Resumen de tesis CSaltos, PHenriquez y SYanez, director de tesis
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1. 00 pu 0 00 Deg Barra 69 KV 2 49 AMP 12 46 AMP Barra 13 8 KV 0 035 MW 0 175 MW 0 001 MW 0 087 MW 0 012 Mvar 0 001 Mvar 0 000 Mvar 0 040 Mvar Figura 4 Flujo de Carga Demanda M nima Tabla 5 Voltaje en barras para demanda m nima V Nom KV Voltaje p u Fase Barra69 69 1 Barra 13 8 0 059 Nombre Tabla 6 Cargas M nimas en Alimentadoras Alimentadora O0 KW KVAR Cerro Blano 4 32 49 175 35 096 Odebrecht 0 042 0 002 86 93 39 27 Para el caso de demanda m nima la ca da de voltaje en los conductores y la cargabilidad de los conductores tambi n son m nimos y est n dentro de los rangos establecidos en las normas t cnicas de distribuci n Art culo Tesis Grado 4 Estudios de Cortocircuito En el an lisis de cortocircuito las fallas del sistema se manifiestan como condiciones anormales de operaci n que nos podr an conducir a uno de los siguientes fen menos gt Indeseables flujos de Corrientes gt Presencia de Corrientes de magnitudes exageradas que podr an da ar los equipos gt Ca da de Voltaje en la vecindad de la falla que puede afectar adversamente la operaci n de las maquinas rotatorias gt Creaci n de condiciones peligrosas para la seguridad del personal Ya que el objetivo del presente trabajo es el estudio de coordinaci n de las protecciones de la S E Cerro Blanco requiere realizar estudios de cortocircuito para resolver las situaci2. B 8 888888 Atiy RA 59 00 KV E EL AI ra 30 ntervao de plat 11 07 12 0 j j Dermaci n2 e ce 1305 20 A Cuadrante 2 CT 1200 5 en 13 80 t y 7 AS ABB OPU 200R 5 Rel ASB DPU 20008 El Intervalo de derivaciones i D 12 0 Dervaci n 2 intervalo de dertvaciones 1 0 12 0 Derivaci n 2 N Crte puesta en trabalo 260 00 A Cuadrante Crte puesta en tabafo 1305 20 A Cuadrante 2 7 cras en 69 00 kV CT 1200 5 en 13 80 KV N puesta trabajo inst 4400 00 A Crte puesta trabajo Inst 10300 00 A By s Sugigi 7 Re i ABB DPU N w b o ND 200R Intervalo de dertvaciones 11 0 12 01 Derivacion 2 Crte puesta en tabalo 260 00 A CT500 5 en 69 00 kV Crte puesta trabajo inst 4400 00 A prima w our mao Paii E Dr N A 00000 0 01 Dm o N Y OOND 0003 2000 3000 4000 5000 o 0000 amp Y 53503 o R 300 200 500 600 700 fi ME EL A Ar e Ml 22 A o 8 N 3000 4000 5000 Figura 13 Curvas de Protecci n en la Alimentadora Puerto Hondo Figura 11 Curvas de Protecci n en la Alimentadora Cerro Blanco 4 Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral 6 4 4 Coordinaci n Alimentadora Chongon La Figura 14 muestra los resultados de la coordinaci n de los dispositivos de protecci n en la alimentadora Chongon Comente en amperios x 10 a 13 8 KV y x 2000 a 59kV Residencias 1Fusible COOPER CMU K SPEED Nomin
3. Litoral 4 2 Datos del Sistema 4 2 1 Impedancias Equivalentes Punto de Entrega de la Empresa El ctrica Para poder realizar el estudio de cortocircuito necesitamos las Impedancias de Th venin en la barra de Interconexi n a 69 KV de la Subestaci n Cerro Blanco la cual nos proporcion la Empresa El ctrica P blica de Guayaquil EEPG tanto para m xima como para m nima generaci n La informaci n suministrada tiene como base 100 MVA y 69 KV las cuales se indican en las Tablas 7 y 8 Tabla 7 Impedancias Equivalentes para M xima generaci n 69 KV R jX R X Positiva 0 0672086 j0 1269470 3 1998 j 6 0439 1 8888 Negativa 0 0672086 0 1269470 3 1998 j 6 0439 1 8888 0 1043929 j 0 5278888 4 9701 j 25 1328 5 0567 Tabla 8 Impedancias Equivalentes para M nima generaci n 69 KV R X R jX Positiva 0 0700984 j0 1549280 3 3374 j7 3761 2 2102 Negativa 0 0700984 j0 1549280 3 3374 i7 3761 2 2102 0 1043929 j0 5278888 4 9701 j25 1328 5 0567 Art culo Tesis Grado elementos pasivos en el an lisis de cortocircuito sus caracter sticas t cnicas son an logas a las aplicadas en los estudios de flujo de carga 4 3 Resultados del Estudio de Corto Circuito Las corrientes de cortocircuito han sido calculadas considerando los criterios t cnicos indicados en la secci n 2 3 La falla Trif sica y la de l nea a tierra se aplica a cada barra del sistema 4 3 1 Corrientes d
