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PROTECCIONES ELÉCTRICAS 1
OBJETIVOS DE LA PRESENTACIÓN
Después de finalizada esta presentación los invitados estarán en la
capacidad de:
1. Reconocer los elementos que contienen los sistemas de protección y sus
características de funcionamiento.
2. Identificar los esquemas principales de protección y su modo de
operación.
3. Identificar la simbología usadas en los planos de las protecciones
eléctricassegún las normas ANSI e IEEE.
4. Resalta la importancia de los esquemas de protección en un circuito
eléctrico y las principales característicasque deben cumplir.
2
TEMAS A TRATAR
 PORQUÉ SON IMPORTANTES LAS PROTECCIONES
 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN.
 RESPALDO EN LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN
 LAS ZONAS DE PROTECCIÓN
 COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN
 TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN
 BREAKERS
 RELÉS DE PROTECCIÓN
 TIPOS DE PROTECCIÓN
3
SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA EN LOS ESQUEMAS DE
PROTECCIÓN
INTRODUCCIÓN: ¿PORQUÉ SON NECESARIAS LAS
PROTECCIONES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO?
1. PREVENIR daños considerables en equipos instalados 
Minimizar los costos de las reparaciones.
2. REDUCIR los cortes de energía a los usuarios al mínimo
posible  Mantener el servicio de energía de forma
continua hasta donde sea posible para poder facturar.
3. PROTEGER la salud del personal, del publico general, los
animales.
5
INTRODUCCIÓN: ¿PORQUÉ SON NECESARIAS LAS
PROTECCIONES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO?
1. PREVENIR daños considerables en equipos instalados 
Minimizar los costos de las reparaciones.
2. REDUCIR los cortes de energía a los usuarios al mínimo
posible  Mantener el servicio de energía de forma
continua hasta donde sea posible para poder facturar.
3. PROTEGER la salud del personal, del publico general, los
animales.
6
INTRODUCCIÓN: ¿QUE CAUSA LAS CONDICIONES
ANORMALES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO ?
1. EVENTOS NATURALES:
- Truenos,
- Huracanes,
- Terremotos.
2. ACCIDENTES FÍSICOS:
- Caída de un árbol,
- Explosiones,
- Accidentes.
3. FALLAS EQUIPOS:
- Daño aislamiento cables,
- Fallas internas en equipos
4. MALA OPERACIÓN:
- Aterrizar circuitos
conectados a tierra,
- Mala instalación.
- Inadecuada especificación
técnica.
7
INTRODUCCIÓN: ¿QUE CAUSA LAS CONDICIONES
ANORMALES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO ?
1. EVENTOS NATURALES:
- Truenos,
- Huracanes,
- Terremotos.
2. ACCIDENTES FÍSICOS:
- Caída de un árbol,
- Explosiones,
- Accidentes.
3. FALLAS EQUIPOS:
- Daño aislamiento cables,
- Fallas internas en equipos
4. MALA OPERACIÓN:
- Aterrizar circuitos
conectados a tierra,
- Mala instalación.
- Inadecuada especificación
técnica.
8
INTRODUCCIÓN: FALLAS ACTIVAS EN LOS SISTEMAS
ELÉCTRICO S – CORTOCIRCUITOS
9
Aumenta la corriente
Aumenta la disipación de calor
Incendios
• Bajo Voltaje
• Cambios de potencia o del
factor de potencia
• Cambios en la dirección de
la corriente y flujo de la
potencia
• Cambios en la frecuencia
del sistema
• Cambios internos en
temperatura
INTRODUCCIÓN: FALLAS PASIVAS QUE OCURREN EN
LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S
10
TRANSFORMADOR
Y/O
GENERADOR
INTRODUCCIÓN: OTRO TIPO DE FALLAS QUE OCURREN
EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S
• Subtensión: Es cuando el valor
nominal de la tensión es inferior al
valor nominal. Produce sobre
corrientes.
• Sobretensión: Es cuando el valor
nominal de la tensión es superior
al valor nominal. Riesgo en
perforación del aislamiento.
• Sobrecarga: Cuando el circuito
trabaja a una mayor cantidad de
corriente a la que fue diseñado.
• Retorno de corriente:
11
INTRODUCCIÓN: FALLAS TRANSITORIAS Y FALLAS
PERMANENTES EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S
TRANSITORIAS
Falla que no daña el aislamiento o
equipos de forma permanente y
pueden ser energizados después
de un corto periodo de tiempo.
PERMANENTES
12
Falla permanente del aislamiento
o equipos y se requiere de una
reparación antes de energizar el
circuito.
INTRODUCCIÓN: QUE DEBE HACER EL SISTEMA DE
PROTECCIÓN
13
INTRODUCCIÓN: CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS
DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
CONFIABLE = SEGURO + FIABLE
14
SEGURO: Es la probabilidad de no
tener un disparo indeseado
FIABLE: Es la probabilidad de no
tener una omisión de disparo.
INTRODUCCIÓN: CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS
DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
CONFIABLE = SEGURO + FIABLE
15
SEGURO: Es la probabilidad de no
tener un disparo indeseado
FIABLE: Es la probabilidad de no
tener una omisión de disparo.
INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
• VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor
tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz.
• SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es
indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas.
• SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para
que la protección actúe.
• AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las
Protecciones0 deben realizarse sin intervención humana.
16
INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
• VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor
tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz.
• SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es
indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas.
• SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para
que la protección actúe.
• AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las
Protecciones deben realizarse sin intervención humana.
17
INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
• VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor
tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz.
• SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es
indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas.
• SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para
que la protección actúe.
• AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las
Protecciones deben realizarse sin intervención humana.
18
INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
• VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor
tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz.
• SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es
indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas.
• SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para
que la protección actúe.
• AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las
Protecciones deben realizarse sin intervención humana.
19
INTRODUCCIÓN: QUE SUCEDE SI UNA PROTECCIÓN
NO TRABAJA CORRECTAMENTE
20
INTRODUCCIÓN: RESPALDO EN LOS SISTEMAS DE
PROTECCIÓN
Es importante que nuestro sistema de protección actúe ante la
presencia de una falla, sí o sí, para evitar la destrucción de los
sistemas o equipos.
