Filosofia de Protecciones v2

1SEPT 2003T.S.U. JAIRO SALAZARBarinas, Febrero 2006

FILOSOFIA DE PROTECCIONES EN LINEAS DE TRANSMISION MULTITERMINALES

Caso: Jusepin 115kV

Autores :

Pedro R. Jiménez G.José R. Castro C.Luis D. Pérez C.


•

OBJETIVOOBJETIVO

Proponer criterios que permitan estandarizar la coordinación y ajuste de las unidades de

protección de las líneas de transmisión multiterminales de PDVSA según la norma

IEEE C37.113 - 1999


Anzoátegui / Monagas

Pta. de Mata – Maturin-

Morichal

• 15 S/E’s Mayores

•250 km Líneas de Transm.

•972 km Líneas de Distrib.

Anaco-San Tomé-Jose-PLC

• 31 S/E’s Mayores

•1718 km Líneas de sub-Transm.

•2086 km Líneas de Distrib.

PDVSA OrientePDVSA OrientePDVSA OrientePDVSA Oriente


Líneas de Transmisión del Distrito Norte (13)

Líneas Multiterminales Jusepín II - Wilpro HP - Jusepín I Línea Furrial - Jusepín II Línea Furrial - Pirital Línea Furrial Amana Línea Amana - Jusepín II Línea Amana - Travieso Línea Muscar - Tejero Línea Travieso - Rebombeo I Línea Travieso - Sta. Barbara Línea Travieso - Tejero Línea Amana - Muscar

DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA ELECTRICODIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA ELECTRICO


CLASIFICACION DE LINEAS DE TRANSMISIONCLASIFICACION DE LINEAS DE TRANSMISION

SIR: Source-to-line impedance ratio

Líneas Cortas ( SIR 4 )

Líneas Medias ( 0.5 < SIR < 4 )

Líneas Largas ( SIR 0.5 )

INFLUENCIA DEL SIR EN EL ESQUEMA DE PROTECCIÓNINFLUENCIA DEL SIR EN EL ESQUEMA DE PROTECCIÓN

Fuente: IEEE C37.113



Source Impedance Ratio (SIR) Source Impedance Ratio (SIR)

p.u. Linea

p.u. Source

XX

SIR

BASE

2BASE

LINEA

30CICLOS SYM CC

BASE

MVAv

)km/(X

MVAMVA

SIR

kmkmLINEALINEA

Ejercicio Académico

Línea 115kV MVABASE = 100 MVAX+

SOURCE = 0,062 p.u.( 1600 MVACC SYM 30CICLOS )X+

LINEA = 0,3584 /km

Llínea < 5.8 km SIR > 4 CORTA

Llínea > 45 km SIR < 0,5 LARGA


LINEAS CORTASLINEAS CORTAS

PROBLEMAS QUE SE PRESENTAN EN LÍNEAS CORTAS (SIR > 4)

Un SIR alto puede conllevar a tener corrientes y voltajes bajos si la alta

relación del SIR se debiera a una gran impedancia fuente más que una baja

impedancia de línea (Característica de Líneas Cortas). Esto puede generar

algunos problemas que comprometen la característica de operación del Relé,

entre estos problemas se encuentran:

Lenta velocidad de operación.

Operación en la dirección de reversa (IZ - V) si V > (IZ).

Incremento de los Errores de los TC’s y de los TP’s.

Problemas al establecer esquemas de Subalcance y Sobrealcance.


LINEAS CORTAS – FUENTE SELLINEAS CORTAS – FUENTE SEL


FUNCION 21

PROTECCIÓN DE LÍNEAS MEDIAS Y LARGASPROTECCIÓN DE LÍNEAS MEDIAS Y LARGAS

Ajuste 85% Zlinea

Retardo 0mseg. Ajustes de zona 1

Ajustes de zona 3

Ajuste La Menor condición de:

100%Zlinea+K2100%Zlinea menor-adyacente,

100%Zlinea+100%Zmenor Tx-adyacente

Retardo La Mayor condición de:

1000ms,

1.1(tdisparo51 al 100%Zmenor Tx-adyacente)+50ms+15ms+35ms

Ajuste La Menor condición de:

100%Zlinea+K250%Zlinea menor-adyacente,

100%Zlinea+50%Zmenor Tx-adyacente

Retardo La Mayor condición de:

250ms

1.1(tdisparo51 al 50%Zmenor Tx-adyacente)+50ms+15ms+35ms

Ajustes de zona 2

NO se recomiendapara líneas cortas


FACTOR “K”FACTOR “K”

CRITERIOS DE AJUSTE DE PROTECCIONES PARA LINEASCRITERIOS DE AJUSTE DE PROTECCIONES PARA LINEAS

IC

IAK =Efecto InfeedEfecto Infeed

ZVERDADERA = 2 (línea AB)

