0,05) a 1 en los Europeos. La corriente de operación del relé se ajusta utilizando la toma o tap adecuado de la unidad electromagnética. La posición del imán permanente también es posible de ajustar e influye sobre la curva de operación.

Figura A.6: Esquema del elemento comparador de un relé tipo espira en cortocircuito Los pickups para la unidad de sobrecorriente de tiempo se muestran en la Tabla A.6. Tabla A.6: Pickup unidad de sobrecorriente FREQUENCY CYCLES

RELAY IAC51B AND IAC52B

50

PICKUP RANGE, AMPERES MAIN (TIME) INSTANTANEOUS UNIT UNIT 0.5 - 4.0 0.5 - 4.0 2.0 - 16.0 2.0 - 16.0 10.0 - 80.0 20.0 - 160.0

Los Taps disponibles de la unidad de sobrecorriente de tiempo se muestran en la Tabla A.7. Tabla A.7: Taps unidad de sobrecorriente RANGE, AMPERES 0.5 - 4.0 2.0 - 16.0

TAPS AVAILABLE (AMPERES) 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 ,4.0 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 12.0, 16 10

Los pickups térmicos de un segundo se enumeran en la Tabla A.8 Tabla A.8: Pickups térmicos de un segundo TIME OVERCURRENT UNIT (AMPS)

ONE SECOND RATING (AMPS)

K

0.5 - 4.0 2.0 - 16.0

70.0 260.0

4,900.0 67,600.0

Para pickup de menos de un segundo, el pickup se puede calcular de acuerdo con la fórmula K I=√ T Donde T es el tiempo, en segundos, que fluye la corriente, y K es un factor que depende tanto del diseño como el ajuste del relé. Los pickups continuos de las unidades de sobrecorriente se muestran en la tabla A.9. Tabla A.9: Pickups continuos de tiempo 0.5 - 4.0 AMP RANGE 0.5 0.6 0.7 TAP 1.6 1.8 2.0 RATING 2.0 - 16.0 AMP RANGE

0.8 2.1

1.0 2.3

1.2 2.7

1.5 3.0

2.0 3.5

2.5 4.0

3.0 4.5

4.0 5.0

2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 16 TAP RATING 8.0 9.0 10.0 12.0 14.0 15.0 16.0 17.5 20.0 20.0 20.0

A continuación en la figura A.7, se presentan las curvas de operación del relé IAC51B.

11

Figura A.7: Características de tiempo / corriente de los relés de 50 Hz tipos IAC51 de la serie La unidad instantánea tiene una bobina de doble tap para operar en uno de los dos rangos. Cualquier configuración obtenida en el rango inferior (conectada en serie) se duplica, y dentro de ± 10%, cuando la unidad está conectada para operación de rango alto (conectada en paralelo). La unidad instantánea tiene un pickup continuo de 1.5 veces el ajuste mínimo, con un máximo de 25 amperes. Ejemplo: la unidad instantánea de 2.0-16.0 amperes, cuando se configura en el rango bajo (2.0-8.0 amperes) tiene una pickup continuo de 3.0 amperes, y cuando se conecta para operación de rango alto (4.0-16.0 amperes) tiene un pickup continuo de 6.0 amperes. Los pickups continuos y de un segundo para la unidad instantánea se muestran en la Tabla A.10. 12

Tabla A.10: Pickups continuos y de un segundo para la unidad instantánea RANGE 0.5 - 4.0 2.0 - 16.0 10.0 - 80.0 20.0 - 160.0

CONNECTIONS

**

0.5 - 2.0 1.0 - 4.0 2.0 - 8.0 4.0 - 16.0 10.0 - 40.0 20.0 - 80.0 20.0 - 80.0 40.0 - 160.0

S P S P S P S P

CONNECTIONS RATING 0.75 1.5 3.0 6.0 15.0 25.0 25.0 25.0

* ONE SECOND 25.0 50.0 130.0 260.0 400.0 600.0 600.0 600.0

K 625 2,500 16,900 67,600 160,000 360,000 360,000 360,000

NOTA: ** S = conectado Serie, P = conectado paralelo *Se pueden aplicar corrientes (I) más altas por períodos de tiempo (T) más cortos de acuerdo con la fórmula K I=√ T Donde T es el tiempo, en segundos, que fluye la corriente, y K es un factor que depende tanto del diseño como el ajuste del relé. En la figura A.8, se presentan la curva de operación de la unidad instantánea del relé IAC51B.