Por lo tanto las empresas han instalado dos tipos de respaldo (o
Backup) a los sistemas de protección: Local y Remoto
21
INTRODUCCIÓN: RESPALDO LOCAL EN LOS SISTEMAS
DE PROTECCIÓN
• El respaldo LOCAL se encuentra DENTRO de la misma subestación.
• Si después de presentarse la falla, el sistema de protección no actúa, entonces entra en
funcionamiento el sistema de respaldo.
• El sistema de respaldo debe tener una temporización suficiente para que el sistema
principal opere.
• El sistema de respaldo puede ser un complementario o idéntico al sistema principal.
22
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO EN LOS
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
• El respaldo REMOTO se encuentra AFUERA, en la subestaciones vecinas.
• El sistema de respaldo remoto debe tener una temporización mayor al sistema de
respaldo local.
• El sistema de respaldo remoto en la mayoría de casos también desenergiza circuitos
que no presentan falla, afectando a usuarios que no deberían afectarse.
• El respaldo remoto no tiene ningún elemento en común con la protección principal, por
lo tanto la probabilidad que ambas Protecciones fallen es muy reducida.
23
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
24
PROCESO DE GENERACIÓN, TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA
ENERGÍA ELÉCTRICA
GENERADOR
ELÉCTRICO
SUBESTACIÓN
ELÉCTRICA
CLIENTE
INDUSTRIAL
Ó
RESIDENCIAL
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN. ELEMENTOS DE LA SUBESTACIÓN.
25
GENERADOR
ELÉCTRICO
SUBESTACIÓN
ELÉCTRICA
CLIENTE
INDUSTRIAL
Ó
RESIDENCIAL
SUBESTACIÓN
ELÉCTRICA
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
26
CLIENTE
INDUSTRIAL
Ó
RESIDENCIAL
GENERADOR
ELÉCTRICO
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
27
Generadores
Transformadores
de elevación.
Barraje
Transformador
reductor
Línea de
transmisión
Líneas de
distribución
Motor
eléctrico
Breaker de
protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
28
Breaker de
protección
Las Protecciones deben
disparar los breakers para
interrumpir el flujo de la
potencia cuando ocurre
una falla.
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
29
Breaker de
protección
Las Protecciones deben
disparar los breakers para
interrumpir el flujo de la
potencia cuando ocurre
una falla.
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
30
Breaker de
protección
Las Protecciones deben
disparar los breakers para
interrumpir el flujo de la
potencia cuando ocurre
una falla.
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
31
Protección de los Generadores
Breakers encargados
de la protección
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
32
Protección del Barraje
de Transmisión
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
33
Protección de la línea
de transmisión.
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
34
Protección del Barraje
de Entrada Subestación
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
35
Protección del
transformador
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
36
Protección del Barraje
de Salida Subestación
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
37
Protección de la línea
de distribución
Breakers encargados
de la protección
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
38
Protección de la
carga (MOTOR)
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
39
1. Todos los elementos deben de quedar
dentro de una zona de protección.
2. Las zonas se deben traslapar
para que todo el sistema quede
protegido y además se obtenga
un respaldo remoto.
El traslape de las
zonas se realiza
alrededor de los
breakers.
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
• La ZONA 1 para el breaker A lo abarca el 90% de la línea.
• El otro 10% de la línea lo protege el breaker B.
• Al presentarse la falla, el breaker A debe actuar inmediatamente (sin
ningún tiempo de retardo) para aislar la falla.
• Al decir instantáneo, se refiere a que debe actuar en menos de 50ms
(ó 3 ciclos de 60Hz)
40
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
• La ZONA 2 para el breaker A lo abarca el 140% de la línea, de esta
forma traslapa a la siguiente línea.
• Si una falla ocurre en la ZONA 2, el breaker A espera a que actúe el
breaker C, si pasado unos milisegundos el breaker C no logra aislar la
falla, entonces el breaker A actúa para aislar la falla.
• El tiempo de espera del breaker A es por lo general de 20 a 25 ciclos
de 60 Hz (alrededor 400 ms).
41
INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE
PROTECCIÓN
• La ZONA 3 para el breaker A lo abarca el 180% de la línea, de esta
forma traslapa a la tercera línea.
• Si una falla ocurre en la ZONA 3, el breaker A espera a que actúe el
breaker E o el breaker C, si pasado unos segundos los breakers E y C
no logran aislar la falla, entonces el breaker A actúa para aislar la
falla.
• El tiempo de espera del breaker A para la zona 3 es por lo general de
1 a 3 segundos.
42
INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
43
Los componentes básicos de un
sistema de protección son:
• Sensores de corriente y voltaje
(CT’s y PT’s)
• Relés de protección.
• Breakers.
• Baterías DC.
• La interconexión.
Todos los elementos son muy
importante para la correcta
operaciónde la protección.
INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
44
• CT = Coil Trip
• AUX = Contacto auxiliar dentro
del breaker (Normalmente
Cerrada)
Cuando el sistema funciona sin
la presencia de falla, el contacto
interno del relé de protección se
encuentra abierto impidiendo el
disparo del breaker.
CT
AUX
Lógica de
Control
Contacto interno
del Relé
INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
45
Cuando se presenta una falla, el
contacto interno del relé se
cierra y hace que fluya una
corriente en la bobina CT, la cual
genera el disparo del breaker.
CT
AUX
Contacto interno
del Relé se cierra
INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
46
Cuando el breaker se dispara
hace que el contacto AUX se
sitúe en estado abierto, lo cual
abre el circuito y corta el flujo de
corriente, desenergizando la
bobina CT.
El breaker se abre
AUX se abre
INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN
SISTEMA DE PROTECCIÓN
47
También es posible integrar en el
relé un disparo LOCAL y un
disparo REMOTO.
El funcionamiento del sistema
ante un disparo LOCAL o
REMOTO es semejante al
anteriormente explicado.
