UC Sistema de Protecciones

1. 3ERA EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN,
SUBESTACIONES Y PROTECCIONES T5F2
Profesor:
Ing. Manuel Lima
Estudiante: TSU Yiselis Moya
Cedula: 16944256
Sección: El01
Trayecto V Fase 2
El Tigre, julio de 2021

2. Ingeniería de Protecciones
Aspectos Generales de Protección
En ingeniería eléctrica, las protecciones de sistemas de potencia se utilizan para
evitar la destrucción de equipos o instalaciones por causa de una falla que podría
iniciarse de manera simple y después extenderse sin control en forma encadenada.
Los sistemas de protección deben aislar la parte donde se ha producido la falla
buscando perturbar lo menos posible la red, limitar el daño al equipo fallado,
minimizar la posibilidad de un incendio, minimizar el peligro para las personas,
minimizar el riesgo de daños de equipos eléctricos adyacentes.
Un sistema eléctrico de potencia está formado básicamente por: generadores,
transformadores, barra s y líneas de transmisión. El sistema por la dinámica de trabajo
de sus parte s y por las exigencias de suministro, tiene como responsabilidad que
mantenerse dentro de su capacidad de operación, de tal modo que par a prevención de
fallas, par a evitar daños al equipo e instalaciones, par a que los efectos de un a falla
sean mínimos o en otras palabras par a que el sistema trabaje en forma "normal " es
necesario acoplar u n grupo de elementos o componentes que son muy valiosos por la
labor que desarrollan, que es precisamente la de permitir en gran medida la función
normal del sistema. La eficiencia de u n sistema depende también de las
características de diseño y de la calidad de la maquinaria y equipo, pero las fallas se
presentaran de cualquier manera. Los relevadores proporcionaran la protección
cuando se presenta un ; corto circuito que es la falla que causa los mayores efectos
destructivos, pero también apoyan en otros casos cuando algunos elementos tienen
anormalidades en s u funcionamiento.
En relación con el problema del corto circuito se establecen dos formas principales
de protección; la llamada protección primaria y la de respaldo. La protección primaria
es la básica, y la protección de respaldo que interviene cuando falla la primaria.

3. Sensibilidad
La sensibilidad, se refiere al grado de certeza en el cual un relé no actuará para
casos en los cuales no tiene que actuar. Por lo que un dispositivo que no actúe cuando
no es necesario, tiene un grado de sensibilidad mayor que otros que actúan de forma
inesperada, cuando son otras protecciones las que deben actuar.
Rapidez
Se refiere al tiempo en que el relé tarda en completar el ciclo de detección-acción.
Muchos dispositivos detectan instantáneamente la falla, pero tardan fracciones de
segundo en enviar la señal de disparo al interruptor correspondiente. Por eso es muy
importante la selección adecuada de una protección que no sobrepase el tiempo que
tarda en dañarse el elemento a proteger de las posibles fallas. esto puede ser o no
verdad.
Fiabilidad
Es el grado de certeza con el que el relé de protección actuará, para un estado pre
diseñado. Es decir, un relé tendrá un grado de fiabilidad óptima, cuando éste actúe en
el momento en que se requiere, desde el diseño. Y en ningún otro momento.
Selectividad
Este aspecto es importante en el diseño de un SP, ya que indica la secuencia en
que los relés actuarán, de manera que si falla un elemento, sea la protección de este
elemento la que actúe y no la protección de otros elementos. Asimismo, si no actúa
esta protección, deberá actuar la protección de mayor capacidad interruptora, en
forma jerárquica, precedente a la protección que no actuó. Esto significa que la

4. protección que espera un tiempo y actúa, se conoce como dispositivo de protección
de respaldo.
Zonas de Protección
Las protecciones que se aplican a las líneas de transmisión se dividen en dos
grupos principales: el de protecciones primarias y el de protecciones secundarias.
Por ejemplo para protección de líneas con relees de distancia tenemos la siguiente
zona de protección:
Primera Zona: Abarca del 85 % al 90 % de la línea, cualquier falla dentro de esta
zona hará que ele relé actué de manera instantánea. No se fija en un 100 % por si
acaso falla la línea siguiente.
Segunda Zona: Protección principal y respaldo. Termina por proteger la primera
línea y abarca el 50 % de la línea (mínimo el 25 %), para evitar que la zona 2 actué
simultáneamente con la zona 1 del segundo relé, se coloca temporizador para
demorar la operación.
Tercera Zona: Protección y respaldo. Abarca como mínimo al 10 % de la siguiente
línea, esta zona también se debe temporizar para prevenir la operación simultánea con
la protección de la siguiente línea (mínimo 0,6 segundos)
Protecciones Primarias
(a) Diferencial con comunicación con el otro extremo (hilo piloto, onda portadora o
fibra óptica).
(b) Comparación de fase con comunicación con el otro extremo.