4. el correspondiente a una falla trif sica en el lado primario y una falla de l nea a tierra en el secundario gt Debido a la sensibilidad de la carga ante interrupciones continuas las curvas de los reconectadores se colocaron por encima de la curva de los fusibles de los ramales Esto hace que el rea de protecci n de los reconectadores no incluya estas derivaciones gt Se puede concluir por medio del an lisis del Flujo de Carga que los voltajes en las barras no exceden los valores preestablecidos por los criterios adoptados para este estudio gt El estudio del Flujo de Carga nos permiti verificar que la Subestaci n Cerro Blanco est funcionando bajo los requerimientos y criterios establecidos en el presente estudio gt El ajuste y coordinaci n desarrollada en este trabajo asegura una correcta protecci n al transformador de potencia equipo de mayor importancia e inversi n econ mica Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral 7 2 Recomendaciones gt La Empresa El ctrica P blica de Guayaquil tiene instalado en la mayor a de sus S E un rel de frecuencia o denominado en la norma ANSI como 8l ya que esta provee una protecci n contra cambios en la frecuencia del voltaje ya sea que esta est bajo o sobre la frecuencia nominal que es de 60 Hz Para la cual recomendamos instalar esta protecci n previo un adecuado estudio de tal manera que permita el alivio de la carga de menor importanc
5. estudio CASO 1 Estudios de flujo de carga caso base carga m xima CASO 2 Estudios de flujo de carga caso base carga m nima 3 4 Resultados de los Estudios de Flujo de Carga Los resultados de Flujo de carga son presentados principalmente en forma gr fica por ser el m todo m s conciso y usualmente m s informativo El flujo del sistema puede ser r pidamente analizado con la presentaci n gr fica y relacionar la configuraci n del sistema condiciones operativas y resultados 3 4 1 Flujo de Carga Demanda m xima 17 MW O Mvar 1 00 pu Barra 69 KV 0 00 Deg 145 36 AMP 1 00 pu 726 81 AMP 3 46 Deg Barra 13 8 KV 1 245 MW 6 369 MW 0 049 MW 9 708 MW 0 271 Mvar 2 129 Mvar 0 029 Mvar 2 019 Mvar Figura 3 Flujo de Carga Demanda M xima Tabla 3 Voltaje en las barras para demanda m xima Nombre V Nom KV Voltaje p u Fase _Barra69 69 1 Barra 13 8 Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral Tabla 4 Cargas M ximas en Alimentadoras Alimentadora MW MVAR Cerro Blanco 4 Odebrecht 0 049 0 029 El flujo de potencia para carga m xima no excede el 72 de la capacidad en FA 24 MVA del transformador de potencia con sus cuatro Alimentadoras operando y la ca da de voltaje como cargabilidad de los conductores est n dentro de los rangos permitidos en las normas t cnicas de distribuci n 3 4 2 Flujo de Carga Demanda M nima 0 298 MW 0 000 Mvar 1
6. ser igual o menor a la tensi n de dise o del reconectador 2 La corriente m xima permanente de carga en el punto del sistema donde se ubicar debe ser menor o igual a la corriente nominal de reconectador 3 Debe tener una capacidad de ruptura mayor o igual a la corriente m xima de falla en el punto de aplicaci n 4 La corriente m nima de operaci n debe escogerse de modo que detecte todas las fallas que ocurran dentro de la zona que se ha encomendado proteger sensibilidad Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado 5 Las curvas tiempo corriente y la secuencia de 6 4 2 Coordinaci n Alimentadora Odebrecht La operaci n deben seleccionarse adecuadamente de Figura 12 muestra los resultados de la coordinaci n de modo que sea posible coordinar su operaci n con los dispositivos de protecci n en la alimentadora otros elementos de protecci n instalados en el Odebrecht mismo sistema 6 A n E mo Para la selecci n del ajuste de la m nima corriente pe RECI de operaci n del reconectador se debe tener en cuenta o los mantenimientos programados en las Alimentadoras donde hay transferencia de carga de una Alimentadora a otra Por lo tanto tenemos 883 Y a emp Naciones yo A p meea N CT 1200 5 en 13 30 KV 20 Crte puesta trabajo inst 10300 00 A t Ir1 r2 r3 Ira laLcnong n lAl Cerro_Blanco4 5 1 y Ase EBRU RE E E ps Crte puesta trabajo i
