Estabilidad Protecciones

PROTECCIONES CONTRA PROBLEMAS DE ESTABILIDAD

Presentado por:

WILDER QUESADA Mayo de 2009

DEFINICIÓN DE ESTABILIDAD Estabilidad es la capacidad de un sistema de potencia para mantener en equilibrio sincrónico bajo condiciones de operación estable, y para recobrar un estado de equilibrio después de que ha ocurrido un disturbio. La estabilidad se refiere al comportamiento de la solución de las ecuaciones diferenciales no lineales que son usadas para representar el sistema físico de potencia.

FLUJO DE POTENCIA A TRAVÉS DE UNA IMPEDANCIA E’

1

X

E' V Pe = sin δ X 12

V

2 Pe

Pmax

Pe

Pm 0

δ0

π/2

π

δ

ECUACIÓN DE OSCILACIÓN Es la ecuación que determina comportamiento dinámico del generador. Matemáticamente se define como: 2 Hwu d δ = Pmu − Peu 2 wB dt 2

el

CRITERIO DE AREAS IGUALES

. RECIERRE AUTOMÁTICO Características •

Esquema de control para el recierre rápido de los interruptores después de una falla temporal.

•

Restaura el sistema tan rápidamente como sea posible.

•

Requiere de 10 - 30 ciclos a 60Hz para desionizar el camino de la falla.

•

Hace que el sistema permanezca estable y razonablemente bien amortiguado.

EFECTO DEL RECIERRE • Un rápido recierre seguido de la detección y el aclaramiento de una falla es un método que algunas veces es usado para mejorar la estabilidad. • Se debe estudiar muy cuidadosamente antes de tomar una decisión para emplear un recierre automático en el aumento de la estabilidad.

TIPOS DE FALLAS Fallas transitorias : •Flameo en el aislador (despejadas rápidamente y no se repiten, causados por relámpagos, oscilaciones de cables o contacto con objetos extraños).

Fallas semipermanentes : •Pueden despejarse ellas mismas (contacto con ramas de árboles).

Fallas permanentes : •No se despejan y deben repararse (conductor roto).

OPERACIÓN RECIERRE ANTE FALLA TRANSITORIA

OPERACIÓN RECIERRE ANTE FALLA PERMANENTE

DEFINICIONES FUNDAMENTALES • Tiempo de recierre: Es generalmente definido con el tiempo que toma el disyuntor para abrir y cerrar la línea, tiempo medido entre el instante en que el relé energiza el circuito de disparo hasta el instante en que los contactos del disyuntor reacondicionan la línea, este período es la suma del tiempo utilizado por el disyuntor y el tiempo del relé incluyendo además el tiempo muerto. • Tiempo muerto: Es el tiempo entre la extinción del arco y el primer restablecimiento de la corriente de los contactos del polo durante la operación del recierre, el tiempo muerto de la falla es el intervalo durante el cual línea fallada es desenergizada todos los terminales.

DEFINICIONES FUNDAMENTALES • Tiempo de des-ionización: Es la extinción del arco de falla de la línea, necesario para asegurar la dispersión de la ionización del aire de manera que cuando se re-energiza la línea no exista este arco de falla. • Tiempo de disturbio: Es el tiempo entre el inicio de la falla y cerrado exitoso de los contactos del disyuntor, de manera que el recierre sea exitoso.

RECIERRE RAPIDO • •

•

Mejora la estabilidad del sistema. •

Mejora la estabilidad del sistema.

No es prioritario en líneas de poco flujo de •potencia No es prioritario en líneas de poco flujo de potencia de de sincronización entre maquinas, sincronización entre maquinas, porque no producen porque no producen inestabilidad. inestabilidad. •EsEs prioritario en en líneas líneas que estaciones prioritario que conectan conectan estaciones generadoras, porque la salida de uno o mas generadoras, porque la salida de uno o mas generadores se pondrán inestables.

generadores se pondrán inestables.

•

•

El criterio de diseño puede ser diferente dependiendo de la estructura del sistema y la experiencia de criterio de diseño puede ser diferente operación.

El dependiendo de la estructura del sistema y la experiencia de operación.

APLICACIÓN DEL RECIERRE según nivel de tensión Bajos niveles : •La mayoría de los circuitos son radiales y tienen numero limitado de usuarios. •No hay consideraciones por estabilidad debido a que no son generadoras o son de muy pequeña capacidad. •Si se usa el recierre, este debe ser tardado para dar un tiempo de suicheo de apagado.