ZAPARENTE =(IA x ZA) + (IC x ZC)VA

IA IA

= = 3.0

S/E A S/E B

S/E C

IA = 0.5kAZA = 1.0

I B =

0.5

kA

IC = 1.0kAZC = 1.0

21/21NZ

B =

1.0

= 2

Sí Z1 AJUSTADA = 1.7 (85% de la línea AB)


FACTOR “K”FACTOR “K”


ZVERDADERA = 5 (línea AB)

ZAPARENTE =(IA x ZA) + (IC x ZC)VA

IA IA

= = 3

S/E A S/E B

S/E C

IA = 4.3kAZA = 1.0

IC = 2.16kAZC = 4.0

21/21N

ZB =

3.0

I B

= 2

.16k

A

Efecto OutfeedEfecto OutfeedIC

IAK = = 0.5

ZCB = 1.0

Sí Z1 AJUSTADA = 3.4 (85% de la línea AC)


Aplica cuando se utilizan Esquemas de Protección para detectar fallas en sentido reverso “Función de Bloqueo”.

ZONA INVERSA:

Ajustes de Impedancia

K1*100% (ZLÍNEA 2) + K1*50% (ZLÍNEA menor adyacente hacia atrás)

100% (ZTRANSF menor adyacente hacia atrás)

ZONA DE CARGA:

Establece las condiciones de Carga de la Línea

Ángulo de Carga:

Es el máximo ángulo de carga esperado para que el ajuste de la zona de protección no entre en la zona de carga.

Resistencia de Carga:

Líneas Cortas: Método de la Westinghouse Modificado (Ecuación de Balance de Estado):

I2*R+ Energía Insolación = Disipación Radiación +Disipación

Convección.

Líneas Medias y Largas: Criterio de “Máxima Potencia Transferida Vs. Calidad de Servicio”.

ESQUEMAS ESPECIALESESQUEMAS ESPECIALES


FUNCION 21

AJUSTESAJUSTESResistencia de Falla

V/ft 550 amp 1000 IV/ft 550Mason ohm I

L1804arcR

V/ft 440 amp 1000 IMason y esaplicacion de Guía ohm I1.4

L2667arcR

V/ft 440 100amp I Elmore ohm I

L1444arcR

La mayor de las siguientes:

ESQUEMAS ESPECIALESESQUEMAS ESPECIALES

Lógica de Weak Infeed ( ANSI 27 WI)

Vfalla 1 < Vweak infeed < Vmín sistema normal


PUTT (Disparo transferido en subalcance permisivo)

ESQUEMAS PILOTOSESQUEMAS PILOTOS

RU no debe sobrealcanzar el terminal remoto más corto y debe solapar el alcance RU del terminal remoto.

RO debe sobrealcanzar el terminal remoto de la línea.



F1 TripTrip


POTT (Disparo transferido en sobrealcance permisivo)


RO debe sobrealcanzar el terminal remoto de la línea



F1

TripTrip


PUTT (Disparo transferido en subalcance permisivo)


RU no debe sobrealcanzar el terminal remoto más corto y debe solapar el alcance RU del terminal remoto.

RO debe sobrealcanzar el terminal remoto de la línea.



F1TripTrip for TZ2

Cuando falla el canal de comunicación


POTT (Disparo transferido en sobrealcance permisivo)Cuando falla el canal de comunicación


RO debe sobrealcanzar el terminal remoto de la línea



F1

“0” Lógico “0” Lógico

NO TripNO TripTrip TZ2 Trip TZ2



ESQUEMAS DE PROTECCIONES Y CANALES ESQUEMAS DE PROTECCIONES Y CANALES DE COMUNICACIONESDE COMUNICACIONES

LINEAS CORTAS

Bloqueo decomparacióndireccional

Fibra óptica (FO), hilo piloto (PW),audio tonos hilo piloto (AT),portadora (PLC) microondas(MW),radio punto a punto (R)

Corriente diferencial FO, PW, AT, MW

Comparación de Fase FO, PW, AT, PLC, MW, R

POTT FO, PW, AT, PLC, MW, R

Distancia por etapas

LINEAS MEDIAS

Bloqueo de comparacióndireccional

AT, PLC, MW

PUTT FO, MWPOTT o desbloqueo FO, MW, PLCCorriente diferencial FO, PW, AT, MWComparación de Fase AT, PLC, MW

Sobrecorriente por etapas

Sobrecorriente de tiempoinverso

Distancia por etapas

LINEAS LARGAS

Comparación de Fase PLC, MWBloqueo de comparación

direccionalPLC, MW

PUTT, POTT, o desbloqueo AT, PLC, MW

Sobrecorriente por etapas



FUNCION 67N

AJUSTESAJUSTESCRITERIOSCRITERIOS

Idesb máx normal < Iajuste < Icc mín

3V0 (desb max normal) < 3V0 Ajuste < Vfalla 1

tzona 1 < tajuste < tzona 2

Angulo de torque máximo 115 kV

10 % IN

4 % VN

200 ms

70°


IAJUSTE

A1

Relé 1

&

&

Delay

Determinación direccional

Send

Receive

Relé 2

A2

&

&

IAJUSTEDelay

Determinación direccional

Send

Receive


FUNCION 87L

1 2 3

1

2

3

IHIN

Irestricción

IIN

Ioperación

0.2

4

Slope 1

Slope 2

AJUSTESAJUSTES

CRITERIOSCRITERIOS

20 % IN

Idesb máx (error TC’s) < Idiferencial disparo < Icc mín

Slope 1 (Pendiente característica)