7. Es por esto que el garantizar la herramientas capaces de asegurar la continuidad del Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral servicio y a su vez permite preservar los equipos ante la presencia de fallas buscando minimizar la zona afectada disminuyendo las operaciones err neas y proveyendo respaldo El presente trabajo desarrolla el estudio de la coordinaci n de protecciones con la ayuda de herramientas computacionales de la Subestaci n Cerro Blanco la cual ya se encuentra en operaci n por lo cual es necesario recalcar que la intenci n del documento no es realizar ajustes reales pues estos ya existen sino mas bien simular un proyecto de este tipo con todos los estudios necesarios bajo el cumplimiento de las normas el ctricas permiti ndonos incluso realizar comparaciones y recomendaciones a la Empresa El ctrica P blica de Guayaquil con el fin de proveer una mejora en la protecci n actual asegurando la continuidad del servicio y el buen funcionamiento de los equipos instalados 2 Descripci n de las Instalaciones La Subestaci n Cerro Blanco est localizada en el Km 17 V a a la Costa limita al norte con la v a de ingreso a la Planta de la Empresa Holcim al sur y al este con una gran extensi n de vegetaci n al oeste con la V a a la Costa y al noroeste con el Cuartel del GIR y dispone de un rea de 1200 m y es propiedad de la Empresa El ctrica P blica de Guayaquil EEPG Figura 1 V
8. Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado Estudio de Coordinaci n de las Protecciones en Base a Herramientas Computacionales Aplicable a la Subestaci n de Distribuci n Cerro Blanco Pamela Denisse Henr quez Z iga Carlos Xavier Saltos Pincay Sixto Miguel Y nez Mayorga Juan Saavedra Mera Escuela Superior Polit cnica del Litoral ESPOL A Ingeniero en Electricidad especializaci n Potencia Facultad de Ingenier a en Electricidad y Computaci n 229 Escuela Superior Polit cnica del Litoral ESPOL Campus Gustavo Galindo Km 30 5 v a Perimetral Apartado 09 01 5863 Guayaquil Ecuador pamelita_1901 Chotmail com cax_saltos hotmail com jsaavedraOhidronacion org Smyanez_220 hotmail com A Resumen En el presente documento se desarrolla el estudio de la coordinaci n de protecciones de la Subestaci n de Distribuci n de Energ a El ctrica Cerro Blanco con la ayuda de herramientas computacionales an lisis de flujos de carga estudios de cortocircuito criterios de coordinaci n de ingenier a y sus correspondientes expresiones matem ticas que nos faciliten el estudio provey ndolo de mayor precisi n y f cil reajuste La utilizaci n de estas herramientas nos permiti concentrar nuestros esfuerzos en el proceso de la informaci n bajo criterios de ingenier a aplicables de manera general ante cualquier coordinaci n de protecciones en Subestaciones escoger la mejor