Figura A.8: Características tiempo/corriente de la Unidad Instantánea 13

A.4: Descripción General del Relé IAC53 El relé de Tipo 1AC53 de General Electric que se muestra en la Figura A.9 es un relé de sobrecorriente de tiempo con una característica de tiempo muy inverso. Se emplean para proteger contra sobrecorriente en circuitos monofásicos y polifásicos.

Figura A.9: Vista frontal del relé IAC53 La unidad de inducción es la unidad básica en todos los relés tipo IAC. Estas unidades son del tipo de construcción de disco de inducción. El disco es accionado por una bobina de operación actual en un imán en U laminado. El eje del disco transporta el contacto móvil que completa la alarma o el circuito de disparo cuando toca el contacto fijo o los contactos. El eje del disco está sujeto por un resorte en espiral para proporcionar la corriente de cierre de contacto adecuada y su movimiento es retardado por un imán permanente que actúa sobre el disco para dar el retardo de tiempo correcto. La posición de reposo del disco está definida por un tope movible que permite variar la separación inicial entre los contactos fijo y móvil, los cuales determinan un ángulo entre sí. El ajuste de la separación de los contactos se denomina “LEVER”. Las distintas posiciones dan origen a una familia de curvas de tiempos de operación del relé que pueden ser seleccionadas por medio de una rueda numerada o dial de tiempo (time dial) que va desde 0,5 a 10. La corriente de operación del relé se ajusta utilizando la toma o tap adecuado de la unidad electromagnética. La posición del imán permanente también es posible de ajustar e influye sobre la curva de operación. La unidad de inducción es la unidad principal en todos los relés de Tipo IAC, proporciona las características de retardo de tiempo muy inverso del relé y hace sonar una alarma o dispara los interruptores para sobrecargas que hacen que cierre sus contactos. 14

Los pickups para la unidad de sobrecorriente de tiempo se muestran en la Tabla A.11. Tabla A.11: Pickup unidad de sobrecorriente FREQUENCY CYCLES

RELAY IAC53B IAC54B

AND

50/60

PICKUP RANGE, AMPERES MAIN (TIME) INSTANTANEOUS UNIT UNIT 0.5 - 4.0 0.5 - 4.0 1.5 - 12.0 2.0 - 16.0 2.0 - 16.0 10.0 - 80.0 20.0 - 160.0

Los Taps disponibles de la unidad de sobrecorriente de tiempo se muestran en la Tabla A.12. Tabla A.12: Taps unidad de sobrecorriente RANGE, AMPERES 0.5 - 4.0 1.5 - 12.0 2.0 - 16.0

TAPS AVAILABLE (AMPERES) 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 ,4.0 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 10.0, 12.0 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 12.0

Los pickups térmicos de un segundo se enumeran en la Tabla A.13 Tabla A.13: Pickups térmicos cada un segundo TIME OVERCURRENT UNIT (AMPS)

ONE SECOND RATING (AMPS)

K

0.5 - 4.0

140.0

19,600.0

1.5 - 12.0

260.0

67,600.0

2.0 - 16.0

260.0

67,600.0

Para pickups de menos de un segundo, el pickups se puede calcular de acuerdo con la fórmula

K I=√ T Donde T es el tiempo, en segundos, que fluye la corriente, y K es un factor que depende tanto del diseño como el ajuste del relé. Los pickups continuos de las unidades de sobrecorriente se muestran en la Tabla A.14