Disparo LOCAL Disparo REMOTO
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
CT’s Y PT’s
48
 CT: Transformadores de corriente (I)
 PT: Transformadores de Potencial (V)
A partir de las mediciones de voltaje
y corriente se determinan las otras
variables eléctricas como:
 Potencia  P =V x I
 Impedancia  Z = V / I
 Admitancia  G = I / V
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: ¿QUE ES
UN TRANSFORMADOR?
49
Se denomina transformador a un
dispositivo eléctrico que permite
aumentar o disminuir la tensión en
un circuito eléctrico de corriente
alterna, manteniendo la potencia
constante.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: ¿QUE ES
UN TRANSFORMADOR?
50
Vp Vs
Ip Is
Np = 9
Ns = 3
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: ¿QUE ES
UN TRANSFORMADOR?
51
Vp = 90V Vs = ?
Ip = 12A Is=?
Np = 9
Ns = 3
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR
52
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR
53
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
SOLUCIÓN
54
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR
55
Los transformadores monofásicos se pueden conectar en forma de banco de
transformadores trifásicos, ya sea en configuración Delta o configuración Y
(Wye) como se muestra en las siguientes figuras, es muy importante tener en
cuenta la correcta configuración de la polaridad de los transformadores para
tener un sistema eléctrico simétrico.
CONFIGURACIÓN DELTA CONFIGURACIÓN Y (Wye)
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
56
Los PT’s (también conocidos como VT’s) son transformadores step-down
que se utilizan para reducir y aislar eléctricamente los altos voltajes de
las líneas a niveles de tensión seguros para instrumentos de control
como relés y para el personal técnico.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
57
Existe un PT especial que se utiliza en
sistemas de muy alto voltaje y se llaman
CCVT (capacitively-coupled voltage
transformers).
Este PT utiliza una red de capacitores
como divisores de voltaje para disminuir
la tensión de entrada aplicada a la
bobina primaria del PT.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA
58
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
59
• Si el PT se conecta para medir
voltaje entre fases, la tensión
nominal del primario del PT debe
ser igual al voltaje de la línea.
• Si el PT se conecta para medir
voltaje entre fase y tierra, la
tensión nominal del primario del
PT debe ser igual veces el
voltaje de la línea.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
60
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
La tensión nominal del secundario
de un PT solo tiene 4 opciones y
depende de la norma que se
utilice:
61
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
La conexión mas común de los PT’s
son: CONEXIÓN ESTRELLA
62
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
CONEXIÓN EN DELTA ROTA:
63
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
CONEXIÓN EN DELTA ABIERTA:
64
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
65
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
66
Relación de transformación = V. primario / V. secundario
Relación de transformación = 7.2KV / 120V = 60
Voltaje fase primario = 7.2 KV
Voltaje fase secundario = 120 V
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
El Burden es la máxima carga que se
puede conectar al secundario del PT sin
afectar la exactitud de la medición.
El Burden se puede expresar como una
impedancia (en ohm) o como una
potencia (en VA) y factor de potencia.
67
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN PT:
1. TENSIÓN NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL PT
2. TENSIÓN NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL PT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
68
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
69
Los CT’s son transformadores que se utilizan para reducir y aislar
eléctricamente las altas corrientes de las líneas a niveles seguros para el
personal técnico e instrumentos de control como los relés.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
70
Generalmente, un CT no tiene bobina primaria, en su lugar usa la propia
línea de voltaje como su bobinado primario y como bobinado secundario
tiene múltiples vueltas de alambre alrededor de un núcleo magnético
toroide.
La relación de transformación entre las bobinas del CT se configuran de tal
forma que se pueda obtener una corriente nominal en el bobinado
secundario de 5 amperios, el cual es el valor de salida estándar de un CT.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
71
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA
72
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
73
Los valores normalizados
suponiendo una corriente de 5
Amp en el secundario son:
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
74
Los valores recomendados por
la IEC para corriente nominal
secundaria son 1, 2 y 5 A pero
el preferido es 5 amperios.
El valor normalizado por la ANSI
es 5 amperios.
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
75
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
76
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
77
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
78
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
79
TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN:
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN
DE UN CT:
1. CORRIENTE NOMINAL DEL
PRIMARIO DEL CT
2. CORRIENTE NOMINAL DEL
SECUNDARIO DEL CT
3. FORMA DE CONEXIÓN DEL
TRANSFORMADOR AL CIRCUITO
4. RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN.
5. BURDEN O CARGABILIDAD.
80
El Burden es la máxima carga que se
puede conectar al secundario del PT
sin afectar la exactitud de la
medición.
El Burden se puede expresar como
una impedancia (en ohm) o como
una potencia (en VA) y factor de
potencia.
INTERRUPTORES DE POTENCIA
O BREAKERS.
Los interruptores de potencia o
Circuit Breakers son los elementos
finales de control del sistema
eléctrico de potencia.
Ellos son dispositivos On/Off (como
los interruptor de luz caseros) que
se encargan de cortar la energía
eléctrica de las líneas cuando ocurre
una falla.
Están diseñados para soportar los
altos voltajes y corrientes que
manejan las líneas de tensión,
además tienen técnicas para
extinguir rápidamente los arcos
eléctricos.
81
INTERRUPTORES DE POTENCIA
O BREAKERS.
82
Trip Coil (TC): Bobina encargada de abrir el breaker
Closed Coil (CC): Bobina encargada de cerrar el breaker
M: Motor cargar el mecanismo de resorte
RELÉ DE
PROTECCIÓN
INTERRUPTORES DE POTENCIA
O BREAKERS.
MEDIA TENSIÓN ALTA TENSIÓN
83
INTERRUPTORES DE POTENCIA
O BREAKERS.
Uno de los temas mas críticos para un breaker es
extinguir rápidamente el arco eléctrico que se
crea en el momento de abrir la línea.
En breakers de bajo voltaje solo es necesario
dejar una distancia suficiente entre los contactos
y abrir rápidamente el circuito para que el arco
se extinga en fracciones de segundo.