Nivel de Subtransmisión : •Útil en el mantenimiento del sistema. •En grandes niveles de subtransmisión presenta inconvenientes con los relés de distancia debido a la diferencia en tiempos de despeje.

Nivel EHV : •No presenta mayores inconvenientes. •Mayor atención en el aspecto de estabilidad.

CARACTERISTICAS RECIERRE Numero de recierres : • • •

En nivel EHV el primero es casi siempre exitoso, por lo que no es necesario múltiples recierres. En nivel de subtransmisión 2 o 3 en líneas radiales, y 1 o 2 en líneas de enlace. En nivel de distribución se garantizan múltiples recierres.

Éxito de recierre : • •

Depende en gran parte de la velocidad de disparo. Mejora la estabilidad del sistema y limita el sobresalto

Desionización del arco : • •

No es constante, varia con el voltaje y otros factores. Es indispensable que se permita bastante tiempo para extinguir y enfriar el camino del arco.

FACTORES QUE AFECTAN LOS RECIERRES •

• • • •

Tiempo máximo disponible para la apertura y cerrado del disyuntor sin que halla perdida de sincronismo, este tiempo es en función de la configuración del sistema y la potencia transmitida. Tiempo requerido para la des ionización del arco. Características de las protecciones electricas. Características y limitaciones de los disyuntores. Numero de intentos para el recierre.

RELÉS DE RECIERRE En niveles EHV los interruptores son de dos tipos :

De aceite : •Voltajes aproximados a 300KV. •Pequeño y gran volumen de aceite. •Mecanismo de operación trip-free (paso libre). •Mecanismo de recierre solenoide o neumático.

De descarga de aire : •Para altos voltajes de transmisión. •De cabeza presurizada. •De cabeza no presurizada.

PROTECCION CONTRA PERDIDA DE SINCRONISMO • Protección diseñada para disminuir los daños ante pérdida de estabilidad del sistema. • Detecta condiciones después de una perturbación que podrían causar la separación del sistema en dos partes

PERDIDA DE SINCRONISMO Representación en el plano RX

PERDIDA DE SINCRONISMO

Se puede ver en la figura que el tiempo es medidor desde el punto A hasta el punto B, para determinar si se realiza la operación del relé por pérdida de sincronismo o si no debe operar debido a que es una falla en la línea

TIPOS RELE DE DESBALANCE DE SINCRONISMO • Relé de bloqueo protección de bloqueo: El propósito de la función de bloqueo es la de distinguir una falla a tierra de oscilaciones de potencia y bloquear los relés de distancia y otros tipos de relés durante un estado estable o inestable de oscilaciones de potencia. • Relé de operación de pérdida de sincronismo: El propósito de la función de operación es la de activar las protecciones contra el efecto de pérdida de sincronismo que se presentan en los sistemas de potencia para evitar los daños que se producen.

OBJETIVOS DEL RELE DE DESBALANCE DE SINCRONISMO • Bloquear disparos de relés ante oscilación estable. • Iniciar disparo solo cuando θ = 120°. • Disparar las líneas ante verdadera pérdida de estabilidad. • Controlar separación balanceada (evitar pérdida de cargas innecesarias). • Bloquear disparo ó recierre automático en extremos de línea.

TIPOS DE DETECTORES DE PERDIDA DE SINCRONISMO RELE TIPO MHO

TIPOS DE DETECTORES DE PERDIDA DE SINCRONISMO. “BLINDER”

CONCLUSIONES  Velocidades rápidas de autorecierre son necesarias para conservar la estabilidad en los SEP, pero se debe considerar un tiempo mínimo para garantizar la extinción de arco.  Las características del sistema de potencia definen el modelo de autorecierre a usar para evitar esfuerzos innecesarios en el eje del generador y conservar una buena estabilidad en el sistema.  Los esquemas de protección contra perdida de sincronismo deben identificar los disturbios del sistema que pueden convertirse en inestabilidad. Con el objetivo de determinar el tipo de perturbación antes de ordenar una operación u omisión de disparo.  La pérdida de sincronismo depende del punto de trabajo del generador en la curva de transferencia de potencia y el ángulo de despeje de la falla o que alcance el disturbio para el cual el criterio de las áreas no sobrepase el punto máximo de trabajo y el generador pierda el sincronismo.

GRACIAS