15

Tabla A.14: Pickups continuos del tiempo de las unidades de sobrecorriente 2.0 - 16.0 AMP RANGE TAP 2.0 2.5 RATING 10.0 12.0 1.5 - 12.0 AMP RANGE TAP 1.5 2.0 RATING 10.0 11.5 0.5 - 4.0 AMP RANGE 0.6 0.7 0.8 4.5 5.5 5.5

3.0 13.0

4.0 15.0

5.0 16.0

6.0 18.0

7.0 20.0

8.0 20.0

10.0 20.0

12.0 20.0

16 20.0

2.5 13.0

3.0 14.5

4.0 17.0

5.0 19.0

6.0 21.0

7.0 23.0

8.0 23.5

10.0 27.5

12.0 30.5

1.0 6.0

1.2 7.0

1.5 7.5

2.0 9.0

2.5 10.0

3.0 11.0

4.0 13.0

A continuación en la figura A.10, se presentan las curvas de operación del relé IAC53.

Figura A.10: Características de tiempo/corriente de los relés de 50 Hz tipos IAC53 de la serie 800 16

La unidad instantánea tiene una bobina de doble tap para operar en uno de los dos rangos. Cualquier configuración obtenida en el rango inferior (conectada en serie) se duplica, y dentro de ± 3%, cuando la unidad está conectada para operación de rango alto (conectada en paralelo). La unidad instantánea tiene un pickup continuo de 1.5 veces el ajuste mínimo, con un máximo de 25 amperes. Ejemplo: la unidad instantánea de 2.0-16.0 amperes, cuando se configura en el rango bajo (2.0-8.0 amperes) tiene una pickup continuo de 3.0 amperes, y cuando se conecta para operación de rango alto (4.0-16.0 amperes) tiene un pickup continuo de 6.0 amperes. Los pickups continuos y de un segundo para la unidad instantánea se muestran en la Tabla A.15. Tabla A.15: Pickups continuos y de un segundo para unidad instantánea RANGE

CONNECTIONS

0.5 - 4.0 2.0 - 16.0 10.0 - 80.0 20.0 160.0

-

0.5 - 2.0 1.0 - 4.0 2.0 - 8.0 4.0 - 16.0 10.0 - 40.0 20.0 - 80.0 20.0 - 80.0 40.0 - 160.0

** S P S P S P S P

* ONE CONNECTIONS SECOND RATING 0.75 25.0 1.5 50.0 3.0 130.0 6.0 260.0 15.0 400.0 25.0 600.0 25.0 600.0 25.0 600.0

K 625 2,500 16,900 67,600 160,000 360,000 360,000 360,000

NOTA= ** S = conectado Serie, P = conectado paralelo *Se pueden aplicar corrientes (I) más altas por períodos de tiempo (T) más cortos de acuerdo con la fórmula K I=√ T Donde T es el tiempo, en segundos, que fluye la corriente, y K es un factor que depende tanto del diseño como el ajuste del relé. En la figura A.11, se presentan la curva de operación de la unidad instantánea del relé IAC53.

17

Figura A.11: Características tiempo/corriente de la Unidad Instantánea A.5: Descripción General del Relé VAMP 140 El relé VAMP 140 (figura A.12) es un relé de protección de medición de corriente no direccional para la protección por sobrecorriente, cortocircuito y falla a tierra. Este relé cuenta con las siguientes funciones de protección: •

Tres etapas de sobrecorriente

•

Tres etapas de falla de tierra

•

Una etapa de falla a tierra sensible

•

Etapa de desequilibrio actual

•

Protección contra fallas en el interruptor.

Figura A.12: Vista del relé VAMP 140 18

Además, el relé incluye un registrador de perturbaciones y está disponible opcionalmente con una unidad de supervisión de arco. También está equipado con un transductor de medición de corriente, cuya señal de salida se puede conectar a un medidor externo o un sistema SCADA. Las versátiles funciones básicas de protección, la amplia variedad de funciones adicionales y varios protocolos de comunicación disponibles hacen que el relé de sobrecorriente y falla a tierra VAMP 140 sea un relé de protección ideal para plantas de energía y subestaciones, así como para aplicaciones industriales.