Sin embargo, en breaker de medio y alto voltaje
se requieren de otras técnicas para poder
extinguir el arco eléctrico: supresores arcos
barras, inyecciones de gas o aire,
intercambiadores de vacio, sumergir los
contactos en un baño aceite dieléctrico o un gas
llamado SF6 (Hexafloruro de Azufre)
84
Ver videos
RELÉS DE PROTECCIÓN
Son los elementos encargados de detectar (tomando como referencia las
medidas de los PT’s y CT’s) las condiciones de falla de un sistema eléctrico y
entonces ejercer el control sobre circuit braker para abrir o cerrar la línea de
tensión con el propósito de proteger la integridad del sistema de potencia.
Existe una gran variedad de tipos de relés y clases de protecciones a partir de su
funcionamiento.
85
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN.
86
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN.
87
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CARACTERÍSTICAS DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN
Corriente Pick-up
Es el nivel de corriente
mínimo a la cual la
protección empieza a
operar.
Burden
Es el nivel de carga que el relé
le impone a los
transformadores de
instrumentación (PT ‘s y CT’s).
Normalmente se expresa en
VA y en otras ocasiones en
Ohm.
Para relés electromecánicos el
Burden por lo general es de
3VA y para relés digitales
puede ser mucho menor.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
Ejemplo de protección de un transformador
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
96
Ejemplo de protección de un generador
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
97
Ejemplo de protección de un generador en un diagrama trifásico
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PRINCIPIOS BÁSICOS DE PROTECCIÓN
RELÉS DE PROTECCIÓN:
SOBRECORRIENTE DE TIEMPO DEFINIDO(50)
Es la mas básica y la mas empleada.
El relé abre el Breaker cuando la
corriente de la línea sobrepasa el
valor de la corriente de “pickup” de
forma instantánea.
Esta protección es designada por la
ANSI/IEEE con el numero 50.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO(51)
El disparo del breaker se realiza
basado en la magnitud de la
corriente de falla y su duración en el
tiempo.
A mayor es la corriente de falla,
menor sera el tiempo necesario
para que el relebenere la señal de
trip para abrir el breaker.
Esta protección es designada por la
ANSI/IEEE con el numero 51.
RELÉS DE PROTECCIÓN: COORDINACIÓN
SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO(51)
Cuando se trabaja en zonas, se
requiere que la operación en
tiempo del relé A sea mayor a la
operación en el tiempo del relé B,
para permitir que la protección B
actué primero.
La diferencia que hay entre el
tiempo de B y A se llama el tiempo
de coordinación.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIRECCIONAL DE SOBRECORRIENTE (67)
Se denomina protección direccional de sobrecorriente a aquella que responde al valor
de la sobrecorriente y a la dirección de la potencia del cortocircuito en el punto de
ubicación.
Asumiendo que el sentido normal del flujo de la potencia es de izquierda a derecha,
al presentarse la falla F’, solo actuara la protección 1 y la protección 2 no operara.
Mientras en el caso de la falla F’’, solo actuara la protección 3 y la protección 4 no
operara.
Existen dos tipos de protecciones direccionales de sobrecorriente: De tiempo definido
y de tiempo inverso.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DE DISTANCIA O IMPEDANCIA (21)
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DE DISTANCIA O IMPEDANCIA (21)
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DE DISTANCIA O IMPEDANCIA (21)
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87)
EQUIPO SIN FALLA EQUIPO CON FALLA
Ley de Kirchhoff: La sumatoria de
las corrientes que entran son
iguales a las corrientes que salen
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87)
Si son iguales,
ambas se cancelan y
produce que no halla
corriente sobre la
bobina de disparo OC
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87)
Es muy importante ser cuidadoso con la correcta conexión de los CT’s,
ya que una mala conexión de estos elementos puede general un mal
funcionamiento de la protección como se muestra en esta figura.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87)
En una línea de transmisión se puede implementar una protección
diferencial utilizando dos relés diferentes. Cada uno se comunica a través
de un canal de comunicaciones llamado “Pilot Channel”; cuando se
detecta que la corriente medida por un relé es diferente a la corriente
medida por el otro relé se produce el disparo la protección.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87)
Una situación semejante a la
anterior se puede implementar
para ejecutar una protección
diferencial en un bus.
RELÉS DE PROTECCIÓN:
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87)
Una protección diferencial muy común en los hogares son los conectores
GFCI (Ground Fault Current Interruptor) que trabajan bajo el mismo
principios de cancelación de corrientes. Son muy sensibles y su corriente
de disparo es de muy pocos miliamperios
RELÉS DE PROTECCIÓN:
VIDEOS DE INTERÉS
• Fundamentos de protección para BUS :
http://www.youtube.com/watch?v=G2S7HnN8PHI
• Fundamentos de protección para Generador :
http://www.youtube.com/watch?v=BCuoV8AZJYg
• Fundamentos de protección para Transformador:
http://www.youtube.com/watch?v=3Yfa3_m-N24
• Fundamentos de protección diferencial para Líneas:
http://www.youtube.com/watch?v=V8wp4b9drrc
• Fundamentos de protección de distancia para líneas:
http://www.youtube.com/watch?v=Jged_drUW2k
• Introducción al control de las subestaciones usando relevadores:
http://www.youtube.com/watch?v=x-GQs60z__g
RELÉS DE PROTECCIÓN:
CONCLUSIONES
• CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN.
• RESPALDO DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN
• ZONAS DE PROTECCIÓN
• COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN
• TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN
• BREAKER
• RELÉS DE PROTECCIÓN
• TIPOS DE PROTECCIÓN
EVALUACIÓN DE LA PRESENTACIÓN
Después de finalizada la presentación, usted se siente en capacidad de:
1. Reconocer los elementos que contienen los sistemas de protección y sus
características de funcionamiento.
2. Identificar los esquemas principales de protección y su modo de
operación.
3. Identificar la simbología usadas en los planos de las protecciones
eléctricassegún las normas ANSI e IEEE.
4. Resalta la importancia de los esquemas de protección en un circuito
eléctrico y las principales característicasque deben cumplir.
