RELE SIEMENS

1. Protección Diferencial de Línea SIEMENS
7SD610
Ing. Luis Felipe Hernandez Zevallos
Especialista en Protección de Sistemas de Potencia.

2. PRINCIPIO
DE
FUNCIONAMIENT
O

3. UNIDAD DIFERENCIALUNIDAD DIFERENCIAL
 En este punto se repasan los principios de operación de una unidad diferencial con
frenado porcentual. Con el fin de simplificar la explicación, se considera un
elemento protegido (línea, transformador o barras solamente con dos extremos,
como el representado en la figura 1. La unidad diferencial operara con las
intensidades I-1 e I-2.
 Las diferencias entre dichas intensidades, derivadas de la diferente relación de
transformación de los TIs o, en el caso de un transformador de potencia, de la
relación de transformación del mismo, del grupo de conexión y de los filtros
homopolares, se consideran ya compensadas.

4. UNIDAD DIFERENCIALUNIDAD DIFERENCIAL
 La unidad diferencial opera en base a dos
magnitudes:
 Intensidad diferencial:
 Intensidad de frenado: se consideraran las siguientes:

5. UNIDAD DIFERENCIALUNIDAD DIFERENCIAL

6. CaracterCaracteríística diferencialstica diferencial
 La unidad diferencial operara si el punto
(IDIF , IFRE ) esta por encima de la
característica asociada. Dicha
característica, en los relés de ultima
generación, suele ser similar a la
representada en la figura 2, con una o dos
pendientes de frenado.

7. CaracterCaracteríística diferencialstica diferencial

8. Lugares geomLugares geoméétricos de (IDIF, IFRE)tricos de (IDIF, IFRE)
 Faltas externas:
◦ Influencia de errores externos
◦ Influencia de la saturación de un TI
 Faltas internas:
◦ Influencia de la carga
◦ Influencia de la saturación de un TI

9. Fallas externasFallas externas
 Influencia de errores externos
Teóricamente, en una falla externa, la intensidad diferencial seria
nula, por lo que el lugar geométrico (/I DIF/ , I FRE )
correspondería al eje de abscisas. Sin embargo existen factores
externos, tales como los errores de los TIs o, en el caso de un
transformador de potencia, la intensidad de magnetización y la
operación del cambiador de tomas o, para una línea, la intensidad
capacitiva y los errores en la compensación del canal de
comunicaciones, que generan intensidad diferencial. Por ello, el
punto (/I DIF/ , I FRE ) se encuentra en una recta cuya pendiente
depende del porcentaje de error que introducen los citados
factores. La primera pendiente de la característica diferencial se
ajusta para compensar dichos errores.

10. Influencia de errores externosInfluencia de errores externos

11. El transformador frente a la saturaciEl transformador frente a la saturacióónn
 Un transformador de corriente está saturado cuando su corriente de primario
o su carga están por encima de sus valores nominales. La linealidad de la
transformación de corriente entre primario y secundario disminuye, de forma
que el error es elevado. Se puede observar como la saturación del
transformador es inversamente proporcional a la carga.
 La diferencia entre los transformadores de corriente para medida o protección
es el comportamiento frente a la sobrecarga que se puede producir en el
primario.
 Los que se aplican en medida, a partir de una sobrecarga se saturan para no
dañar al equipo del secundario. En protección, no se saturan hasta una elevada
corriente.
 Un transformador de protección de clase 5P15 indica que no se satura hasta
que pase por el primario 15 veces la corriente nominal.
 En los transformadores para medida el parámetro de FACTOR DE
SEGURIDAD (FS) nos indica el número de veces de corriente primaria que el
transformador es capaz de transferir a los equipos de medida.

12. Curva de un transformador de corriente de 30 VCurva de un transformador de corriente de 30 V··AA

13. Curvas de ClaseCurvas de Clase
A: Zona de corriente nominal
B: Zona de sobrecarga para transformadores de protección
C: Zona de sobrecarga máxima para transformadores de medida FS < 5

14. Fallas externasFallas externas
 Influencia de la saturación de un TI

15. Fallas externasFallas externas
Influencia de la saturación de un TI

16. Influencia de la saturaciInfluencia de la saturacióón de un TIn de un TI

17. Fallas externasFallas externas
 Influencia de la saturación de un TI

18. Faltas internasFaltas internas
 Presenta 2 tipos de fallas internas:
◦ Influencia de la carga
◦ Influencia de la saturación de un TI

19. Faltas internasFaltas internas
 Influencia de la carga

20. Circuitos de Falla, Prefalla y Falla Pura

21. Circuitos de Falla, Prefalla y Falla PuraCircuitos de Falla, Prefalla y Falla Pura
 Ecuaciones deducidas del grafico:

22. Fallas InternasFallas Internas
 Influencia de la carga
 Diagrama fasorial asociado al circuito anterior

23. Influencia de la carga

24. Influencia de la saturaciInfluencia de la saturacióón de un TIn de un TI

25. UNIDAD DE COMPARACIUNIDAD DE COMPARACIÓÓN DIRECCIONALN DIRECCIONAL
 La unidad de comparación direccional aquí descrita compara la fase
de I-1 e I-2. Idealmente, cuando se produce una falla interna al
elemento protegido I-1 e I-2 estarán en fase, mientras que si la falla
es externa ambas intensidades estarán en contrafase. Este patrón
nos hace pensar en una unidad de comparación direccional (o de
fase) que discrimina fácilmente la localización de la falta.
 Fallas internas
 Fallas externas