La moderna tecnología en asociación con un extenso sistema de autosupervisión y una construcción confiable garantiza una disponibilidad extremadamente alta para el relé de protección VAMP 140. El relé se utiliza para la protección de sobrecorriente y del alimentador de falla a tierra. El relé también se puede utilizar en otras aplicaciones donde se necesita un relé de protección monofásico, bifásico o trifásico.

La unidad de sobrecorriente trifásica comprende tres etapas de sobrecorriente ajustables por separado, es decir, Etapa (I>), Etapa (I>>), Etapa (I>>>). La unidad de sobrecorriente mide la componente de frecuencia fundamental de las corrientes de fase. La Etapa (I>) se puede configurar para el tiempo definido o la característica de operación de tiempo inverso, la Etapa (I>>) y Etapa (I>>>) tienen características de tiempo definidas.

En la tabla A.15 se presentan los parámetros que comprenden las tres etapas de la unidad de sobrecorriente.

19

Tabla A.15: Parámetros de las etapas (I>, I >>, I >>>) de sobrecorriente (50/51) Parámetro: Valor medido

Estableciendo Etapa (I>), valores Etapa (I>>), Etapa (I>>>) Etapa (I>), Etapa (I>>), Etapa (I>>>) curva

Tiempo (I>), Tiempo (I>>), Tiempo (I>>>) k Valores registrados

Valor / unidad:

ILMAX A

Max. valor de las corrientes de fase IL1, IL2, IL3 valores primarios

A

Valor de ajuste en unidades de corriente primaria

pu

Valor de ajuste según el valor unitario. Ajuste realizado en xIn

DT

Charact. Operación/ tiempo definido (Etapa 1)

NI, VI, EI, LTI

Charact. Operación/ tiempo inverso (Etapa 1)

s

Tiempo de operación Multiplicador de tiempo en tiempo inverso (Etapa 1)

SCntr

Lectura de contador de partida (Start)

TCntr

Lectura de contador de operación (Trip)

Tipo 1-N, 2-N, 3-N

Tipo de falla / falla monofásica, por ejemplo: 1-N = falla en la fase L1

1-2, 2-3, 1-3

Tipo de falla / falla de bifásica, por ejemplo: 2-3 = falla entre L2 y L3

1-2-3

Tipo de falla / falla trifásica

pu

Max. valor de la corriente de falla en comparación con In

pu

Valor medio de 1 s de las corrientes de fase de pre-falla IL1 ... IL3

%

Tiempo transcurrido en comparación con el tiempo de operación establecido, 100% = disparo

Flt

Carga

EDly

La etapa de ajuste bajo (Etapa (I>)), de la unidad de sobrecorriente se puede configurar para características de tiempo inverso. Hay disponibles cuatro conjuntos de curvas características según la norma IEC 60255-3 para la etapa de ajuste bajo, es decir: Inversa Normal (NI), Muy Inversa (VI), Extremadamente Inversa (EI) e Inversa a Largo Plazo (LTI). En la figura A.13 se presenta las curvas características de tipo muy inversa. 20

Figura A.13: Curva característica muy inversa (IEC 60255-3) La curva de curvas característica de tipo muy inversa viene dada por la siguiente ecuación: t(s) = 13,5 ×

Donde: t [s] = Tiempo de disparo k = curvas características de operación I = corriente medida I> = ajuste de pickup de corriente 21

K I I>−1

Anexo A.6: Descripción General del Relé Multilin 565 El relé Multilin 565 está diseñado para proporcionar una protección completa y precisa a alimentadores en todas las condiciones de operación. El relé proporciona una protección completa ante sobrecorriente de fase y tierra al monitorear las corrientes de fase de alimentación y las corrientes de tierra, las cuales son detectados por transformadores de corriente. Este relé es ideal para la protección primaria de sistemas de distribución de media y alta tensión

