Coordinacion de protecciones rele de sobrecorriente en configuracion anillo etap

1. TÉCNICO
155MUNDO ELECTRICO Nº 87
www.mundoelectrico.com
*Por: Ing. Rafael Franco Manrique
Coordinación de protecciones
en configuración
Anillo utilizando ETAP
1. Introducción
Todos los sistemas eléctricos de distribución están
expuestos a fallas o eventos, los cuales se deben
proteger mediante sistemas de protección de sobrecorriente
como:Relés, Fusibles, Reconectadores o Interruptores,esto
con el objeto de aislar la parte de circuito afectada. En este
artículo se presenta una metodología para realizar el ajuste
de los equipos de protección, los cuales podrán ser aplicados
a sistemas de distribución en configuración en anillo.
También se presentan algunos criterios usados en la práctica.
2. Metodología y resultados
Para el desarrollo de esta metodología, la coordinación de
protecciones se llevará a cabo con curvas IEC “VeryInverse”
(Muy inversa). Esto no significa que no se pueda utilizar otra
curva, los criterios aplican tanto para curvas IEC como ANSI.
Para la implementación de la metodología y la simulación
de la coordinación de protecciones y ajustes en sistemas en
configuración en anillo, se utilizó el software de simulación
ETAP En la Figura 1 se presenta el diagrama unifilar del
sistema en anillo a coordinar mediante esta metodología.
Figura 1Sistema a Coordinar – Relé de Sobrecorriente
Este sistema eléctrico de potencia tiene la fuente de
alimentación aguas arriba del Bus A – 115 y la carga se
encuentraaguasabajodelosBusesBusB-115yelBusC-115.
En la Tabla 1 se ilustran las capacidades de corriente de
cada línea de transmisión y la relación de transformación
de los transformadores de corriente, las cuales son
importantes para la definición de algunos criterios,
como por ejemplo las corrientes de Pickup de los relés.
Tabla 1 Capacidad de Corriente de líneas y Transformadores
de Corriente.
Para realizar esta coordinación se debe determinar
cuáles son los relés que van a operar por direccionalidad
y cuales operarán por sobrecorriente.También
se debe definir cuáles son los relés que operan en
sentido de las manecillas del reloj y los relés que
operaran en sentido contrario a las manecillas del reloj.
• Ajuste Primer sentido (Sentido con las manecillas
del reloj):
Relé 8 – Relé 10 – Relé 11
En la Figura 2 se ilustra el diagrama unifilar del sistema en
anillo a coordinar.
Ver figura 2
De acuerdo a la Figura 2, se observa que relé 8 será el que
opere por direccionalidad.

2. TÉCNICO
156 MUNDO ELECTRICO Nº 87
www.mundoelectrico.com
Figura 2. Relés a Coordinaren el sistema en anillo
Cálculos Relé 8:
Es el relé direccional, por tal motivo se ajusta muy
sensible a la corriente puesto que, cualquier
corriente en contraflujo indicara una falla en la línea:
Criterio
Debido a que operara por direccionalidad, se deshabilitara la
unidadtemporizada,puesunacorrienteenestesentidoindicara
una falla en la línea y se deberá disparar por instantáneo. La
Ver figura 3
Figura 3 Ajuste Relé 8 – Ventana de Edición del relé en el
Software etap

