Resumen de tesis RFernandez, JEspinel y YAguilar, director de
Contents
1. Generalmente la CNEL Santa Elena EP utiliza disyuntores en el arranque de las alimentadoras los cuales son accionador por medio del rel SPAJ 140E 1 Debido a las caracteristicas de carga se utlizaron los fusibles el 80K y el 100K Por lo tanto en la coordinaci n de las alimentadoras solo se vario la corriente de puesta en trabajo del rel SPAJ 140E Para la coordinacion se tomo en cuenta que el primer elemento en actuar en el caso de una falla proxima a la Subestacion es el fusible de la alimentadora acuando como respaldo el disyuntor de potencia si estos elemento no act an entonces debe actuar el 51 2 del TPU 2000R y como ultimo respaldo el 51 1 del DPU 2000R Recomendaciones 1 Debido a la obsolescencia tecnolgica y haber cumplido su vida util se recomeinda el cambio del Rele BBC por el TPU 2000R El presente trabjo incluye la coordinacion de las protecciones considerando este cambio Al futuro proximo CNEL debera considerar el cambio de los Metaclad los cuales tienen 25 a os de servicio con uno nuevo de tecnologia actual con doble barra para mejorar la confiabilidad de la Subestacion La carga instalada en la Subestacion sobrepasa la capacida OA FA de los Tramsformadores de la Subestaciones por lo que deberia ser remplazado por uno de mayor capacisa 18 24 MVA 6 BIBLIOGRAF A 1 IEEE STD C57 12 00 2000 Standard General Requirements for Liquid Immersed Distribution Power and Regulating Tra2. funcionamiento del sistema ante eventuales condiciones de falla Palabras Claves Coordinaci n Ajuste Protecci n Abstract This paper develops the study of the coordination of protections applied to the distribution substation SALINAS located on the peninsula of Santa Elena Starting first from the description of the facilities for the elements that compose it then a load flow study is performed at maximum and minimum load and a short study applied to substation 69kV and 13 8 bar kV this will serve as preliminary data to proceed with appropriate adjustment of substation protection and coordination thereof with protection of the distribution system by using modern tools get the best option in terms of coordination refers protections allowing increase reliability and system performance to any fault conditions Key Words Coordination Setting Protection 1 DESCRIPCI N DE LAS INSTALACIONES 1 1 Introducci n En este cap tulo detallaremos cada uno de los elementos y caracter sticas de la subestaci n de distribuci n Salinas as como su ubicaci n exacta en la ciudad de Salinas 1 2 Descripci n F sica Generalizada de las Instalaciones Figura 1 Ubicaci n de la S E Salinas fuente Google Maps El estudio de coordinaci n de las protecciones se realizar en la Subestaci n de distribuci n Salinas sta subestaci n se encuentra ubicada en la ciudad de Salinas delimitada al norte por la calle 22 de Diciembre y
3. DEE No nombre nominat vote Me Ag T W kV pu o A N 0 994 13 7175 0 9976 Tabla 10 Voltaje en barras para demanda m nima Barra 69 4 kV Barra a EN 13 8 kV 0 9813 13 5413 3 4841 Tabla 8 Voltaje en barras para demanda m xima 2 4 2 Consumo de Potencia total D Min 3 2 2 Datos de conductores Los conductores son elementos pasivos en el Consumo Carga M nima an lisis de cortocircuito por lo que sus Barra de MVAR caracter sticas t cnicas son similares a las Carga i aplicadas en los estudios de flujo de carga 13 8 kV 2 796 0 943 3 2 3 Datos del transformador Igual que en el caso de los conductores los transformadores son elementos pasivos en el an lisis de cortocircuito sus caracter sticas Tabla 11 Consumo para carga m nima t cnicas son an logas a las utilizadas en los estudios de flujo de carga Como se puede apreciar para el caso de demanda m nima la ca da de voltaje en los conductores es 3 3 Resultados del Estudio de Corto m nima y la cargabilidad de los conductores Circuito tambi n est dentro de los rangos establecidos en 8 3 3 1 Corrientes de falla en cada una de las las normas t cnicas de distribuci n barras 3 ESTUDIO DE CORTO CIRCUITO Se muestra en la tabla siguiente los resultados a obtenidos en la simulaci n de las diferentes fallas 3 1 Introducci n en el sistema el ctrico tanto para el lado de 69KV En el an lisis de corto ci
