Este documento presenta un estudio de análisis de cortocircuito y coordinación de protecciones para una mina. El sistema eléctrico consta de una subestación primaria con tres subestaciones secundarias que alimentan procesos de extracción. El estudio incluye el modelado en ETAP, cálculo de cortocircuitos, selección de equipos de protección y ajustes de coordinación para proteger el sistema.

1. EJERCICIO DE ANÁLISIS DE CORTOCIRCUITO Y
COORDINACIÓN DE PROTECCIONES
PRESENTADORES:
 Ing. Rafael Franco M. Esp – etap Certified Instructor – Leader
Engineer – Projects & Consulting.
 Ing. Luis Bernardo Moya s. – etap Consulting and Power System.

2. OBJETIVOS
Objetivo General
• Desarrollar un estudio de consultoría para un sistema de distribución típico con
el cual los asistentes adquirirán conocimientos teóricos, normativos y manejo
del software ETAP.
Objetivos Específicos
• Leer e identificar los elementos y configuración del diagrama unifilar que se
evaluara con ETAP.
• Modelar en ETAP el diagrama unifilar del sistema.
• Principios y explicación teoría del análisis de cortocircuito.
• Calculo de flujo de carga usando ETAP (resultados en kVA, kW, kVAR, A y F.P.).
• Calculo de cortocircuito para distintos tipos de falla (trifásicas, línea a tierra,
línea a línea y línea a línea a tierra) bajo las normativas ANSI / IEEE e IEC usando
ETAP.
• Criterios y teoría de coordinación de protecciones con base en la normativa ANSI
/ IEEE y textos autorizados.
• Coordinación de protecciones de los diferentes módulos y tipos de
subestaciones de distribución del esquema.
• Citar las normas utilizadas en el ETAP

3. PLANTEAMIENTO DEL EJERCICIO
Una central de minería requiere el desarrollo de un proyecto eléctrico que les
permita energizar sus procesos de extracción, embarque y demás procesos
administrativos e industriales requeridos.
Para el dimensionamiento y posterior presentación del proyecto al operador
de red local, se estableció la carga diversificada por medio de la aplicación de
los artículos de la norma NTC 2050, los cuales indican que típicamente la
carga instalada es igual a la diversificada en los procesos de tipo industrial y/o
comercial, por lo tanto, se definió que la carga diversificada del proyecto es
igual a la diversificada.
Realizando el aforo de cargas, cuadros de cargas y diversificación del
proyecto, se estableció que la carga a alimentar es de 1725 kVA y se dividirá
en 3 subestaciones que se ubicaran en los centros de cargas de cada uno de
los procesos.

4. CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA
La acometida se conectará desde la red aérea de MT del operador de red local y se
llevará a la primera subestación por medio de la subterranización del conductor. La
acometida se conectará a una configuración de celdas SF6 que contendrá 1 celda
de medida, 1 interruptor de potencia en MT, y 2 salidas. La primera salida es una
reserva de conexión exigida por el operador de red para futuros proyectos, la
siguiente salida será la derivación para un afloramiento para una red aérea desde la
cual se energizará las subestaciones 2 (poste) y 3 (pedestal), el afloramiento tendrá
instalado un reconectador que administrará la línea aérea. El reconectador fue
contemplado por la alta probabilidad de fallas de línea a tierra, animales y
descargas atmosféricas que pueden afectar la red.

5. SUBESTACIONES
 Subestación 1: Esta subestación de tipo local estará ubicada dentro de la bodega 1
donde se desarrolla los procesos administrativos, de embarque y servicios generales.
La subestación contiene el transformador T1 de 1000 kVA de tipo seco .
 Subestación 2: La subestación tipo poste se instalará en la primera planta de
excavación y extracción de material, procesos que se energizaran con el
transformador T2 de 0,225 kVA de tipo aceite.
 Subestación 3: La subestación tipo pedestal se instalará en la segunda planta de
excavación y extracción de material, procesos que se energizaran con el
transformador T3 de 500 kVA de tipo aceite.