Figura A.14: Vista frontal del relé Multilin 565 El relé 565 monitorea continuamente las corrientes trifásicas y la corriente de tierra en el alimentador a través de sus T/C e inicia una alarma y / u opere el interruptor del alimentador si se eleva por encima del nivel de activación. El ajuste para la fase y la conexión a tierra son independientes entre sí y el tiempo para que se inicie cualquiera de las acciones se basa en la curva de sobrecorriente / tiempo seleccionada y el nivel de sobrecarga, teniendo en cuenta que las sobrecorrientes más pequeñas se pueden tolerar durante períodos más largos que los mayores. El relé 565/575 permite elegir las siguientes curvas: 

Moderadamente inverso.



Inverso normal.



Muy inverso.



Extremadamente inverso.



IEC A, B, C.

Si se pretende utilizar las curvas estándar, para la protección contra sobrecorriente, entonces la forma y el número de la curva deben determinarse e ingresarse en el relé. Para cada forma, hay 22

32 curvas diferentes correspondientes a un dial de tiempo diferente. La selección de la forma de la curva de protección, las recolecciones y el marcado de tiempo se deben determinar a partir de un estudio de coordinación del sistema. Cada tipo de curva viene dada por una ecuación. Los valores de pickup de 1.03 a 20.0 veces la activación (pickup) y las curvas de tiempo de 1 a 32 pueden ingresarse en estas ecuaciones. Es así, que a continuación, se muestra las ecuaciones de las curvas del relé 565. Las siguientes ecuaciones caracterizan las formas de las curvas: Moderadamente inversa, Normal inversa, Muy inversa, Extremadamente inversa. 

Moderadamente inversa (MI). Time Dial − 1 0,1 + (3 − 0,1) × 3121 31 Time Trip = [525 + ]×[ ] 3121 (pickup − 0,8) 525 + (20 − 0,8)



Normal inversa (NI). Time Dial − 1 0,046 + (2,788 − 0,046) × 3245,7 31 Time Trip = [478 + ]×[ ] 3245,7 (pickup − 1) 478 + (20 − 1)



Muy inversa (VI). Time Dial − 1 0,027 + (1,368 − 0,027) × 2041,5 31 Time Trip = [310 + ]×[ ] 2041,5 (pickup − 1) 310 + (pickup − 1)



Extremadamente inversa (EI). Time Dial − 1 0,03 + (0,5 − 0,03) × 17640 31 Time Trip = [110 + ]×[ ] 17640 (pickup − 0,5)2 110 + (20 − 0,5)2

Donde: Time Trip = Tiempo de operación Time Dial = Curvas de tiempo

23

En la tabla A.16 resumen algunos tiempos de operación obtenidos mediante las ecuaciones de las curvas MI, NI, VI, EI. Tabla A.16: Tiempos de operación de curva MI, NI, VI, EI (en segundos)

