preinforme-8-nota-48

Vista previa del material en texto

lOMoARcPSD|3741347 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
lOMoARcPSD|3741347 
1 
 
 
 
L 
Pre-Informe n
◦
8 
Coordinación de relés de distancia 
Julián Camilo Buitrago Herrera, Juan Camilo Velasquez Molina 
{julcambuitrago,jcvm94}@utp.edu.co 
Laboratorio de Sistemas de Potencia-Programa de Ingeniería Eléctrica 
Universidad Tecnológica de Pereira 
8/ Mayo /2017 
 
 
 
Resumen—En este documento se hablara de los conceptos 
fundamentales a la hora de la coordinación de los reles 21, 50 
y 51 para el buen uso en el sistema de potencia, pautas claras 
para la buena utilización de estos y el funcionamiento de estos. 
Resumen—This document discusses the fundamental concepts 
at the time of coordination of the lines 21, 50 and 51 for good use 
in the power system, clear guidelines for the good use of these 
and their operation. 
Index Terms—cortocircuito, CT, medida, PT 
Index Terms—CT, measure, PT,short circuit 
 
I. INTRODUCCIÓN 
Os relés en los sistemas de protección son elementos 
cruciales dado que son los encargados de procesar la 
información brindada por los transformadores de medición, 
tomando la decisión de sacar una linea o porción del sistema. 
Dado la importancia de su correcta actuación se presenta los 
relés mas utilizados, es necesario entender el area en que actúa 
cada tipo de relé, las desventajas y ventajas que cada uno 
conlleva. 
 
II. PREGUNTAS 
1. ¿Cuáles son las funciones de protección más utiliza- 
das? 
Las funciones principales encontradas en un SEP son: 
Distancia Ⓧ21 . 
Sobrecorriente de tiempo definido Ⓧ50 . 
Sobrecorriente de tiempo inverso Ⓧ51 . 
Interruptor ac Ⓧ52 . 
Diferencial en transformador Ⓧ87 . 
Recierre Ⓧ94 . 
 
2. ¿Qué son las zonas de protección? 
Se refiere a las porciones de los tramos que diferencian 
valores preestablecidos (impedancia, angulo de impe- 
dancia, tiempo, etc), variando según el tipo de relé 
configurado, al sobrepasar los limites establecidos el relé 
opera [1]. 
El numero de zonas de protección y número de zonas 
varía con el fabricante, en la figura 1 se muestran dos 
relés de distancia en una línea de transmisión las figuras 
2-3, muestran las zonas del relé 1 y 2 respectivamente, se 
puede notar que entre mas alejada este una zona mayor 
es el tiempo de operación del relé dado que este actúa 
como respaldo, las unidades de las figuras en el eje de 
las ordenadas es impedancia z y el eje de las abscisas 
es tiempo t. 
 
 
Figura 1. Línea de transmisión y dos relés. 
 
 
 
 
 
Figura 2. Zonas de protección relé 1. 
 
 
 
 
Figura 3. Zonas de protección relé 2. 
 
 
Según el tipo de relé de distancia la definición de las 
zonas es diferente, aunque en esencia son función de la 
impedancia parte real e imaginaria como se muestra en 
las figuras 4, 5. 
 
lOMoARcPSD|3741347 
2 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Zonas de protección relé tipo poligonal. 
 
 
 
Figura 5. Zonas de protección relé tipo Mho. 
 
3. ¿Explique detalladamente cómo funciona el relé de 
distancia y el relé de sobrecorriente? 
Relé de distancia:Funciona en conjunto con un PT y 
CT censando voltaje y corriente en un punto, como se 
muestra en la figura 6, midiendo la impedancia Z con 
la ley de Ohm, como se muestra en la ecuación 1. 
 
 
 
Figura 6. Esquema básico de un relé de distancia. 
el relé puede llegar a detectar condiciones anómalas del 
sistema, se debe configurar adecuadamente para cada 
una de las zonas. 
Las líneas de transmisión mantienen impedancia por 
unidad constante, en condiciones normales el relé mide 
la impedancia de la carga la cual es mucho mayor 
que la de la linea, al ocurrir una falla la impedancia 
se reduce súbitamente, dando el relé orden de disparo; 
Las características operativas del relé se muestran en la 
figura 7[1]. 
 