GRACIAS

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Introduccion a las Protecciones Electricas

  • 2. OBJETIVOS DE LA PRESENTACIÓN Después de finalizada esta presentación los invitados estarán en la capacidad de: 1. Reconocer los elementos que contienen los sistemas de protección y sus características de funcionamiento. 2. Identificar los esquemas principales de protección y su modo de operación. 3. Identificar la simbología usadas en los planos de las protecciones eléctricassegún las normas ANSI e IEEE. 4. Resalta la importancia de los esquemas de protección en un circuito eléctrico y las principales característicasque deben cumplir. 2
  • 3. TEMAS A TRATAR  PORQUÉ SON IMPORTANTES LAS PROTECCIONES  CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN.  RESPALDO EN LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN  LAS ZONAS DE PROTECCIÓN  COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN  TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN  BREAKERS  RELÉS DE PROTECCIÓN  TIPOS DE PROTECCIÓN 3
  • 4. SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA EN LOS ESQUEMAS DE PROTECCIÓN
  • 5. INTRODUCCIÓN: ¿PORQUÉ SON NECESARIAS LAS PROTECCIONES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO? 1. PREVENIR daños considerables en equipos instalados  Minimizar los costos de las reparaciones. 2. REDUCIR los cortes de energía a los usuarios al mínimo posible  Mantener el servicio de energía de forma continua hasta donde sea posible para poder facturar. 3. PROTEGER la salud del personal, del publico general, los animales. 5
  • 6. INTRODUCCIÓN: ¿PORQUÉ SON NECESARIAS LAS PROTECCIONES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO? 1. PREVENIR daños considerables en equipos instalados  Minimizar los costos de las reparaciones. 2. REDUCIR los cortes de energía a los usuarios al mínimo posible  Mantener el servicio de energía de forma continua hasta donde sea posible para poder facturar. 3. PROTEGER la salud del personal, del publico general, los animales. 6
  • 7. INTRODUCCIÓN: ¿QUE CAUSA LAS CONDICIONES ANORMALES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO ? 1. EVENTOS NATURALES: - Truenos, - Huracanes, - Terremotos. 2. ACCIDENTES FÍSICOS: - Caída de un árbol, - Explosiones, - Accidentes. 3. FALLAS EQUIPOS: - Daño aislamiento cables, - Fallas internas en equipos 4. MALA OPERACIÓN: - Aterrizar circuitos conectados a tierra, - Mala instalación. - Inadecuada especificación técnica. 7
  • 8. INTRODUCCIÓN: ¿QUE CAUSA LAS CONDICIONES ANORMALES EN UN SISTEMA ELÉCTRICO ? 1. EVENTOS NATURALES: - Truenos, - Huracanes, - Terremotos. 2. ACCIDENTES FÍSICOS: - Caída de un árbol, - Explosiones, - Accidentes. 3. FALLAS EQUIPOS: - Daño aislamiento cables, - Fallas internas en equipos 4. MALA OPERACIÓN: - Aterrizar circuitos conectados a tierra, - Mala instalación. - Inadecuada especificación técnica. 8
  • 9. INTRODUCCIÓN: FALLAS ACTIVAS EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S – CORTOCIRCUITOS 9 Aumenta la corriente Aumenta la disipación de calor Incendios
  • 10. • Bajo Voltaje • Cambios de potencia o del factor de potencia • Cambios en la dirección de la corriente y flujo de la potencia • Cambios en la frecuencia del sistema • Cambios internos en temperatura INTRODUCCIÓN: FALLAS PASIVAS QUE OCURREN EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S 10 TRANSFORMADOR Y/O GENERADOR
  • 11. INTRODUCCIÓN: OTRO TIPO DE FALLAS QUE OCURREN EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S • Subtensión: Es cuando el valor nominal de la tensión es inferior al valor nominal. Produce sobre corrientes. • Sobretensión: Es cuando el valor nominal de la tensión es superior al valor nominal. Riesgo en perforación del aislamiento. • Sobrecarga: Cuando el circuito trabaja a una mayor cantidad de corriente a la que fue diseñado. • Retorno de corriente: 11
  • 12. INTRODUCCIÓN: FALLAS TRANSITORIAS Y FALLAS PERMANENTES EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICO S TRANSITORIAS Falla que no daña el aislamiento o equipos de forma permanente y pueden ser energizados después de un corto periodo de tiempo. PERMANENTES 12 Falla permanente del aislamiento o equipos y se requiere de una reparación antes de energizar el circuito.
  • 13. INTRODUCCIÓN: QUE DEBE HACER EL SISTEMA DE PROTECCIÓN 13
  • 14. INTRODUCCIÓN: CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN SISTEMA DE PROTECCIÓN CONFIABLE = SEGURO + FIABLE 14 SEGURO: Es la probabilidad de no tener un disparo indeseado FIABLE: Es la probabilidad de no tener una omisión de disparo.
  • 15. INTRODUCCIÓN: CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN SISTEMA DE PROTECCIÓN CONFIABLE = SEGURO + FIABLE 15 SEGURO: Es la probabilidad de no tener un disparo indeseado FIABLE: Es la probabilidad de no tener una omisión de disparo.