9. T kVolt ES 13 8 16x5 8 aT 155 1 206 8 231 8 Amp 7 53 0 1004 1 1125 4 WILLEMSEN 67 13 8 KV 6 64 18 MVA A p AT 140 350 BIL Aislamiento Interno KV 24 110 BIL 34 110 BIL Aislamiento AT 140 350 BIL Externo T Aceite Norma 3 2 Criterios adoptados para el estudio 3 2 1 Flexibilidad Operacional El sistema podr funcionar mediante un suministro de energ a proveniente de la l nea de subtransmisi n CEMENTO a trav s de la subestaci n ANIBAL SANTOS de la ciudad de Guayaquil sin ninguna restricci n 3 2 2 Niveles de Confiabilidad El sistema debe proveer la continuidad del servicio de forma prioritaria a las Urbanizaciones de gran demanda que est n alimentadas a nivel de 13 8 KV ante la existencia de falla de un elemento del Sistema 3 2 3 Niveles de sobrecarga No se aceptan sobrecarga en los Elementos de Distribuci n del Sistema mayores a la cargabilidad establecida en las especificaciones t cnicas Para el caso de los Transformadores Convencionales de Potencia la carga no debe exceder su capacidad OA capacidad con enfriamiento por aceite y aire natural Art culo Tesis Grado 3 2 4 Regulaci n de Voltaje Los voltajes a nivel de barras del Sistema no deben exceder del 5 del valor de la tensi n nominal y tampoco pueden estar por debajo de un 5 ante cualquier contingencia operativa 3 3 An lisis de Casos En el presente an lisis se consideran los siguientes casos para el
10. acidad de cc A PATE 9 MVA 9089 08 2 173 83 39 10305 2 463 83 39 7871 38 1 881 171 24 188 5 Protecci n de la Subestaci n de Distribuci n 5 1 Esquema de Protecci n El esquema de protecciones del transformador de potencia de la subestaci n Cerro Blanco comprende el rel TPU 2000R de la marca ABB que sirve para su protecci n primaria y la protecci n secundaria de la red Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral 69 KV E 600 Amp NC TPU 2000 50 Sobre corriente Instant neo 1200 5 51 Sobre corriente temporizada 87 Protecci n diferencial 1200 Amp 46 Sobre corriente temporizada de secuencia negativa NC 86 Disparo y Bloqueo 52 Disyuntor 13 8 KV Figura 5 Esquema de Protecciones del Transformador de Potencia Las funciones principales que dispone el rel TPU 2000R de la marca ABB son Protecci n de fase Y Protecci n diferencial Con restricci n de arm nicos 87T Sin restricci n de arm nicos 87H Y Sobre corriente temporizada 51 Y Sobre corriente temporizada de secuencia negativa 46 Y Sobre corriente Instant neo 50 Protecci n de tierra Y Sobre corriente temporizada 51N y 51G Y Sobre corriente instant nea 50N 5 2 Protecci n del Transformador de Potencia A continuaci n se muestra un resumen del ajuste de la protecci n diferencial 87 Tabla 15 Resumen de Ajuste del Rel Diferencial 87 Ajuste del Rel D
11. adora 25 KVA A Icc max 9376 A Icc min 6954 A Icc max 10804 A Icc min 7871 A S E Ramal Tnf sico Ramal Monof sico Figura 7 Recorrido de 4 puntos de protecci n de alimentadora Cerro Blanco 4 Icc max 10804 A Icc min 7871 A y S E Icc max 8292 A lcc min 6098 A Ramal Trif sico Ramal Monof sico Figura 8 Recorrido de 3 puntos de protecci n en la alimentadora Odebrecht Art culo Tesis Grado i 10804 A SIE lt gt lec min 7871 4 l Icc max 10532 A 1 Icc min 7682 A ji UT ma 3 HONDO J Ramal Trif sico 500KVA Ramal Monof sico Figura 9 Recorrido de 3 puntos de protecci n en la alimentadora Puerto Hondo Icc max 10804 A Icc min 7871 A j Icc max 9376 A gt SIE Icc min 6954 A Ramal Tnf sico Ramal Monof sico Figura 10 Recorrido de 4 puntos de protecci n en la alimentadora Chongon 6 3 Coordinaci n del Reconectador La S E dispone de un reconectador Cooper VWE en cada una de sus Alimentadoras con su respectivo controlador Cooper de Forma 6 posee un funcionamiento electr nico y un amplio n mero de curvas para hacer m s vers til el ajuste del reconectador 6 3 1 Factores para aplicaci n del Reconectador Para una v lida aplicaci n de reconectadores deben ser considerados los siguientes factores l La tensi n nominal del sistema debe