5. (c) Comparación direccional con relevadores de distancia y comunicación con el otro
extremo.
Protecciones de Respaldo
(a) Distancia.
(b) Sobre corriente direccional de fases y tierra.
 Protección Diferencial
Características generales
Las características de funcionamiento en forma general en relación con la tensión
y la corriente se muestran en la siguiente figura:
Figura 1: Características generales protección diferencial
Fuente: Equipo Investigador (2021)
En donde la línea discontinua en la imagen representa la condición operativa a la
impedancia de línea constante.
Principio de funcionamiento
En la condición de funcionamiento normal, el valor de el voltaje de línea es más
que la corriente. Pero cuando la falla ocurre en la línea, la magnitud de la corriente
aumenta y el voltaje disminuye. La corriente de línea es inversamente proporcional a
la impedancia de la línea de transmisión. Por lo tanto, la impedancia disminuye
debido a que el relé de impedancia comienza a funcionar.

6. Operación
En cuanto a la operación, la característica operativa de la impedancia, el relé se
muestra en la siguiente figura. La región de par positivo del relé de impedancia esta
por encima de la línea característica de operación. En la región de par positivo, la
impedancia de línea es mayor que la impedancia de la sección defectuosa. De manera
similar, en la región negativa, la impedancia de la sección defectuosa es más que la
impedancia de línea.
Figura 2: Curva de operación del relé
Fuente: Equipo Investigador (2021)
Resumen de las normas aplicables
La norma aplicable es la IEEE C37- 102-2006
Esquema de control de la protección
Figura 3: Curva de operación del relé
Fuente: Equipo Investigador (2021)

7.  Protección de Distancia
La protección de distancia debe considerarse cuando la protección de sobre
corriente es muy lenta o no es selectiva y se puede justificar el costo superior de ésta.
La protección de distancia es casi inmune a los cambios de capacidad de generación
del sistema, así como de su configuración. Fijación y Coordinación Para calibrar un
relé de distancia basta con fijar el tiempo al cual debe actuar y el valor de impedancia
a partir del cual se necesita la operación (ver Fig. 4).
Figura 4: Zona de protección Relé de Distancia
Fuente: Equipo Investigador (2021)
Características generales
Como característica general el relé de distancia tiene como función principal aislar el
generador del sistema por fallas que no son despejadas por los relés de línea, esta
función puede realizarla hasta cuando la medición de tensión y corriente no excedan
el 200% de la potencia nominal del generador del sistema a un factor de potencia
dado. El relé de distancia puede presentar operaciones indeseadas para ciertas
condiciones de operación del regulador de tensión, debido al regulador de tensión.
Una forma de evitar esta situación es reducir el alcance del relé y/o coordinar el
tiempo de retraso del relé con respecto al tiempo de retraso del dispositivo de
protección en el regulador de tensión. Este problema se presenta en relés
electromecánicos, análogos y estáticos.

8. Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento del relé de distancia es medir la impedancia del
sistema de potencia hasta determinado punto, teniendo como bases la tensión y la
corriente, ambos son tenidos en cuenta por el relé en términos de alcance y tiempo de
operación. Los ajustes del alcance y el tiempo de operación dependen de las
condiciones de falla; el alcance es una comparación entre la impedancia del sistema y
la impedancia de ajuste del relé, la cual depende del voltaje del sistema y el tiempo de
operación depende principalmente de la variación de la corriente. Además se deberá
tener en cuenta la ubicación del relé en el sistema de potencia y el punto en la onda de
tensión donde la falla ocurre, con el fin de ajustar los tiempos de operación máximo y
mínimo.
Operación
Opera cuando la impedancia medida es menor a su ajuste, en esta condición, la
impedancia del sistema penetra en la característica de operación, la decisión de
disparo debe ser considerada, debido a que en el sistema están presentes fenómenos
que pueden provocar penetración de la característica de operación. Para esta
operación debe contar con los siguientes criterios.
Criterio de ajuste
Zona 1. El ajuste de la zona 1 es el más pequeño de los dos siguientes valores.
1. 120% de la impedancia del transformador de potencia asociado al generador.
2. El 80 % de ajuste de alcance de la zona 1 del relé perteneciente a la línea mas
corta (despreciar el efecto in-feed).El retardo de tiempo de 0,5 segundos.
Zona 2. El ajuste de la zona 2 es el más pequeño de los tres siguientes valores.
1. El 120% de la impedancia de la línea más larga (con in-feed).
2. De 50% a 66,7% de la impedancia de carga o (200% al 150% de la curva de
capacidad del generador) a un ángulo de factor de potencia nominal.
3. De 80% a 90% de la impedancia de carga o (125 % al 111% de la curva de
capacidad del generador) a un ángulo de torque máximo.

9. Resumen de las normas aplicables
La norma aplicable es la (IEEE C-37-102-2006)
Esquema de control de la protección
Figura 5: Esquema de control de la figura 4
Fuente: Equipo Investigador (2021)