6. CARACTERISTICAS DEL SISTEMA
 Tensión de alimentación 11.4 [kV].
 Relé de sobrecorriente marca SIEMENS con referencia 7SJ63.
 Interruptor marca SIEMENS de 3 ciclos con operación.
 Reconectador marca NOJA de referencia OSM15-79.
 Fusibles limitadores de corriente marca SIBA con referencia HV Fuse Links (TR 1, TR 2 y TR 3).
 Fusibles duales de marca LUHFSER (ANSI/IEEE) con referencia Fuse Link (Slow-Fast) (TR 4).
 Fusibles limitadores de corriente marca Cooper (transformador en pedestal T3).
 Interruptor de BT para T1 será marca SIEMENS con referencia 3WL.
 Interruptor de BT para T2 será marca SCHENNEIDER NSX (Micrologic 6.3).
 Interruptores de BT para T3 marca ABB con referencia SACE.
 T1 transformador marca TESLA regido por la norma NTC 3445 con una de tensión de 11.4 / 0.208
[kV].
 T2 y T3 transformadores marca TESLA regidos por la norma NTC 819 con un nivel de tensión de
11.4 / 0.48 [kV].
 La acometida se realizará con un cable triplex 3x4/0 XLPE Cu.
 La derivaciones desde la subestación 1 hasta el afloramiento se realizarán en cable 3x2/0 XLPE Cu.
 La red aérea se realizará en cable 3x4/0 ACSR. Tramo 1: 150 m, Tramo 2: 350 m.
 La carga del transformador T1 es de 1000 kVA con un FP de 90% (50% carga de motores).
 La carga del transformador T2 un factor de potencia de 85% (100% carga de motores).
 La carga del transformador T3 con un factor de potencia de 85% (100% carga de motores.

7. SISTEMA ELÉCTRICO

8. INFORMACIÓN DE LA RED
Inom
DEPARTAMENTO DE PROTECCIONES
V1. 30/06/15
SUBGERENCIA DE ALTA TENSIÓN
SUBESTACIÓN NOROESTE 230/115/34,5/11,4
CURVA NO16 MALQUI
CARACTERISTICA DE FASE Y TIERRA
RADICACIÓN
CODENSA S.A. E.S.P.
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
1 10 100 1000 10000 100000
TIEMPO(S)
CORRIENTE (A)
CURVAS DE COORDINACION CABECERA
FASE TIERRA

9. ESQUEMA DEL SISTEMA EN ETAP
SUBESTACIONES 1 Y 2

10. AJUSTES CALCULADOS
TÉORICAMENTE A IMPLEMENTAR
Tiempo de operación del Dial: s
kVA
V Tiempo de operación del Dial: s
A
Corriente de cortocircuito trifásica: A Marca del Reconectador:
Tiempo de operación del Dial de Fase: s Referencia del Reconectador:
Delta de tiempo de Fase s
Corriente de cortocircuito monofásica: A
Tiempo de operación del Dial de Tierra: s
Delta de tiempo de Fase s
A A
Normativa [1], [2], [3]: Normativa [1], [2], [3]:
s s
A A
Time Delay de Fase: s Dial de Tierra: s
Dial [ R econect ador ] : s Dial [ R econect ador ] : s
TAP [ R econect ador ] : A TAP [ R econect ador ] : A
Instantáneo [ R econect ador ] : A Instantáneo [ R econect ador ] : A
Time Delay [ R econect ador] : s Time Delay [ R econect ador] : s
Muy Inversa
IEC
RESUMEN DE AJUSTES
0,13 0,12
Curva elegida:
0,00
0,00
NOTA:
6. AJUSTES DE FASE 7. AJUSTES DE TIERRA
0,00
0,13
55 10
Extremadamente Inversa Curva elegida:
Normatividad:
7,34
0,12
E.I. M.I.
55,08
0,01
0,06
4. AJUSTES DEL RECONECTADOR DE FASE 5. AJUSTES DEL RECONECTADOR DE TIERRA
0,05
4631
0,01 OSM15
Corriente primaria: 36,72 3. CARACTERISTICAS DEL RECONECTADOR
7214 NOJA
Potencia del sistema: 725 Protección:
2- CARACTERISTICAS DEL SISTEMA PROTEGIDO
Fase
0,06
AJUSTES DEL RECONECTADOR - PTI S.A.
Propiedad de: 1. DATOS DEL EQUIPO AGUAS ARRIBA
1804 1158
Normatividad: IECIEC
0,00
Pickup (150% de In) [1], [4], [5]: Pickup (20% de In) [1], [4], [5]:
Curva [1], [2], [3]:
Dial [1], [2], [3]:
Instantaneo (25% Icc 3Φ) Instantaneo (25% Icc 1Φ)
Curva [1], [2], [3]:
Tensión primaria:
IEC
1803,50 1157,75
E.I. = Extremadamente Inversa, M.I. Muy Inversa e I. = Inversa
11400 0,07
Tierra
Protección:
Dial [1], [2], [3]:
Tiempo de operación del Dial: s
kVA
V Tiempo de operación del Dial: s
A
Corriente de cortocircuito trifásica: A A
Tiempo de operación del Dial de Fase: s A
Delta de tiempo de Fase s
Corriente de cortocircuito monofásica: A 5 P 10
Tiempo de operación del Dial de Tierra: s
Delta de tiempo de Tierra s A
Marca del Relé: Lectura:
A
Normativa [1], [2], [3]: Normativa [1], [2], [3]:
s s
A A
Time Delay de Fase: s Dial de Tierra: s
Normatividad:
Curva elegida:
Dial [ R elé ] : s Dial [ R elé ] : s
TAP [ R elé ] : A TAP [ R elé ] : A
Instantáneo [ R elé ] : A Instantáneo [ R elé ] : A
Pickup [ Int errupt or ] : A Pickup [ Int errupt or ] : A
Instantáneo [ Int errupt or] : A Instantáneo [ Int errupt or] : A
Time Delay [ Int errupt or] : s Time Delay [ Int errupt or] : s
0,78 0,20
0,08 0,07
IEC
Extremadamente Inversa
4,59
3670,5 2350
IEC
Siemens
7SJ63Referencia del Relé:
RESUMEN DE AJUSTES DEFINITIVOS
Siemens
E.I.
IECIEC
5. AJUSTES DEL RELÉ DE FASE
0,20
TAP (150% de In) [1], [4], [5]:
0,08 0,07
8. AJUSTES DE TIERRA
0,16 0,05
Curva elegida:
M.I.
0,78
4,59 2,94
131,04
NOTA: E.I. = Extremadamente Inversa, M.I. Muy Inversa e I. = Inversa
40,00
Normatividad:
Fase
Corriente del primario:
RTC:
nPm:
3. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE PARA PROTECCIÓN
Protección:
Corriente Segundaria:
0,2
1
1725
0,08
Tierra
11400Tensión primaria:
Corriente primaria:
4700
Marca:
0,12
Saturación:
800
0,16
8000
0,02
6. AJUSTES DEL RELÉ DE TIERRA
0,23
4. CARACTERISTICAS DEL RELÉ DE SOBRECORRIENTE
AJUSTES DEL RELÉ DE SOBRECORRIENTE - PTI S.A.
Protección:
0,25
7341
1. DATOS DEL EQUIPO AGUAS ARRIBAPropiedad de:
87,36
800
2. CARACTERISTICAS DEL SISTEMA PROTEGIDO
Potencia 3Φ del sistema:
Curva [1], [2], [3]:
Dial [1], [2], [3]:
Curva [1], [2], [3]:
Dial [1], [2], [3]:
A - B x CT Sec - 1 A
Instantaneo (50% Icc 3Φ) Instantaneo (50% Icc 1Φ)
7. AJUSTES DE FASE
0,02TAP (20% de In) [1], [4], [5]:
Muy Inversa
2,94