12. al 6 K A 13 80 KV ga 18000 KvA FLA 1004 03 A 5 8 88888 18000 KUN 62 00 KV 5838 SRel ADB DPU 200R E X intervalo de dertvaciones 1 0 12 0 Deraci Crte puesta en tabajo 13 105 20 A Cuadran tez 7 1200 5 en 13 80 KV crte puesta no inst 10800 00 A S 8 7REe ABB DPU 200R El intervalo de dertvaciones 11 0 12 0 Denvacion 2 N w e o MORE Lempo e segundos 000 3000 Oo 88 v o Figura 14 Curvas de Protecci n en la Alimentadora Chongon Observamos que para cualquier falla en uno de los ramales primero operan sus respectivos fusibles quedando as fuera de servicio la menor secci n posible debido a una contingencia La operaci n de los reconectadores ser nicamente cuando se trate de una falla en la alimentadora o como respaldo de alg n fusible La curva de la funci n 51 del TPU 2000R o protecci n de sobrecorriente temporizada de fase est por debajo de la curva de da o del transformador protegi ndolo contra corrientes de fallas ya sea en el lado de 69 KV o en el lado de 13 8 KV La protecci n de sobrecorriente instant nea de fase o funci n 50 del TPU 2000K est ajustada en 4400 A del lado de 69 KV ajuste realizado bajo la norma C37 91 2000 y 10800 A del lado de 13 8 KV ajuste realizado de acuerdo a los resultados del an lisis de cortocircuito 6 4 5 Resumen de Ajuste La Tabla 16 muestra el ajuste
13. de los dispositivos de protecci n de la S E Cerro Blanco Art culo Tesis Grado Tabla 16 Resumen de Ajustes de los dispositivos de Protecci n de la S E Cerro Blanco Relacion Factor Tipo ea 200 8 600 5 120 2 1 67 200 8 ora one sos 2w 170 3 720 irz 057 87H fi ians e o e ae eer spa es 2008 6005 120 13 22 217 21 En 2 STP 5oP1 6 2008 6005 120 2 221 356 400 NST soP2 138 1004 12005 240 1 107 48 10800 NST 51 02 361 69 208 6003 120 os 1 1 0 mfz 1672 Rec L C Blancos 1 Rec AO Blancoa 138 103 10005 200 1 18 28 560 morm RecLOdebrech 138 25 10005 200 1 16 28 50 17 71 Rec R Odebrecht 138 25 10005 200 1 18 28 560 mor Rec L Pio Hondo 138 307 10005 200 1 18 28 seo 17 1 Rec Fr Pio Hondo 138 307 10005 200 1 15 28 seo w1 1 Rec L Chongon Rec A Chongon 7 Conclusiones y Recomendaciones 7 1 Conclusiones gt La potencia que consume la S E Cerro Blanco desde la l nea de subtransmisi n CEMENTO es de 17 37 MW y 4 44 MVAR para carga m xima y 0 3 MW y 0 05 MVAR para carga m nima sin exceder el 72 de la capacidad en FA 24 MVA del transformador de potencia con sus cuatro Alimentadoras operando gt Teniendo una conexi n Delta Estrella aterrizada en el transformador el valor de corriente m s elevado para caso de fallas obtenido mediante el an lisis del cortocircuito fue
14. e falla M xima Carga Tabla 11 Corriente de Cortocircuito en la Barra 69 KV Carga M xima lcca69KV Icca69KV ngulo Capacidad de cc A p u o MVA 5825 11 6962 621 6908 Tipo de falla 3070 79 3 670 73 01 5044 69 6 029 152 1 2066 87 2 470 103 1 Tabla 12 Corriente de Cortocircuito en la Barra 13 8KV Carga M xima lcc a 13 8 KV lcca13 8KV ngulo Capacidad de cc A p u o MVA Tipo de falla 4 2 2 MVA de cortocircuito De igual manera la EEPG nos proporcion los MVA de cortocircuito para la barra de 69 KV en m xima y m nima generaci n las cuales se pueden observar en la Tablas 9 y 10 Tabla 9 MVA de cortocircuito en M xima Generaci n Tipo Potencia de Falla l 6 367 603 646 Tabla 10 MVA de Cortocircuito en M nima Generaci n 4 2 3 Datos de conductores Los conductores son elementos pasivos en el an lisis de cortocircuito y sus caracter sticas t cnicas son similares a las aplicadas en los estudios de flujo de carga 4 2 4 Datos del Transformador Al igual que los conductores los Transformadores tambi n son 12195 6 2 915 93 74 4 3 2 Corrientes de falla M nima Carga Tabla 13 Corriente de cortocircuito en la Barra 69KV Carga M nima lcca69KV Icca69KV ngulo Capacidad de cc A p u Y MVA Tipo de falla Tabla 14 Corriente de cortocircuito en la Barra 13 8KV Carga M nima Tipo de falla lec a 13 8 KV lcca13 8KV ngulo Cap