 
 
Figura 7. Características operativas de un relé de distancia. 
 
 
 
Al analizar la figura 7, es posible concluir que si se llega 
a presentar una falla muy resistiva el relé no lo detecte 
como una operación anormal. 
La figura 7 muestra solo una de las posibles caracterís- 
ticas de funcionamiento del relé de distancia, dado que 
este se puede configurar de distintas maneras el limite 
de la circunferencia que delimita la zona de disparo, 
modificando de posición el centro de la circunferencia 
e incluso es posible tener relés con zonas de operación 
delimitadas por una forma rectangular entre otras formas 
como se muestra en las figuras 8, 9; Lo anterior es 
posibles con los actuales relés de estado solido. 
 
 
V RTP 
Z = 
I 
=⇒ Z = Z ∗ 
RTC 
(1) 
Donde RTP y RTC son la relación de transformación 
del PT y CT respectivamente, en una situación de 
operación normal del sistema la impedancia del sistema 
se encuentran en un rango determinado, con lo anterior 
 
 
 
Figura 8. Características operativas de un relé de distancia. 
 
lOMoARcPSD|3741347 
3 
 
 
 
 
 
 
Figura 9. Características operativas de un relé de distancia. 
 
 
 
El relé de la figura 8 es conocido como relé poligonal y 
el relé de la figura 9 es conocido como relé tipo Mho. 
 
Relé de sobrecorriente: Puede operar direccional, el 
cual en su aplicación básica solo utiliza un CT y 
bidireccional, logra su función utilizando un PT y un 
CT, un esquema de relé bidireccional y direccional se 
muestra en las figruas 10, 11 respectivamente, el relé 
bidireccional es utilizado en sistemas radiales mientras 
que el direccional es usado en sistemas mallados esto 
con el fin de verificar que la dirección de la corriente se 
encuentre en su zona de protección. 
 
 
 
Figura 10. Características operativas de un relé bidireccional. 
 
 
 
 
 
 
Figura 11. Características operativas de un relé direccional. 
 
 
 
Se pueden encontrar diversas curvas que representan 
el funcionamiento del relé direccional y bidireccional, 
donde se configura el tiempo y corriente, como se 
muestra en las figuras 12, 13 y 14. 
 
Figura 12. Relé instantáneo. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Relé temporizado. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14. Relé temporizado de tiempo inverso. 
 
 
 
Modificando las variables del relé temporizado se ob- 
tienen diversas curvas características, ninguna mejora a 
la otra dado que se escoge según la necesidad de la 
aplicación algunos ejemplos se muestran en la figura 
15[1]. 
 
lOMoARcPSD|3741347 
4 
 
 
 
 
 
 
Figura 15. Curvas de operación de relé temporizado. 
 
 
4. ¿Cuáles son los tipos de relés de distancia y 
de sobrecorriente, explique detalladamente la 
funcionalidad de cada uno? 
 
Relés de distancia: Existen diversos tipos dado la 
flexibilidad de su configuración, gracias a los avances 
tecnológicos actuales es posible tener relé con mas de 
una función trabajando al tiempo, entre los mas comunes 
se pueden encontrar el tipo impedancia el cual opera en 
todo el rango de la Z de ajuste, se muestra en la figura 
16 
 
 
Figura 16. Relé de distancia tipo impedancia. 
 
 
Es posible configurar el relé para que solo mida la com- 
ponente reactiva o resistiva del sistema son utilizados en 
conjunto con otro reles las figuras 17, 18 muestran sus 
zonas de operación. 
 
 
Figura 17. Relé de distancia tipo reactancia. 
Figura 18. Relé de distancia tipo unidad de resistencia. 
 
Es posible configurar los valores de reactancia y resis- 
tencia con uno de impedancia, es conocido como tipo 
combinado la figura 19 muestra su zona de operación. 
 
Figura 19. Relé de distancia tipo combinado. 
 
Combinando funciones de reactancia, resistencia y di- 
reccional se logra el relé tipo poligonal, el cual evita 
posibles problemas causados con fallas muy resistivas, 
la zona de operación se muestra en la figura 20. 
 
 
Figura 20. Relé de distancia tipo poligonal. 
 