4. al Sur con el hospital General de Salinas al este con el club EMEPE y al oeste con la calle Quito frente el Golf Country Club La subestaci n Salinas fue construida en el a o 1988 cabe mencionar que todos los elementos correspondientes a 13 8KV se encuentran dentro de una celda metal clad marca MITSUBISHI la cual los protege de la contaminaci n salina que abunda en el lugar En la tabla uno se muestran los elementos principales de la subestaci n Salinas EQUIPO BATERIAS ESTACIONARIAS DE ACIDO DE PLOMO Tabla 1 Elementos de la S E Salinas 1 3 Descripci n General del Sistema El ctrico En general la subestaci n Salinas se alimenta permanentemente de la Subestaci n San Vicente que es una subestaci n de paso a nivel de 69KV al igual que la Subestaci n Salinas sirve como subestaci n de paso para alimentar a la Subestaci n Chipipe En caso de que salga de servicio la l nea que viene de la Subestaci n San Vicente se puede alimentar de energ a a trav s de la subestaci n Santa Rosa AROL INA E E Figura 2 Subtransmision que alimenta a la S E Salinas 1 4 Descripci n Particular de la Subestaci n INTERRUPOR DE GAS SF6 S1 100 F1 CRR 5 1 1 4 1 Patio de 69KV En las siguientes tablas se detallan las CORRIENTE NOMINAL caracter sticas de los elementos que componen el CORRIENTE DE patio de 69kV CORTOCIERCUITO DESCRIPCI N CANTIDAD Tabla 5 Interruptor de gas SF6 conexi n con Chi
5. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL COORDINACI N DE LAS PROTECCIONES DE LA SUBESTACI N DE DISTRIBUCI N EN LA PEN NSULA DE SANTA ELENA Robinson David Fern ndez Chicas Jos Leonidas Espinel Encalada 2 Yasmani Leonardo Aguilar S nchez Juan Saavedra Facultad de Ingenier a en Electricidad y Computaci n FIEC Escuela Superior Polit cnica del Litoral ESPOL Campus Gustavo Galindo Km 30 5 v a Perimetral Apartado 09 01 5863 Guayaquil Ecuador 1 robinsondfernandez Ogmail com 2 jose espinelWoutlook com lyasmaniaguilar91 Wgmail com 4 juan saavedra Ocelec gob ec Resumen El presente trabajo desarrolla el estudio de la coordinaci n de protecciones aplicados a la subestaci n de distribuci n SALINAS ubicada en la pen nsula de Santa Elena Partiendo primero desde la descripci n de las instalaciones para conocer los elementos que la componen posteriormente se realiza un estudio de flujo de carga en condiciones de m xima y m nima carga y un estudio de cortocircuito de la subestaci n aplicados a la barra de 69kV y 13 8kV esto nos servir como datos preliminares para proceder a realizar el ajuste adecuado de las protecciones de la subestaci n y la coordinaci n de las mismas con las protecciones del sistema de distribuci n mediante el uso de herramientas inform ticas modernas conseguiremos la mejor opci n en cuanto a coordinaci n de protecciones se refiere permiti ndonos aumentar la confiabilidad y
6. El Estudio de Flujo de Carga nos proporciona informaci n sobre e Corriente del Sistema l Voltaje en las barras V Potencia Activa P Potencia Reactiva Q Factor de potencia Fp e ee e ee e ee e ee Estos par metros necesitan estar dentro de los rangos establecidos en los est ndares y normas del sistema de distribuci n 2 1 Introducci n Para la realizaci n del estudio de flujo de cargar haremos uso del software Power World Simulation 17 0 el cual nos permite realizar la simulaci n del comportamiento del sistema de distribuci n de la Subestaci n Salinas a valores de m xima y m nima carga 2 2 Criterios adoptados para el estudio Y Flexibilidad Operacional La subestaci n Salinas se alimenta a nivel se 69KV a trav s de la subestaci n San Vicente Subestaci n de paso y la Subestaci n Santa Elena 138 69KV Adem s existe una l nea se sub transmisi n entre la Subestaci n Santa Rosa y la Subestaci n Salinas la cual puede suplir de energ a a la Subestaci n en caso de salir de servicio la l nea San Vicente Salinas 69KV Niveles de Confiabilidad El sistema debe proveer la continuidad del servicio y la alimentaci n a las instalaciones del Hospital General Salinas por el Ramal Dunas de la subestaci n Salinas de forma prioritaria ante la existencia de alguna falla de un elemento del sistema Y Niveles de sobrecarga No se aceptan sobrecarga en los cable