15. ia y provea una mayor calidad de servicio a la carga critica gt Se recomienda instalar un INTELLIRUPTER en el punto 1 de la Alimentadora Puerto Hondo que da servicio a la ciudadela Puerto Hondo debido a que es una zona residencial y con mayor probabilidad de fallas debido a las conexiones r sticas realizadas por los habitantes del sector ya que con este dispositivo el transformador de la S E conectores l neas experimentan esfuerzos por sobrecorrientes nicamente de la falla inicial no de cada operaci n de restablecimiento lo que prolonga la vida til de estos componentes ya que se disminuir a el da o acumulativo de las fallas directas especialmente en el transformador de potencia y mejorando la calidad de la energ a sin perturbar a los usuarios del lado de la fuente con ca das de voltaje y parpadeos gt Se recomienda un mantenimiento a la Subestaci n en lo que respecta a limpieza en los p rticos ya que se ha acumulado demasiada suciedad que podr a causar un funcionamiento no deseado 8 Referencias 1 Manual de Instrucciones TPU2000R Unidad de Protecci n de Transformadores ABB Inc Edici n D Diciembre 2001 2 El ctrica de Guayaquil Memoria T cnica General Subestaciones Enero 2010 3 John J Grainger Sistemas de Potencia An lisis y Dise o Tercera Edici n 4 C37 91 2008 IEEE Guide for Protecting Power Transformer 5 ANSI C37 42 1989 Switchgear Distribution Cutouts and Fuse Li
16. iferencial 87 Delta 200 8175 A 600 5 1 67 A ickup m nimo 87T 0 3 A endiente 87T Ajuste del 87H Art culo Tesis Grado En la S E Cerro Blanco el transformador fue construido bajo el Est ndar IEEE C57 12 8 y en la cual se identifica como de Categor a II por ser de servicio trif sico y tener 18 MVA de m nima capacidad 6 Coordinaci n de las Protecciones El objetivo de este cap tulo es lograr una correcta coordinaci n de las protecciones para ello utilizaremos el programa computacional CYMTCC 4 5 Rev 13 el cual dispone de una extensa gama de elementos de protecci n con sus respectivas graficas tiempo intensidad los estudios de flujo de carga y cortocircuito realizados en cap tulos anteriores Para lograr los criterios de selectividad estabilidad seguridad y rapidez la coordinaci n debe realizarse desde el punto m s lejano de carga hacia la S E De esta manera los elementos a coordinar corresponder n a los fusibles ubicados a lo largo de las Alimentadoras en ramales y sub ramales seccionadores y reconectadores presentes en el patio de maniobras hasta llegar a la protecci n del transformador 6 1 Esquema de Protecciones El esquema de protecciones de la subestaci n Cerro Blanco dispone del rel TPU 2000R para protecci n primaria del transformador y secundaria de la red la cual frente a una falla ordena la apertura a los contactos del interruptor a gas SF6 GCB Entre las barras princi
17. ista Satelital de la S E Cerro Blanco fuente Google Maps Es alimentada a nivel de 69 KV mediante la l nea de subtransmisi n a rea CEMENTO a trav s de la subestaci n ANIBAL SANTOS con conductores 477 MCM 26 7 ACSR 72 MVA La subestaci n Cerro Blanco dispone de un transformador de potencia marca ABB de 67000 13800 Voltios capacidad de 18 24 MVA refrigeraci n tipo OA FA con una conexi n delta estrella s lidamente aterrizado colocado sobre una base de hormig n armado de 3 5m x 2 5m Este transformador est protegido por un Interruptor en Gas SF6 capaz de despejar corrientes de fallas Art culo Tesis Grado La subestaci n dispone de abastecimiento de agua potable y sistema de evacuaci n de las aguas servidas y aguas lluvias El servicio de recolecci n de basura est a cargo del consorcio Puerto Limpio que realiza su recorrido en la v a principal Con la finalidad de cumplir con los est ndares de seguridad industrial para subestaciones y proteger a su personal consta de extintores ubicados en el interior para ser utilizados en caso de incendio La S E tiene 4 salidas instaladas Alimentadoras Chongon Cerro Blanco 4 Odebrecht y Puerto Hondo las que actualmente se encuentran operando Sin embargo la estructura est construida para tener finalmente cinco salidas de ser necesario 3 Estudios de Flujo de Carga Realizamos el Estudio de Flujo de Carga con la finalidad de establecer los voltajes de las barras po