Pickup

Time Dial 1

2

3

1,03 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50

2.049 1.590 1.211 0.984 0.833 0.725

3.972 3.077 2.344 1.906 1.611 1.402

5.872 4.570 3.479 2.822 2.390 2.080

1,03 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50

7.692 2.334 1.185 0.801 0.609 0.494

22.291 6.827 3.467 2.339 1.782 1.445

37.664 11.260 5.749 3.887 2.952 2.395

1,03 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50

4.422 1.340 0.680 0.460 0.350 0.284

11.497 3.490 1.770 1.198 0.911 0.740

18.513 5.630 2.859 1.933 1.472 1.195

1,03 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50

12.003 9.416 6.913 5.302 4.201 3.403

18.204 14.185 10.402 7.973 6.314 5.128

24.272 18.832 14.003 10.708 8.467 6.827

4

5 6 Moderadamente inversa 7.802 9.752 11.620 6.035 7.533 9.027 4.609 5.749 6.869 3.741 4.668 5.601 3.166 3.943 4.728 2.758 3.435 4.122 Normal inversa 52.012 68.266 84.019 15.830 20.227 24.824 8.031 10.304 12.555 5.434 6.957 8.533 4.122 5.302 6.463 3.340 4.300 5.251 Muy inversa 25.401 33.098 40.454 7.802 9.930 12.136 3.943 5.033 6.136 2.671 3.413 4.153 2.034 2.594 3.157 1.650 2.105 2.558 Extremadamente inversa 30.340 36.408 42.010 23.745 28.743 33.098 17.337 21.005 24.272 13.320 16.063 18.832 10.604 12.701 14.760 8.600 10.304 12.003

Las siguientes fórmulas caracterizan las formas de las curvas IEC. 

IEC A: Time Trip = M ×



0,4 𝐼 0,02 (𝐼 ) −1 𝑃𝑈

IEC B: Time Trip = M ×

13,5 𝐼 (𝐼 ) − 1 𝑃𝑈



IEC C: 24

7

8

9

10

13.485 10.502 8.031 6.501 5.516 4.791

15.384 12.003 9.179 7.430 6.277 5.461

17.337 13.485 10.304 8.338 7.047 6.136

19.162 14.962 11.378 9.256 7.858 6.827

99.295 29.520 14.760 10.021 7.638 6.206

109.225 34.133 17.066 11.620 8.808 7.139

121.361 37.664 19.504 13.160 10.021 8.091

136.531 42.010 21.845 14.760 11.145 9.027

47.489 14.185 7.233 4.876 3.715 3.017

54.613 16.302 8.338 5.630 4.283 3.467

60.681 18.513 9.416 6.350 4.833 3.929

68.266 20.608 10.502 7.093 5.407 4.387

49.648 37.664 28.006 21.417 16.804 13.653

54.613 42.010 31.207 24.272 19.162 15.384

60.681 47.489 35.234 26.640 21.005 17.066

68.266 52.012 39.009 29.520 23.239 18.832

Time Trip = M ×

80 𝐼 2 (𝐼 ) − 1 𝑃𝑈

Donde: Time Trip = Tiempo de operación M = Curvas de tiempo I = Corriente de entrada Ipu = Corriente pickup En la tabla A.17 resumen algunos tiempos de operación obtenidos mediante las ecuaciones de las curvas IEC. Tabla A.17: Tiempos de operación de LAS curvas IEC (en segundos)

M

I/I PU 1,5

2

3

4

0,05 0,10 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

0,860 1,719 3,439 6,870 10,317 13,755 17,194

0,501 1,003 2,006 4,012 6,017 8,023 10,029

0,315 0,630 1,260 2,521 3,781 5,042 6,302

0,249 0,498 0,996 1,992 2,988 3,984 4,980

0,05 0,10 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

1,350 2,700 5,400 10,800 16,200 21,600 27,000

0,675 1,350 2,700 5,400 8,100 10,800 13,500

0,338 0,675 1,350 2,700 4,050 5,400 6,750

0,225 0,450 0,900 1,800 2,700 3,600 4,050

0,05 0,10 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

3,200 6,400 12,800 25,600 38,400 51,200 64,000

1,333 2,667 5,333 10,667 16,000 21,333 26,667

0,500 1,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000

0,267 0,533 1,067 2,133 3,200 4,267 5,333

5 IEC curva A 0,214 0,428 0,856 1,712 2,568 3,424 4,280 IEC curva B 0,169 0,338 0,675 1,350 2,025 2,700 3,375 IEC curva C 0,176 0,333 0,667 1,333 2,000 2,667 3,333