7. as Protecciones del Sistema de Distribuci n 5 3 1 Coordinaci n de Fusibles En CNEL EP Santa Elena al igual que en el resto del pa s los ramales de distribuci n son protegidos con fusibles tipo K los mismos que cumplen las normas ANSI C37 42 1989 Las caracter sticas el ctricas m s relevantes de un sistema de distribuci n para determinar la correcta dimensi n de los fusibles son La corriente de carga voltaje del sistema tipo del sistema y m xima corriente de falla en el lugar donde se ubicar tal fusible Seg n la carga instalada en cada una de las alimentadoras de la Subestaci n Salinas vamos a tener dos tipos de coordinaci n de fusibles entre 80K y 6K y entre 100K y 6K Para las alimentadoras Rubira Base Militar Interconexi n la coordinaci n de Fusibles se da entre los valores de 80K y 6K 2 Fuslole COOPER CMU K SPEED Nominal 6 K A 13 80 KV Figura 7 Selecci n de fusibles para Alimentadora Rubira Base Militar Interconexi n Para las alimentadoras Dunas e interconexi n la coordinaci n de fusibles se da entre los valores de 100K y 6K Corriente en amperios x 13 135 KV Figura 8 Selecci n de fusibles para alimentadora Dunas y Dobronski 5 3 2 Coordinaci n de los Rel s TPU 2000R y SPA J 140 El En la Subestaci n Salinas utilizaremos en rel TPU 2000R para la protecci n del transformador y rel SPAJ 140 El para la protecci n de las alim
8. cada una de las alimentadoras Se observa que la funci n 51 P1 del rel en el lado de 13 8KV y la funci n 51 P2 lado de 69KV del transformador est n por debajo de la curva de da o del transformador lo cual indica una correcta coordinaci n de las protecciones en pro del transformador 5 5 Resumen de Ajuste En la tabla 16 se muestra un resumen de los ajustes que fueron necesarios para obtener los resultados de la coordinaci n Relaci n e o AMES 69 00 104 59 0 876 600 5 E 3 1 05 4 Con feep e e e a 0 505 0 e e e es 00 ens Jos es feefee e ens on KE JA 3 8 1 07 ES 303 32 1200 5 SPAJ 140El SPAJ 140El SPAJ 140El SPAJ 140El BASE 13 8 95 5 0 79 600 5 0 33 MILITAR SPAJ 140El Tabla 16 Resumen de Ajuste CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones e Para la coordinaci n de los Rel s 51P 1 y 51P 2 del DPU 2000R se eligi una protecci n selectiva e En caso de que accione el 51P 1 69kv se deja sin energ a al transformador de potencia y por lo tanto toda la subestaci n se queda desenergizada e En caso de que accione el 51P 2 13 8kv se deja al transformador de potencia sin carga pero energizado esto conviene por el hecho de mantener l Transformado energizado lo que evitaria la corriente inrush de arranque en el transformador Siguiendo las especificaiones para los reles numericos se decidi tomar un intervalo de coordinaci n de 0 2 entre cada curva de los elementos de protecci n
9. entadoras 5 4 Resultados de la Coordinaci n Para realizar nuestra coordinaci n hemos aplicado los criterios de selectividad respaldo tiempo de operaci n y simplicidad en cada una de las alimentadoras En este resumen de nuestro trabajo de coordinaci n de protecciones vamos a mostrar los resultados de la alimentadora Dunas que es la de mayor carga equivalente a 2461KVA 5 4 1 Alimentadora Dunas A continuaci n se muestra la coordinaci n de las protecciones para la alimentadora Dunas en amperios x 1 a 13 8 KV yx 02003 q A YAA hb 100 1 Fusibie COOPER CMU K SPEED OL TO Nominat 100 K A 1380 a Sr Nt pe n ana or Rele ABS D IRE Intenaalo de derka ores 1005 2410 Denan 100 1 Nl Crte puesta 33 CT 12005 en 1380 KV IN Opci n inst OFF N an OFF EE E SP PEPEEE Ae EHH EH MA Af Pp MAN MA le 5 en 69 00 KV Opci n inst OFF Opci n corta duraci n OFF 10 falla 13 skw Lor 10000 le s9kvw 3170A 1 Figura 9 Coordinaci n Alimentadora Dunas En la gr fica obtenida en el software CYMTCC podemos observar que para cualquier falla en una de los ramales o transformadores primero operan los respectivos fusibles Las l neas de color rojo indican las m ximas corrientes de falla obtenidas en el estudio de corto circuito en el lado de 13 8Kv y 69Kv respectivamente La l nea color celeste corresponde a la del Rel SPAJ 140 El la cual est ajustada de cuerdo a la carga total instalada en