18. nat 4400 00 A Y Ir 272 89 4 227 42 4 500 31 4 5 2 X X ki Se escogi la opci n del reconectador que m s cerca a este valor en este caso a su inmediato superior con un valor de 560 A de corriente m nima de operaci n Considerando los factores ya mencionados se escogi dos curvas r pidas y una lenta en cada Alimentadora con el objetivo de tener al transformador sometido el menor tiempo posible a una corriente de falla se seleccion la curva r pida 101 y lenta 117 en cada Alimentadora debido a que el tiempo de coordinaci n entre curvas de a ogogo 3533 di JU ET g dispositivos de protecci n debe ser mayor o igual a 0 2 segundos 11 500 eno 700 WE A AA Al 300 400 o ped Ss 8 8 tz D 4000 5000 Figura 12 Curvas de Protecci n en la Alimentadora Odebrecht 6 4 Resultados de la Coordinaci n 6 4 3 Coordinaci n Alimentadora Puerto Hondo La Figura 13 muestra los resultados de la coordinaci n 6 4 1 Coordinaci n Alimentadora Cerro Blanco 4 sian Ed ei de proteccion ci da Almentadori La Figura 11 muestra los resultados de la l coordinaci n de los dispositivos de protecci n en la alimentadora Cerro Blanco 4 Comente en amperios x 10 a 13 8 KV y x 2000 a 69 V 16000 KVA FLA 1004 09 A peros x 10 a 13 8 KV y x 2000 a 59 V 18000 kva i FLA 1004 09 A TFusible COOPER CMU K SPEED Y Nominal 50 Kv 2 A z mafi i 2 e
19. nks Specifications 6 Felipe A Yam P rez Rese a y operaci n de los reconectadores el ctricos Art culo Tesis Grado 7 Cooper Electrical Distribution Protection System 8 C57 12 00 2000 IEEE Standard General Requirements for Liquid Immersed Distribution Power and Regulating Transformers 9 C37 112 IEEE Standard Inverse Time Characteristic Equations for Overcurrent Relays 10 IEEE Std C57 109 1993 IEEE Guide for Liquid Immersed Transformers Through Fault Current Duration 11 IEEE Std C37 91 2000 IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power Transformers 12 Form 6 Microprocessor Based Recloser Control Programming Guide 13 McGraw Edison Company Manual Overcurrent Protection for Distribution System Power System Division 14 Software PowerWorld Simulator Versi n 17 Licencia Educacional 15 Software CYMTCC 4 5 REV 13
20. ones cr ticas se aladas y obtener la informaci n b sica para la coordinaci n de las protecciones Se los realizar n en base a los siguientes objetivos gt Determinar el efecto de las corrientes de falla en los componentes del sistema tales como cables barras y transformadores durante el tiempo que persista la misma gt Los estudios determinan las zonas del sistema en donde la falla puede resultar en depresi n inaceptable de voltajes gt Determinar el ajuste de los equipos de protecci n los cuales son establecidos considerando el sistema bajo condiciones de falla 4 1 Alcance de los Estudios de Corto Circuito Considerando que el sistema de la Subestaci n Cerro Blanco se caracteriza por ser un sistema t picamente aterrizado el estudio de cortocircuito considera los siguientes tipos de falla como las principales a analizar e Falla Trif sica e Falla de l nea a tierra La falla trif sica es a menudo para este tipo de sistema la m s severa de todas por ello es costumbre de simular solamente la falla trif sica cuando se busca las magnitudes m ximas de corriente de falla Sin embargo en la Subestaci n Cerro Blanco se verificar la corriente de falla en todos los escenarios posibles es decir tambi n las fallas de l nea a l nea y de dos l neas a tierra pero tambi n se verificar que la Corriente de Falla a Tierra no exceda la corriente trif sica Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del