Slope 2 (Pendiente característica)

50 %

100 %



GG

TX-3TX-3 TX-4TX-4

H-405H-405H-105H-105

D-480D-480

H-120H-120

D-380D-38033 44

D-220D-220

Y/Y/ Y/Y/

H-205H-205

H-405H-405

H-130H-130 H-705H-705 H-605H-605

H-505H-505

S/E JUSEPIN IIS/E JUSEPIN II

S/E JUSEPIN IS/E JUSEPIN I

FURRIALFURRIAL AMANAAMANA

H-205H-205 H-305H-305

RESERVARESERVA RESERVARESERVA

H-105H-105

SIEMENS21/21N

SIEMENS67N

SIEMENS21/21N

SIEMENS67N

IBCG67/67N

REL 31621/21N

REL 30121/21N

IBCG67/67N

S/E WILPRO MPS/E WILPRO MPS/E WILPRO HPS/E WILPRO HP

JUSEPIN JUSEPIN

CADAFECADAFE

H-105H-105

Esquema del Sistema de Protección Existente

LINEA JUSEPIN II - JUSEPIN I (LINEA CORTA)LINEA JUSEPIN II - JUSEPIN I (LINEA CORTA)

IBCG67/67N


Esquema de Protección Piloto para las Líneas cortas (SIR > 4)

5.5.3.6 POTT with echo and weak - infeed tripping

Los esquemas representan un balance de la seguridad del esquema POTT y la confiabilidad del esquema de bloqueo de comparación direccional.

LINEA JUSEPIN II - JUSEPIN ILINEA JUSEPIN II - JUSEPIN I

DATOS Jusepín II – Jusepín I

Jusepín II –Wilpro HP

Jusepín II –Wilpro MP

SIR 14.95 4.00 8.97


CALCULO DE LA CONTRIBUCIÓN DEL EFECTO INFEED PARA LA LINEA JUSEPIN II - JUSEPIN I A 115 kV, EXTREMO JUSEPIN I (contribución interna K1)

NOTA: Se escoge el mayor valor de K para que el alcance de la zona de operación no resulte disminuida para la peor condición.


S/E JUSEPIN II115 kV

Nodo multiterminal

S/E JUSEPIN I 115 kV

S/E WILPRO HP / WILPRO MP

21/21N

G

M

IJUS II= 3509 84 IJUS I= 5423 84

IWLP= 474 84

IK =

IJUSEPIN II 115 kV=

IJUS II + IJUS I IJUS II

= 2.54 0

ZFALLA = 0.424 + j 1.736ZFALLA = 0.424 + j 1.736

IMPEDANCIA A LA FALLA

ZFALLA = 0.801 + j 3.292ZFALLA = 0.801 + j 3.292

IMPEDANCIA VISTA POR EL RELE


ESQUEMA WEAK INFEED Y ECHO DEL SISTEMA


LINEA JUSEPIN II - JUSEPIN ILINEA JUSEPIN II - JUSEPIN I

Línea Jusp II / Wilpro HP / Jusp IExtremo Jusepín II

Coordinación de DistanciaCoordinación de Distancia

Función de Distancia (21)

Medida R () X () Alcance R () T (mseg)

Zona 2 0,785 16,657 60,785 265

Zona 3 1,365 32,496 61,365 815

Zona inv. - 4,018 - 47,019 - 64,018 ---

Esquema de protección piloto Rcarga Angulocarga Vweak

POTT + Echo y Weak Infeed 93 50° ----


Conclusiones

• Las funciones admitidas para líneas cortas (SIR > 4) son

87L, 67N y 21, ambas con esquemas en sobrealcance

(bloqueo o POTT).

• Las funciones admitidas para líneas medias (0.5 < SIR < 4)

y largas (SIR0.5) son 87, 67N y 21 en esquema PUTT.

• La lógica Echo y weak infeed mejora la confiabilidad.

• Los ajustes de la Z2 y Z3 de la función 21 están sujetos a

las condiciones infeed y outfeed.


Recomendaciones

• Debe tomarse en cuenta el factor infeed y outfeed.• Implementar los esquemas de comunicación a través de

fibra óptica.• La lógica Weak Infeed debe ser provista en todos los

terminales que apliquen y la lógica Echo en todos los

terminales.• Los equipos deben ser de última tecnología,

multifuncionales y con capacidad de manejar esquemas de

comparación direccional.• Aplicar grupos de ajustes para emplear el criterio de

adaptabilidad.


"Los Países Marchan al Termino de su Grandeza con el Paso que Camina su Educación".

Simón Bolívar

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