10. n se muestra un resumen del ajuste de la protecci n 87 A Error por arranque Puesta en trabajo minimo 87T Pendiente 87T Ajuste del 87H EJ Tabla 15 Resumen de Ajuste de la Protecci n 87T y 87H 5 COORDINACI N DE LAS PROTECCIONES Para el estudio de la coordinaci n de las protecciones nos basaremos en el software CYMTCC 4 5 Rev 13 que nos permite realizar estudios de protecciones contra sobrecorrientes en redes industriales comerciales y de distribuci n el ctrica El software cuenta con una extensa base de datos que contienes muchos dispositivos de protecci n de diferentes fabricantes 5 1 Protecci n del Sistema de Distribuci n Para los diferentes ajustes que se realizaron en este cap tulo es de vital importancia los valores obtenidos en el estudio de flujo de carga y corto circuito como son las corrientes de fallas tanto m ximas y m nimas as como tambi n conocer los valores nominales de corriente de cada alimentadora 5 2 Elementos de protecci n del Sistema de Distribuci n 5 2 1 Fusibles Se debe tener en cuenta que en condiciones transitorias inrush de transformadores corriente de arranque de motores de inducci n etc y condiciones permanente de carga de transformadores con posibles variaciones de hasta 200 de capacidad en los bancos auto enfriados el transformador no sufre da o y por lo tanto el fusible debe permitir fluctuaci n con un margen de seguridad 5 3 Coordinaci n de l
11. nsable de los sistemas el ctricos de potencia pues son centros de transformaci n de energ a que enlazan las l neas el ctricas de alta tensi n con las l neas de media tensi n o viceversa dependiendo del tipo de subestaci n que se est analizando ya que una subestaci n es un conjunto de aparatos de maniobra y circuitos instalados en un lugar determinado que tienen la funci n de modificar los par metros de tensi n y corriente 4 1 Esquema de Protecci n La protecci n de la S E Salinas est comprendida por el rel TPU 2000R que sirve para proteger el transformador ante una falla eventual y el rel SPAJ 140 C que sirve para la protecci n de las alimentadoras Dentro de las caracter sticas del rel TPU 200R ste abarca los siguientes tipos de protecciones gt Protecci n diferencial de fase 87T e instant neo sin restricci n 87H para dos o tres devanados gt Protecci n contra sobrecorriente de secuencia negativa 46 a tiempo inverso y definido gt Protecci n de sobrecorriente de fase instant neo y a tiempo inverso 50 51 por devanado gt Protecci n de sobrecorriente de neutro del transformador instant neo y temporizado 50N 51N 4 2 Ajuste de la Protecci n del Transformador de Potencia El transformador de la Subestaci n Salinas es de procedencia Japon s marca Mitsubishi el cual se lo ubica como de categor a lll ya que es un transformador trif sico y capacidad m nima 10MVA A continuaci
12. nsformers 2 IEEE STD 04 1999 IEEE Standard Rating Structure for AC High Voltaje Circuit Breakers 3 IEEE STD C57 109 1993 IEEE Guide for Liquid Immersed Transformers Through Fault Current Duration 4 CNEL SANTA ELENA EP Memoria T cnica General Subestaciones 2010 5 Cooper Electrical Distribution System Protection 6 Manual de Instrucciones TPU2000R Unidad de Protecci n de Transformadores ABB Inc Edici n D Diciembre 2001 7 ANSI C37 42 1989 Switchgear Distribution Cutouts and Fuse Links Specifications 8 John J Grainger Sistemas de Potencia An lisis y Dise o Tercera Edici n 9 Form 6 Microprocessor Based Recloser Control Programming Guide 10 IEEE STD C37 112 IEEE Standard Inverse Time Characteristic Equations for Overcurrent Relays 11 IEEE STD C37 91 2008 IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power Transformers 12 McGraw Edison Company Manual Overcurrent Protection for Distribution System Power System Division 13 IEEE STD C37 91 2008 IEEE Guide for Protecting Power Transformer 14 IEEE Std 242 1986 IEEE Recommended Practice for Protection and coordination of Industrial and Commercial Power Systems