  • 16. INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz. • SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas. • SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para que la protección actúe. • AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las Protecciones0 deben realizarse sin intervención humana. 16
  • 17. INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz. • SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas. • SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para que la protección actúe. • AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las Protecciones deben realizarse sin intervención humana. 17
  • 18. INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz. • SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas. • SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para que la protección actúe. • AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las Protecciones deben realizarse sin intervención humana. 18
  • 19. INTRODUCCIÓN: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • VELOCIDAD: Lo ideal es responder ante una falla en el menor tiempo posible. Alta velocidad indica 50 ms ó 3 ciclos de 60Hz. • SELECTIVIDAD: La protección se arregla en zonas, es indispensable seleccionar y disparar las zonas mas cercanas. • SENSIBILIDAD: Se refiere al valor mínimo que se requiere para que la protección actúe. • AUTOMATICIDAD:Para una mayor rapidez en la respuesta, las Protecciones deben realizarse sin intervención humana. 19
  • 20. INTRODUCCIÓN: QUE SUCEDE SI UNA PROTECCIÓN NO TRABAJA CORRECTAMENTE 20
  • 21. INTRODUCCIÓN: RESPALDO EN LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN Es importante que nuestro sistema de protección actúe ante la presencia de una falla, sí o sí, para evitar la destrucción de los sistemas o equipos. Por lo tanto las empresas han instalado dos tipos de respaldo (o Backup) a los sistemas de protección: Local y Remoto 21
  • 22. INTRODUCCIÓN: RESPALDO LOCAL EN LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • El respaldo LOCAL se encuentra DENTRO de la misma subestación. • Si después de presentarse la falla, el sistema de protección no actúa, entonces entra en funcionamiento el sistema de respaldo. • El sistema de respaldo debe tener una temporización suficiente para que el sistema principal opere. • El sistema de respaldo puede ser un complementario o idéntico al sistema principal. 22
  • 23. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO EN LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • El respaldo REMOTO se encuentra AFUERA, en la subestaciones vecinas. • El sistema de respaldo remoto debe tener una temporización mayor al sistema de respaldo local. • El sistema de respaldo remoto en la mayoría de casos también desenergiza circuitos que no presentan falla, afectando a usuarios que no deberían afectarse. • El respaldo remoto no tiene ningún elemento en común con la protección principal, por lo tanto la probabilidad que ambas Protecciones fallen es muy reducida. 23
  • 24. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 24 PROCESO DE GENERACIÓN, TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA GENERADOR ELÉCTRICO SUBESTACIÓN ELÉCTRICA CLIENTE INDUSTRIAL Ó RESIDENCIAL
  • 25. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN. ELEMENTOS DE LA SUBESTACIÓN. 25 GENERADOR ELÉCTRICO SUBESTACIÓN ELÉCTRICA CLIENTE INDUSTRIAL Ó RESIDENCIAL
  • 26. SUBESTACIÓN ELÉCTRICA INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 26 CLIENTE INDUSTRIAL Ó RESIDENCIAL GENERADOR ELÉCTRICO
  • 27. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 27 Generadores Transformadores de elevación. Barraje Transformador reductor Línea de transmisión Líneas de distribución Motor eléctrico Breaker de protección
  • 28. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 28 Breaker de protección Las Protecciones deben disparar los breakers para interrumpir el flujo de la potencia cuando ocurre una falla.
  • 29. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 29 Breaker de protección Las Protecciones deben disparar los breakers para interrumpir el flujo de la potencia cuando ocurre una falla.
  • 30. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 30 Breaker de protección Las Protecciones deben disparar los breakers para interrumpir el flujo de la potencia cuando ocurre una falla.
  • 31. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 31 Protección de los Generadores Breakers encargados de la protección
  • 32. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 32 Protección del Barraje de Transmisión
  • 33. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 33 Protección de la línea de transmisión.
  • 34. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 34 Protección del Barraje de Entrada Subestación
  • 35. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 35 Protección del transformador
  • 36. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 36 Protección del Barraje de Salida Subestación
  • 37. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 37 Protección de la línea de distribución
  • 38. Breakers encargados de la protección INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 38 Protección de la carga (MOTOR)
  • 39. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN 39 1. Todos los elementos deben de quedar dentro de una zona de protección. 2. Las zonas se deben traslapar para que todo el sistema quede protegido y además se obtenga un respaldo remoto. El traslape de las zonas se realiza alrededor de los breakers.
  • 40. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN • La ZONA 1 para el breaker A lo abarca el 90% de la línea. • El otro 10% de la línea lo protege el breaker B. • Al presentarse la falla, el breaker A debe actuar inmediatamente (sin ningún tiempo de retardo) para aislar la falla. • Al decir instantáneo, se refiere a que debe actuar en menos de 50ms (ó 3 ciclos de 60Hz) 40
  • 41. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN • La ZONA 2 para el breaker A lo abarca el 140% de la línea, de esta forma traslapa a la siguiente línea. • Si una falla ocurre en la ZONA 2, el breaker A espera a que actúe el breaker C, si pasado unos milisegundos el breaker C no logra aislar la falla, entonces el breaker A actúa para aislar la falla. • El tiempo de espera del breaker A es por lo general de 20 a 25 ciclos de 60 Hz (alrededor 400 ms). 41
  • 42. INTRODUCCIÓN: RESPALDO REMOTO Y LAS ZONAS DE PROTECCIÓN • La ZONA 3 para el breaker A lo abarca el 180% de la línea, de esta forma traslapa a la tercera línea. • Si una falla ocurre en la ZONA 3, el breaker A espera a que actúe el breaker E o el breaker C, si pasado unos segundos los breakers E y C no logran aislar la falla, entonces el breaker A actúa para aislar la falla. • El tiempo de espera del breaker A para la zona 3 es por lo general de 1 a 3 segundos. 42
  • 43. INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN 43 Los componentes básicos de un sistema de protección son: • Sensores de corriente y voltaje (CT’s y PT’s) • Relés de protección. • Breakers. • Baterías DC. • La interconexión. Todos los elementos son muy importante para la correcta operaciónde la protección.
  • 44. INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN 44 • CT = Coil Trip • AUX = Contacto auxiliar dentro del breaker (Normalmente Cerrada) Cuando el sistema funciona sin la presencia de falla, el contacto interno del relé de protección se encuentra abierto impidiendo el disparo del breaker. CT AUX Lógica de Control Contacto interno del Relé
  • 45. INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN 45 Cuando se presenta una falla, el contacto interno del relé se cierra y hace que fluya una corriente en la bobina CT, la cual genera el disparo del breaker. CT AUX Contacto interno del Relé se cierra
  • 46. INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN 46 Cuando el breaker se dispara hace que el contacto AUX se sitúe en estado abierto, lo cual abre el circuito y corta el flujo de corriente, desenergizando la bobina CT. El breaker se abre AUX se abre
  • 47. INTRODUCCIÓN: COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN 47 También es posible integrar en el relé un disparo LOCAL y un disparo REMOTO. El funcionamiento del sistema ante un disparo LOCAL o REMOTO es semejante al anteriormente explicado. Disparo LOCAL Disparo REMOTO
  • 48. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: CT’s Y PT’s 48  CT: Transformadores de corriente (I)  PT: Transformadores de Potencial (V) A partir de las mediciones de voltaje y corriente se determinan las otras variables eléctricas como:  Potencia  P =V x I  Impedancia  Z = V / I  Admitancia  G = I / V
  • 49. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: ¿QUE ES UN TRANSFORMADOR? 49 Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia constante.