3. TÉCNICO
157MUNDO ELECTRICO Nº 87
www.mundoelectrico.com
Cálculos Relé 9:
El relé nueve no hace parte de la configuración en anillo pero
debe estar ajustado de manera adecuada, a continuación
algunos criterios para el ajuste del Relé 9. Ver Figura 2.
Criterio 1:
La Corriente Primaria del transformador, es decir,TRAFO
1, ver Figura 2, es:
Primer Ajuste:
Criterio 2:
Para realizar este ajuste es necesario simular dos (2)
cortocircuitos en dos sitios diferentes del circuito, es decir,
Bus C-115 y Bus C -34,5,ver Figura 2:
Delosanterioresresultadossepuedeconcluirquesilacorriente
de falla está entre [1270 – 5900 amperios], existe una alta
posibilidaddequelafallaseaeneltransformador,porlotantose
ajusta la unidad instantánea del Relé 9 con la menor corriente.
Segundo Ajuste:
Ajustes en el software de simulación ETAP:
Cálculos relé 10:
El ajuste de este relé en particular se debe hacer teniendo
en cuenta todos los diferentes casos de funcionamiento
que se puedan presentar en el sistema de potencia en
configuración anillo. los casos posibles para nuestro caso son:
• Debemos realizar corridas de corto circuito y comparar
el Relé 10 VS Relé 9, para cuando el sistema está
operando normalmente.
• Una comparación del Relé 10 VS Relé 8.
• Finalmente el Relé 10 VS Relé 11
En este orden de ideas, se deben correr dos cortos circuitos
al inicio Bus B – 115 y al final de la líneaBus C – 115.
Criterio 1:
Para aplicar este criterio se debe tener en cuenta la relación de
transformación de los trasformadores de corriente, para este

4. TÉCNICO
158 MUNDO ELECTRICO Nº 87
www.mundoelectrico.com
caso es de 800/5, esto significa que se puede aplicar el criterio
ya descrito, en caso de que el transformador este por debajode
la capacidad de corriente de la línea, por ejemplo 500 A,
podríamos utilizar este valor para hacer el ajuste del Pickup.
Criterio 2:
Para aplicar este criterio se debe tener en cuenta todas
las posibilidades en las cuales puede operar este sistema.
Los resultados de corto circuito se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Resultados del Corto Circuito para el ajuste del Rele 10
Se observa que la menor corriente de falla es 1860 A,
entonces se procede a realizar los ajustes con la menor
corriente de falla. Pues este es una condición que debe
producir operación inmediata en los equipos de protección.
Para hacer el ajuste en el Software de simulación se observa
que el relé utilizado para la realización de esta coordinación
no permite ajustar exactamente los valores calculados para la
CorrientedePickupyparalaCorrienteInstantánea,enesecaso
se procede ajustar los valores calculados un valor por encima.
Cálculos Relé 11:
Criterio 1:
Para el ajuste de la unidad de tiempo inverso analizaremos
tres posibilidades, los cuales son ilustrados en la Tabla 3:
Criterio 2:
Tabla 3 Resultados del Corto Circuito para el ajuste del Rele 11
Ajustes en el software de simulación:
Pruebas de Selectividad
Finalmente se procede a chequear la selectividad
del sistema mediante el módulo del Software etap
llamado “Protective Device Coordination & Sequence
of Operation” los resultados se presentan en la Figura 4.
Figura 4. Resultados de la Secuencia de Operación obtenidos
del Software etap
•Segundo sentido (Sentido contrario a las manecillas
del reloj):
Relé 12 – Relé 13 – Relé 14

5. TÉCNICO
159MUNDO ELECTRICO Nº 87
www.mundoelectrico.com
Acontinuacióneldiagramaunifilardelsistemaanilloacoordinar:
Figura 5 Sistema a Coordinar en el sistema en anillo
Para la realización en este sentido aplicamos la misma
metodología ya descrita anteriormente.
Pruebas de Selectividad
Finalmente se procede a chequear la selectividad
del sistema mediante el módulo del Software Etap
llamado “Protective Device Coordination & Sequence
of Operation” los resultados se presentan en la Tabla 4.
Tabla 4 Resultados de Selectividad para las diferentes fallas
en el anillo
Se puede observar que las protecciones de sobrecorriente y
sobrecorriente direccional responden de manera adecuada
ante fallas en la configuración en anillo, es importante
resaltar que la metodología anteriormente descrita
puede ser aplicada para esta configuración en particular
de modo que, cualquier cambio en la configuración
o la inclusión de una nueva fuente de alimentación al
sistema eléctrico de potencia se deberá trabajar y analizar
de manera diferente y definir una nueva metodología
para la realización de la coordinación de protecciones.
*Por: Ing. Rafael Franco M. Cali, Colombia;
e-mail: rafaelfranco@pti-sa.com.co
rafaelfranco@ingenieros.com.