13. pipe 2 CS Bam YE IN 1 4 2 Transformador de Potencia Tabla 2 Aisladores en el patio de 69KV El transformador de potencia de la subestaci n SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA Salinas es de procedencia Japonesa y presenta las MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION JAPAN siguientes caracter sticas t cnicas TIPO 70 GVE TENSION NOMINAL 72 5 KV TENSION RESISTIDA DE IMPULSO 1350 KV MARCA O MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION RE CORRIENTE DE CORTA DURACION ICI II CAPACIDAD 10 12 5 MVA CA p TENSION NOMINAL 72 5 KV IMPULSO A T NIVEL BASICO DE 110 KV IMPEDANCIA 7 66 II oea O em esoe O e o O om were Tabla 4 Caracter sticas T cnicas interruptor en Gas Tabla 6 Datos del Transformador de potencia de la S E SF6 del transformador de Potencia Salinas TENSION DE IMPULSO 350 KV CORRIENTE DE INTERRUPCION NOMINAL PESO TOTAL CON GAS 1400 Kg TENSION Y FRECUENCIA CIRCUITO AUXILIAR 2 VCA 60 PRESION NOMINAL DEL GAS 5 Kg f cm3 Figura 3 Transformador de potencia de la S E Salinas 1 4 3 Patio de 13 8KV Todos los elementos correspondientes al nivel de 13 8 KV se encuentran dentro de la celda Metal Clad de 9 celdas marca MITSUBISHI cuyos datos de placa se muestran en la tabla 7 y la fotograf a correspondiente en la figura 4 METAL CLAD Maa MITSUBISHI seme 88J8580301 09 TABLA 7 Datos de placa del Metal Clad Figura 4 Metal Clad de la Subestaci n Salinas 2 ESTUDIO DE FLUJO DE CARGA
14. rcuito las fallas del como en el lado de 13 8KV sistema se manifiestan como condiciones anormales de operaci n que nos podr an conducir 69 kV 13 8 e a uno de los siguientes fen menos a Falla er lay tos p u n u Indeseables flujos de Corrientes Presencia de Corrientes de magnitudes exageradas que podr an da ar los equipos a Ca da de Voltaje en la vecindad de la falla que 55 1425 puede afectar adversamente la operaci n de 3170 73 13 789 4853 66 las maquinas rotatorias Creaci n de condiciones peligrosas para la seguridad del personal Tabla 13 Resumen de las corrientes de falla SCS e SCS e Y e 3 2 Datos del Sistema 3 3 2 Corrientes de Corto circuito m xima en la Subestaci n Salinas 3 2 1 Impedancia Equivalente Punto de Entrega de la Empresa El ctrica En la tabla a continuaci n mostramos la tabla donde observamos los valores de m xima falla Tipo de Magnitud R jX XIR obtenidos en el estudio de corto circuito Impedancia p u Ohmios rA 3 0684 Positiva 0 2770 74 54 io g595 4181 69 KV Imax 3170 73 5963 55 13 8 kv Imax Negativa 3 0684 02770 zasa OE 4 18 12 0879 Cero 0 0 9928 75 18 45 6938 3 780 Tabla 12 Impedancia Equivalente para m xima generaci n 69KV Tabla 14 Corriente de cortocircuito m ximas en la subestaci n Salinas 4 PROTECCI N DE LA SUBESTACI N DE DISTRIBUCI N Las subestaciones forman parte indispe
15. s del Sistema mayores a la cargabilidad establecida en las especificaciones t cnicas de los mismos Para el caso de los Transformadores Convencionales de Fuerza la carga no debe exceder su capacidad OA Sumergido en aceite con enfriamiento natural lt Regulaci n de Voltaje Los voltajes a nivel de barras del Sistema no deben exceder del 5 hacia arriba y 5 hacia abajo ante cualquier contingencia operativa 2 3 Flujo de Carga Demanda m xima 10 MW 4 Myar Fan sak LU Barra 65 KV 63 13 8 KV 10 35 MVA Flujo de potencia 2 61 28 hu 863 A4P Flujo de Corriente 2 MW 2 MW 1 MW 2 MW 2 Mw 1 Mvar 0 Mar 0 Mvar 1 Mvar 1 Mvar Figura 5 Flujo de Carga M xima Demanda 2 3 1 Voltajes y Carga en las barras D Max 2 3 2 Consumo de Potencia total D Max Consumo Carga M xima Barra de MVAR Carga 13 8 kV 9 731 2 706 Tabla 9 Consumo para carga m xima Los par metros tanto de ca da de voltaje como cargabilidad de los conductores est n dentro de los rangos permitidos en las normas t cnicas de distribuci n 2 4 Flujo de Carga Demanda m nima 3MW 1 Mvar Barra 69 KV 69 13 8 KV 297 mva Flujo de Potencia 2 61 28 24 84 AMP Flujo de Corriente Barra 13 8 KV 1MW 1MW 0 MW 1MW 1MW 0 Mvar 0 Mvar 0 Mvar 0 Mvar 0 Mvar Figura 6 Flujo de Carga M nima Demanda 2 4 1 Voltajes y Carga en las barras D M n Nominal Voltaje Voltaje ngulo kV pu kV eC i
Download Pdf Manuals
Related Search