Relés de sobrecorriente: Se clasifican según su tipo de 
operación en: 
Instantáneo: Genera orden de disparo inmediata- 
mente después de que la corriente alcanza el valor 
de ajuste, se denominaasí a todo equipo que opere 
en un tiempo menor o igual a 50[ms], en la figura 
12 se observa su curva de funcionamiento. 
Temporizado: La corriente al alcanzar un valor de 
ajuste, se produce orden de disparo transcurrido un 
 
lOMoARcPSD|3741347 
5 
 
 
 
tiempo seleccionado, este se puede clasificar a la 
ves en tiempo definido y tiempo inverso, en la figura 
13 se muestra su curva de funcionamiento. 
Tiempo definido o fijo: La corriente al sobrepasar 
el valor de ajuste, realiza el disparo después de un 
tiempo fijo. 
Tiempo inverso: El tiempo en que actúa el relé 
es inversamente proporcional a la magnitud de 
corriente, la operación ocurre para valores mayores 
al valor de la corriente de ajuste, este a la ves se 
puede clasificar en tiempo inverso, muy inverso, 
extremadamente inverso, etc. la figura 15 muestra 
a cada una. 
 
5. ¿Cuáles son los parámetros del relé de distancia y 
de sobrecorriente que se deben tener en cuenta para 
la coordinación? 
 
Rele de Distancia [21]: Para realizar la coordinación 
adecuada de este rele se debe tener en cuenta la impe- 
dancia de las lineas donde se va realizar la coordinación 
y el angulo de estas,para obtener la impedancia se 
toma valores de corriente y voltaje para así obtener la 
impedancia que se tiene del momento de la linea de 
transmisión; estos datos son obtenidos a partir de un 
transformador de corriente y uno de potencia. 
 
 
 
 
Figura 21. Toma de datos. 
 
Rele de Distancia [50/51]: Para realizar la coordinación 
adecuada de los reles de sobre corrientes se necesita 
conocer adecuadamente la corriente del objeto del SEP 
que se desea proteger, el tiempo de operación de este 
rele, el múltiplo del tap, el dial que da el fabricante del 
rele y ademas si se quiere coordinar un rele 51 se le 
pide al fabricante su ecuación de coordinación. 
 
 
 
 
 
 
Figura 22. Toma de datos. 
 
 
 
 
 
 
6. ¿Explique detalladamente el procedimiento 
para coordinación de relés de distancia y de 
sobrecorriente, que aspectos se debe tener en 
cuenta? Rele de Distancia [21]:Para la coordinacion 
de los reles de distancia se debe tener en cuenta la zona 
de protección del rele, ya que para cada una de estas 
zonas se encuentra ciertos valores de impedancia, de 
angulo y de tiempo de operacion. 
 
Rele de Distancia [50/51]: Para la coordinacion del rele 
50/51 se debe tener en cuenta los parametros de dicho 
rele, como por ejemplo el dial, el tiempo de operacion, 
el multiplo del tap que va funcionar el CT, la corriente 
de arranque, ademas se debe tener en cuenta el CTI entre 
reles para que no exista operaciones en falso y ademas 
se debe tener en cuenta tambien el tiempo de operacion 
del sistema de potencia aledaños a la red a la cual se 
desea coordinar. 
7. Realice la coordinación de los relés de distancia del 
sistema de potencia de la Figura 23. Teniendo en 
cuenta los siguientes porcentajes 80 % para la zona 
1 y 50 % para la zona 2 
 
lOMoARcPSD|3741347 
6 
 
 
 
 
 
 
Figura 23. Sistema de potencia 
 
A continuacion en las siguientes tablas se muestra la 
coordinacion de la coordinacion de rele 21 con la zona 
1 y 2. 
 
 
 
Figura 24. Tabla 1. 
 
 
 
 
Figura 25. Tabla 2. 
 
 
 
 
 
Figura 26. Tabla 3. 
 
III. CONCLUSIONES 
Los limites de la zona de operación de un relé 
es un conocimiento ineludible en el diseño de un 
sistema de protección robusto, dado que la forma 
de los limites presentan inconvenientes que deben 
ser tenidos en cuenta 
 
REFERENCIAS 
[1] C. J. Zapata, PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMI- 
SIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ELECTRICIDAD, Pereira: Uni- 
versidad Tecnologica de pereira, 2010.