25

6

7

8

9

10

0,192 0,384 0,767 1,535 2,302 3,070 3,837

0,176 0,353 0,706 1,411 2,117 2,822 3,528

0,165 0,330 0,659 1,319 1,978 2,637 3,297

0,156 0,312 0,623 1,247 1,870 2,493 3,116

0,149 0,297 0,594 1,188 1,782 2,376 2,971

0,135 0,270 0,540 1,080 1,620 2,160 2,700

0,113 0,225 0,450 0,900 1,350 1,800 2,250

0,096 0,193 0,386 0,771 1,157 1,543 1,929

0,084 0,169 0,338 0,675 1,013 1,350 1,688

0,075 0,150 0,300 0,600 0,900 1,200 1,500

0,114 0,229 0,457 0,914 1,371 1,829 2,286

0,083 0,167 0,333 0,667 1,000 1,333 1,667

0,063 0,127 0,254 0,508 0,762 1,016 1,270

0,050 0,100 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000

0,040 0,081 0,162 0,323 0,485 0,646 0,808

Anexo B Fusibles

26

Anexo B: Descripción General de fusibles Los fusibles DELTA en fusión R, son usados para proteger motores y controles de motores en media tensión, tienen gran capacidad de limitación en cortocircuito, se clasifican como limitadores. Estos fusibles se fabrican de acuerdo con las recomendaciones de la norma ANSI C37.46. A modo de ejemplo, en la Figura B.1 de muestran las características constructivas de fusibles tipo R para 4,8 kV. El cuerpo de los fusibles esta hecho en fibra de vidrio, lo que les da un alto grado de confiabilidad mecánica y eléctrica, los terminales son tornados asegurando un perfecto cilindrado y contacto, están plateados electrolíticamente obteniendo un excelente contacto en cualquier ambiente, tienen percutor que sobresale 13 mm al estar actuado, con una fuerza inicial de 30 Newton. Los fusibles de tipo IQV fusión R son diseñados para actuar entre 15 a 35 segundos a 100 veces su valor R, de modo que un fusible 4R, actuará en 20 segundos con una corriente de 400 Amperes y un fusible 9R actuará en 20 segundos con una corriente de 900 Amperes.

Figura B.1: Característica constructivas de fusibles tipo R de 4,8 kV. La corriente mínima de fusión es aproximadamente 85 veces el valor R, por ejemplo, un fusible 4R, su mínima corriente de corte es de 340 Amperes.

27

Los fusibles fusión R puede conducir en forma continua los siguientes amperajes 2R – 70 Amp; 3R – 100 Amp; 4R – 130Amp; 6R – 170 Amp; 9R – 200 Amp; 12R – 230 Amp; 18R – 390 Amp y 24R – 450 Amp. Los fusibles IQV rango R se fabrican en dimensiones de 76 mm (3 Pulgadas) de diámetro, en largo de 403 mm para los voltajes de 4.800 y 7.200 Voltios. Los Fusibles en rango R se fabrican en amperaje de: 2R – 3R – 4R – 5R – 6R – 9R y 12R en 4,8KV y 7,2KV en un cilindro. Los fusibles en rango R se fabrican en amperaje de: 18R y 24R en 4,8KV y 7,2KV, en formato de dos cilindros. En la tabla B.1 se entregan los datos de los fusibles que se fabrican para una tensión de 4,8 kV. Tabla B.1: Códigos y datos de fusibles tipo R de 4,8 kV. Código

Rango R

IQV351-2R4K8 IQV351-3R4K8 IQV351-4R4K8 IQV351-5R4K8 IQV351-6R4K8 IQV351-9R4K8 IQV351-12R4K8

2R 3R 4R 5R 6R 9R 12R

I nominal (A) 70 100 130 150 170 200 230

Peso (kg) 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5

Para la selección del fusible, en la figura B.2 se muestran las curvas tiempo-corriente de los distintos fusibles de tipo R para 4,8 kV.

28

Figura B.2: curvas de disparo de fusibles tipo R de 4,8 kV.

Además, de forma complementaria en la figura B.3 se muestra la curva corriente/rango R para los fusible del tipo R para 4,8 kV.

29

Figura B.3: curva corriente/rango R de fusibles tipo R de 4,8 kV.

30