  • 50. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: ¿QUE ES UN TRANSFORMADOR? 50 Vp Vs Ip Is Np = 9 Ns = 3
  • 51. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: ¿QUE ES UN TRANSFORMADOR? 51 Vp = 90V Vs = ? Ip = 12A Is=? Np = 9 Ns = 3
  • 55. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR 55 Los transformadores monofásicos se pueden conectar en forma de banco de transformadores trifásicos, ya sea en configuración Delta o configuración Y (Wye) como se muestra en las siguientes figuras, es muy importante tener en cuenta la correcta configuración de la polaridad de los transformadores para tener un sistema eléctrico simétrico. CONFIGURACIÓN DELTA CONFIGURACIÓN Y (Wye)
  • 56. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL 56 Los PT’s (también conocidos como VT’s) son transformadores step-down que se utilizan para reducir y aislar eléctricamente los altos voltajes de las líneas a niveles de tensión seguros para instrumentos de control como relés y para el personal técnico.
  • 57. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL 57 Existe un PT especial que se utiliza en sistemas de muy alto voltaje y se llaman CCVT (capacitively-coupled voltage transformers). Este PT utiliza una red de capacitores como divisores de voltaje para disminuir la tensión de entrada aplicada a la bobina primaria del PT.
  • 58. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA 58
  • 59. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 59
  • 60. • Si el PT se conecta para medir voltaje entre fases, la tensión nominal del primario del PT debe ser igual al voltaje de la línea. • Si el PT se conecta para medir voltaje entre fase y tierra, la tensión nominal del primario del PT debe ser igual veces el voltaje de la línea. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 60
  • 61. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. La tensión nominal del secundario de un PT solo tiene 4 opciones y depende de la norma que se utilice: 61
  • 62. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. La conexión mas común de los PT’s son: CONEXIÓN ESTRELLA 62
  • 63. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. CONEXIÓN EN DELTA ROTA: 63
  • 64. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. CONEXIÓN EN DELTA ABIERTA: 64
  • 65. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 65
  • 66. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 66 Relación de transformación = V. primario / V. secundario Relación de transformación = 7.2KV / 120V = 60 Voltaje fase primario = 7.2 KV Voltaje fase secundario = 120 V
  • 67. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. El Burden es la máxima carga que se puede conectar al secundario del PT sin afectar la exactitud de la medición. El Burden se puede expresar como una impedancia (en ohm) o como una potencia (en VA) y factor de potencia. 67
  • 68. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PT: 1. TENSIÓN NOMINAL DEL PRIMARIO DEL PT 2. TENSIÓN NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL PT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. CALCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 68
  • 69. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE 69 Los CT’s son transformadores que se utilizan para reducir y aislar eléctricamente las altas corrientes de las líneas a niveles seguros para el personal técnico e instrumentos de control como los relés.
  • 70. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE 70 Generalmente, un CT no tiene bobina primaria, en su lugar usa la propia línea de voltaje como su bobinado primario y como bobinado secundario tiene múltiples vueltas de alambre alrededor de un núcleo magnético toroide. La relación de transformación entre las bobinas del CT se configuran de tal forma que se pueda obtener una corriente nominal en el bobinado secundario de 5 amperios, el cual es el valor de salida estándar de un CT.
  • 72. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA 72
  • 73. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 73
  • 74. Los valores normalizados suponiendo una corriente de 5 Amp en el secundario son: TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 74
  • 75. Los valores recomendados por la IEC para corriente nominal secundaria son 1, 2 y 5 A pero el preferido es 5 amperios. El valor normalizado por la ANSI es 5 amperios. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 75
  • 76. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 76
  • 77. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 77
  • 78. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 78
  • 79. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 79
  • 80. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN CT: 1. CORRIENTE NOMINAL DEL PRIMARIO DEL CT 2. CORRIENTE NOMINAL DEL SECUNDARIO DEL CT 3. FORMA DE CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR AL CIRCUITO 4. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. 5. BURDEN O CARGABILIDAD. 80 El Burden es la máxima carga que se puede conectar al secundario del PT sin afectar la exactitud de la medición. El Burden se puede expresar como una impedancia (en ohm) o como una potencia (en VA) y factor de potencia.
  • 81. INTERRUPTORES DE POTENCIA O BREAKERS. Los interruptores de potencia o Circuit Breakers son los elementos finales de control del sistema eléctrico de potencia. Ellos son dispositivos On/Off (como los interruptor de luz caseros) que se encargan de cortar la energía eléctrica de las líneas cuando ocurre una falla. Están diseñados para soportar los altos voltajes y corrientes que manejan las líneas de tensión, además tienen técnicas para extinguir rápidamente los arcos eléctricos. 81
  • 82. INTERRUPTORES DE POTENCIA O BREAKERS. 82 Trip Coil (TC): Bobina encargada de abrir el breaker Closed Coil (CC): Bobina encargada de cerrar el breaker M: Motor cargar el mecanismo de resorte RELÉ DE PROTECCIÓN
  • 83. INTERRUPTORES DE POTENCIA O BREAKERS. MEDIA TENSIÓN ALTA TENSIÓN 83
  • 84. INTERRUPTORES DE POTENCIA O BREAKERS. Uno de los temas mas críticos para un breaker es extinguir rápidamente el arco eléctrico que se crea en el momento de abrir la línea. En breakers de bajo voltaje solo es necesario dejar una distancia suficiente entre los contactos y abrir rápidamente el circuito para que el arco se extinga en fracciones de segundo. Sin embargo, en breaker de medio y alto voltaje se requieren de otras técnicas para poder extinguir el arco eléctrico: supresores arcos barras, inyecciones de gas o aire, intercambiadores de vacio, sumergir los contactos en un baño aceite dieléctrico o un gas llamado SF6 (Hexafloruro de Azufre) 84 Ver videos
  • 85. RELÉS DE PROTECCIÓN Son los elementos encargados de detectar (tomando como referencia las medidas de los PT’s y CT’s) las condiciones de falla de un sistema eléctrico y entonces ejercer el control sobre circuit braker para abrir o cerrar la línea de tensión con el propósito de proteger la integridad del sistema de potencia. Existe una gran variedad de tipos de relés y clases de protecciones a partir de su funcionamiento. 85
  • 86. RELÉS DE PROTECCIÓN: CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN. 86
  • 87. RELÉS DE PROTECCIÓN: CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN. 87
  • 88. RELÉS DE PROTECCIÓN: CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN
  • 89. RELÉS DE PROTECCIÓN: CARACTERÍSTICAS DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN Corriente Pick-up Es el nivel de corriente mínimo a la cual la protección empieza a operar. Burden Es el nivel de carga que el relé le impone a los transformadores de instrumentación (PT ‘s y CT’s). Normalmente se expresa en VA y en otras ocasiones en Ohm. Para relés electromecánicos el Burden por lo general es de 3VA y para relés digitales puede ser mucho menor.