26. ComparaciComparacióón Direccionaln Direccional
Fallas internas

27. ComparaciComparacióón Direccionaln Direccional
 Fallas externas

28. DIAGRAMA LOGICO DE LADIAGRAMA LOGICO DE LA
RESTRICCION DEL INRUSH PARA UNARESTRICCION DEL INRUSH PARA UNA
FASEFASE

29. CARACTERISTICA DE ARRANQUE DE LACARACTERISTICA DE ARRANQUE DE LA
PROTECCION DIFERENCIAL Idiff>stagePROTECCION DIFERENCIAL Idiff>stage

32. Circuito de TransmisiCircuito de Transmisióónn
 La señal de transmisión puede provenir de dos fuentes diferentes (Figura 2-23). Si el
parámetro I-TRIP SEND esta ajustado en YES, cada comando de disparo de la
protección diferencial se dirige inmediatamente a la función de transmisión ITrp.sen.
“L1 a ... L3 "(intertrip) y transmitida a través del enlace de comunicación en la
interfaz de protección de datos.
 Además, es posible activar la función de transmisión a través de entradas binarias
(disparo remoto). Esto puede hacerse de forma separada para cada fase a través de
las funciones de entrada "> Intertrip L1", "> Intertrip L2" y
"> Intertrip L3", o para todas las fases juntas (tres polos) a través de la función de
entrada binaria "> Intertrip 3pol".
 La señal de transmisión se puede retrasar con T-ITRIP BI y prolongado con T-ITRIP
PROL BI.

34. Circuito de RecepciCircuito de Recepcióónn
 En el extremo receptor de la señal puede
dirigir a un disparo.
 En la Figura 2-24 muestra el diagrama
lógico. Si la señal recibida es a causa del
disparo, entonces será remitido a la
desconexión lógica.

36. EJEMPLO DEL
AJUSTE DEL RELE

37. ELEGIR EL VALOR DE LAELEGIR EL VALOR DE LA
CORRIENTE DIFERENCIALCORRIENTE DIFERENCIAL
 La sensibilidad de la corriente es ajustada en la dirección 1210 I-DIFF>. Esto es
determinado por el flujo de corriente total en la zona protegida en caso de una
falla. Esto es la corriente de falla total, independientemente de cómo se distribuye
entre los extremos del elemento protegido.
Este valor elegido se debe ajustar en un valor que es mayor que la corriente shunt
total en estado de equilibrio de la protección
del elemento. Para las líneas aéreas largas, la corriente de compensación debe ser
considerado de manera particular. Esto es calculado de la capacidad operativa:

38. EJEMPLO DE CALCULOEJEMPLO DE CALCULO
 Cable de un solo conductor lleno de aceite de110KV.
 Sección Transversal = 240mm2
 Frecuencia Nominal = 50Hz
 Longitud s = 16Km
 Capacidad de servicio CB’ = 310 nF/km
 Transformador de corriente, relación de transformación 600A/5A.
 Calculo de la corriente shunt total en estado de equilibrio:
 Se ajusta con valores primarios mayores al doble, es decir:

39. EJEMPLO DE CALCULOEJEMPLO DE CALCULO
 Para el ajuste de los valores secundarios,
este valor tiene que ser convertido a la
cantidad del secundario:

40. ELECCION DEL VALORELECCION DEL VALOR
DURANTE EL ENCENDIDODURANTE EL ENCENDIDO
 Cuando se cambia el tiempo, los cables de
descarga, líneas aéreas y líneas de arco
compensado, se pueden producir las reacciones
transitorias de alta frecuencia.
 Estos picos son considerablemente
amortiguados por medio de un filtro digital
colocado en la protección diferencial.

41. TemporizadorTemporizador
 Puede ser útil para retrasar el disparo de la protección diferencial con un
contador de tiempo adicional, por ejemplo, en caso de bloqueo inverso.
 Si la protección diferencial se aplica a una zona aislada o de resonancia
conectados a tierra de la red, se deberá garantizar que se evite tropiezos
debido a la oscilación transitoria de una falla a tierra única.
 Este parámetro sólo puede ser modificado en DIGSI en Configuración
adicional.

42. Inrush restraintInrush restraint
 Inrush Restraint se puede activar o desactivar en la
dirección 2301 INRUSH REST .
 Se basa en la evaluación de la segunda armónica que
existe en la corriente de arranque. Una relacion de
fabrica del 15% del 2 º ARMÓNICO I2fN/IfN está
ajustado debajo de la dirección 2302, que normalmente
puede ser asumido.

43. PARAMETROS
DE
AJUSTES

45. Ajustes del circuito lAjustes del circuito lóógicogico

46. ESQUEMAS DE
CONEXIONADO
DEL RELE

47. ConexiConexióón de los TCn de los TC

48. ConexiConexióón de los TC para 2 ln de los TC para 2 lííneasneas
conectadas en paraleloconectadas en paralelo

49. ConexiConexióón de los Transformadoresn de los Transformadores
de Tenside Tensióónn