11. AJUSTES CALCULADOS
TÉORICAMENTE A IMPLEMENTAR
Modulo Id
Potencia
Nominal
( kVA )
Corriente
Nominal
( A )
I. Fusible
1.5 x In
( A )
Fusible
Calculado
( A )
Fusible
Seleccionado
( A )
Subestación TR 1 Fuse1 1000 50,64 75,97 3x80 3x80
1,3 x In transformador ≤ Fusible ≤ 1.5 x In transformador
SELECCIÓN DE FLC
Modulo Id
Potencia
Nominal
( kVA )
Corriente
Nominal
( A )
I. Fusible
1.5 x In
( A )
Fusible
Calculado
( A )
Fusible
Seleccionado
( A )
Subestación TR 4 Fuse4 225 11,40 17,09 3x5,2 3x5,2
Codensa S.A. E.S.P. CTU 515: 1.5 x In transformador
SELECCIÓN FUSIBLES DUALES
Modulo Id
Potencia
Nominal
( kVA )
Corriente
Nominal
( A )
Fusible
Bayoneta
( A )
Fusible
Limitador
( A )
Subestación TR 5 Fuse5 500 25,32 3x40 3x100
SELECCIÓN FUSIBLES DE BAYONETA Y LIMITADORES
Codensa S.A. E.S.P. CTS 525
ID Transformador
Potencia
( kVA )
Corriente BT
(A)
Tipo de
Aislamiento
Norma
Sobrecarga
Permisible
Potencia de
Sobrecarga
( kVA )
Corriente de
Sobrecarga
(A)
Proteccion
(A)
Ajuste
(A)
CB1 TR 1 1000 2775,72 Seco ET 013 111% 1110 3081,05 3x3200 3x3040
CB4 TR 2 225 270,63 Aceite NTC 2482 120% 270 324,76 3x400 3x320
CB5 TR 3 500 601,41 Aceite NTC 2482 120% 600 721,69 3x800 3x720
PROTECCIONES EN BT DE LOS TRANSFORMADORES
Informacion General