  • 90. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
  • 91. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
  • 92. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
  • 93. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
  • 94. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE
  • 95. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE Ejemplo de protección de un transformador
  • 96. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE 96 Ejemplo de protección de un generador
  • 97. RELÉS DE PROTECCIÓN: CÓDIGOS DE PROTECCIÓN SEGÚN ANSI/IEEE 97 Ejemplo de protección de un generador en un diagrama trifásico
  • 98. RELÉS DE PROTECCIÓN: PRINCIPIOS BÁSICOS DE PROTECCIÓN
  • 99. RELÉS DE PROTECCIÓN: SOBRECORRIENTE DE TIEMPO DEFINIDO(50) Es la mas básica y la mas empleada. El relé abre el Breaker cuando la corriente de la línea sobrepasa el valor de la corriente de “pickup” de forma instantánea. Esta protección es designada por la ANSI/IEEE con el numero 50.
  • 100. RELÉS DE PROTECCIÓN: SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO(51) El disparo del breaker se realiza basado en la magnitud de la corriente de falla y su duración en el tiempo. A mayor es la corriente de falla, menor sera el tiempo necesario para que el relebenere la señal de trip para abrir el breaker. Esta protección es designada por la ANSI/IEEE con el numero 51.
  • 101. RELÉS DE PROTECCIÓN: COORDINACIÓN SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INVERSO(51) Cuando se trabaja en zonas, se requiere que la operación en tiempo del relé A sea mayor a la operación en el tiempo del relé B, para permitir que la protección B actué primero. La diferencia que hay entre el tiempo de B y A se llama el tiempo de coordinación.
  • 102. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIRECCIONAL DE SOBRECORRIENTE (67) Se denomina protección direccional de sobrecorriente a aquella que responde al valor de la sobrecorriente y a la dirección de la potencia del cortocircuito en el punto de ubicación. Asumiendo que el sentido normal del flujo de la potencia es de izquierda a derecha, al presentarse la falla F’, solo actuara la protección 1 y la protección 2 no operara. Mientras en el caso de la falla F’’, solo actuara la protección 3 y la protección 4 no operara. Existen dos tipos de protecciones direccionales de sobrecorriente: De tiempo definido y de tiempo inverso.
  • 103. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DE DISTANCIA O IMPEDANCIA (21)
  • 104. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DE DISTANCIA O IMPEDANCIA (21)
  • 105. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DE DISTANCIA O IMPEDANCIA (21)
  • 106. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87) EQUIPO SIN FALLA EQUIPO CON FALLA Ley de Kirchhoff: La sumatoria de las corrientes que entran son iguales a las corrientes que salen
  • 107. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87) Si son iguales, ambas se cancelan y produce que no halla corriente sobre la bobina de disparo OC
  • 108. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87) Es muy importante ser cuidadoso con la correcta conexión de los CT’s, ya que una mala conexión de estos elementos puede general un mal funcionamiento de la protección como se muestra en esta figura.
  • 109. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87) En una línea de transmisión se puede implementar una protección diferencial utilizando dos relés diferentes. Cada uno se comunica a través de un canal de comunicaciones llamado “Pilot Channel”; cuando se detecta que la corriente medida por un relé es diferente a la corriente medida por el otro relé se produce el disparo la protección.
  • 110. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87) Una situación semejante a la anterior se puede implementar para ejecutar una protección diferencial en un bus.
  • 111. RELÉS DE PROTECCIÓN: PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87) Una protección diferencial muy común en los hogares son los conectores GFCI (Ground Fault Current Interruptor) que trabajan bajo el mismo principios de cancelación de corrientes. Son muy sensibles y su corriente de disparo es de muy pocos miliamperios
  • 112. RELÉS DE PROTECCIÓN: VIDEOS DE INTERÉS • Fundamentos de protección para BUS : http://www.youtube.com/watch?v=G2S7HnN8PHI • Fundamentos de protección para Generador : http://www.youtube.com/watch?v=BCuoV8AZJYg • Fundamentos de protección para Transformador: http://www.youtube.com/watch?v=3Yfa3_m-N24 • Fundamentos de protección diferencial para Líneas: http://www.youtube.com/watch?v=V8wp4b9drrc • Fundamentos de protección de distancia para líneas: http://www.youtube.com/watch?v=Jged_drUW2k • Introducción al control de las subestaciones usando relevadores: http://www.youtube.com/watch?v=x-GQs60z__g
  • 113. RELÉS DE PROTECCIÓN: CONCLUSIONES • CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN. • RESPALDO DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN • ZONAS DE PROTECCIÓN • COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN • TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACIÓN • BREAKER • RELÉS DE PROTECCIÓN • TIPOS DE PROTECCIÓN
  • 114. EVALUACIÓN DE LA PRESENTACIÓN Después de finalizada la presentación, usted se siente en capacidad de: 1. Reconocer los elementos que contienen los sistemas de protección y sus características de funcionamiento. 2. Identificar los esquemas principales de protección y su modo de operación. 3. Identificar la simbología usadas en los planos de las protecciones eléctricassegún las normas ANSI e IEEE. 4. Resalta la importancia de los esquemas de protección en un circuito eléctrico y las principales característicasque deben cumplir.