21. opci n y ajuste de los distintos dispositivos de protecci n que se encuentran instalados basados en sus caracter sticas y normas de coordinaci n Palabras Claves Subestaci n Cerro Blanco Coordinaci n de Protecciones Estudio de Flujo de Carga Estudio de Cortocircuito Abstract This paper develops the study of coordination of electrical protections of the Substation of Electricity Distribution Cerro Blanco with the help of computational tools load flow analysis short circuit study coordination of engineering criteria and their corresponding mathematical expressions to facilitate the study providing it with greater precision and easy adjustment The use of these tools allowed us to concentrate our efforts in the process of information on engineering criteria generally applicable to any protection coordination in Substations to choose the best option and setting of the different protection devices are installed based on their characteristics and standards coordination Key Words Substation Cerro Blanco Coordination of Protections Load Flow Study Short Circuit Study 1 Introducci n calidad de servicio constituye una de las principales preocupaciones de las entidades inherentes al La energ a el ctrica se involucra en gran parte de suministro el ctrico las actividades cotidianas del ser humano y una interrupci n de este servicio produce p rdidas de La coordinaci n de protecciones es una de las diferente ndole
22. pales y de transferencia se observa el reconectador Cooper VWE con su respectivo controlador Cooper de Forma 6 como se muestra en la Figura 6 Estos dan paso a las alimentadoras trif sicas denominadas principales o troncales las cuales poseen ramales secundarios o sub ramales bif sicos y monof sicos no mostrados en el esquema de protecciones protegidos generalmente por fusibles PUERTO HON DO psi bal sbxp afsp 7 gt p Safn e DDE BRECHT I R siR ELI dal 3 fit CERRO BLANCO 4 3 Kre 1 Kre Figura 6 Esquema de Protecciones de la Red de Distribuci n Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral 6 2 Protecci n de Ramales Los ramales son protegidos con fusibles La Empresa El ctrica P blica de Guayaquil emplea tipo K los mismos que cumplen las normas ANSI C37 42 1989 5 Para determinar el correcto fusible se deber tomar en cuenta la corriente de la carga voltaje del sistema tipo del sistema y m xima corriente de falla en el lugar donde se coloquen Para efecto de obtenci n de la informaci n necesaria se realiz el levantamiento de las 4 alimentadoras de la S E Cerro Blanco de los primeros puntos Con todos los criterios mencionados en el cap tulo y la informaci n obtenida en el levantamiento determinaremos la corriente de carga y el correcto fusible a utilizar en el punto especificado de cada Aliment
23. tencia entregada por la subestaci n y determinar si existe o no sobrecarga en las l neas de distribuci n para el an lisis utilizamos la herramienta computacional PowerWorld Simulator Versi n 17 licencia educacional El Estudio de Flujo de Carga nos proporciona informaci n tales como v Corriente del Sistema T Y Voltaje en las barras V v Potencia Activa P Y Potencia Reactiva Q Y Factor de potencia Fp Estos par metros necesitan estar dentro de los rangos establecidos en los est ndares y normas del sistema de distribuci n 3 1 Datos del sistema 3 1 1 Datos de conductores El espaciamiento equivalente utilizado en las 4 Alimentadoras de la Subestaci n Cerro Blanco es 0 73m Adem s se estableci una zona donde est ubicada la subestaci n con temperatura ambiente 25 C y donde hay viento la potencia m xima del conductor establecida es 10 MVA Tabla 1 Datos de L neas de Distribuci n Impedancia en Impedancia en O km por pu por sn concueto Calibre del cond AWG Dist m o MCM L neas De Barra A Barra Puerto Hondo a Odebrecht sale alto 0 4081 0 6791 Cerro Blanco 4 E EAN 0 0227 0 0377 Z Repositorio de la Escuela Superior Polit cnica del Litoral 3 1 2 Datos del Transformador de Potencia Figura 2 Transformador de Potencia de la S E Cerro Blanco marca ABB Tabla 2 Datos de placas del Transformador de Potencia 18 24 26 9 MVA 18 24 26 9 67 0 2x2 685 A
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