Este documento analiza los problemas de las protecciones actuales para la caída de cables aéreos energizados y propone dos nuevos procedimientos. Las protecciones existentes dependen de que el cable toque tierra para operar, lo que causa problemas de sensibilidad, detección y recierre. Los nuevos procedimientos INT-PERU y SEC-PERU detectan la ruptura física del cable antes de que toque tierra, mejorando la selectividad, rapidez y seguridad de la protección.

1. MARK XAVIER
Mark.electricista@gmail.com
PROTECCION POR CAIDA DE
CABLE AEREO ENERGIZADO
•1

2. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
•2

3. REDES DE DISTRIBUCIÓN
AÉREA
•3

4. PARTES DE LA EXPOSICION
•4
• Objetivo
• Problema en Sistema puesto a tierra
• Problema en Sistema No puesto a tierra
• Problema común de las protecciones
• Problema de la sensibilidad
• Problema de la detección
• Problema de recierre
• Nuevos Procedimientos
• Conclusiones

5. OBJETIVO
•5
• Se analiza tensiones y corrientes en el
caso de presencia de la falla tanto en
sistemas puestos a tierra, como en
sistemas no puestos a tierra. A fin de
buscar una alternativa que supere los
problemas técnicos de la
• PROTECCION POR CAIDA DE CABLE AEREO
ENERGIZADO

6. Problema En Sistema Puesto A
Tierra
• La protección dependera de
ZO que incluye resistencia de
falla de tierra y resistencia de
arco
•6
•Z1=Z2
•ZO
•Resistencia de falla de tierra

7. Este Circuito Se Formara Una Vez Que El
Cable Toque Tierra
• Sobre tensión fases sanas
• Sobre corriente fase a tierra (KA) = 3 Ia0
• Sobre temperatura = cteT x KA2
• Sobre esfuerzos mecanicos = cteM x KA2
• La tensión de paso = cteP x KA
•7
•Z1 •Z2 •Z0
•V •Ia1
Vxa²
Ia1[Z1-Z0]
Vb
Vxa
Ia1[Z1-Z0]
Vc
•ZO>Z1
Ia1=Ia2=Ia0

8. Problema En Sistema No Puesto
A Tierra
• La protección dependera de la resistencia de
falla de tierra y resistencia de arco
•8
•Resistencia de falla de tierra
XC de
sistema
•Resistencia de falla de tierra
Resistencia

9. Este Circuito Se Formara Una Vez Que El
Cable Toque Tierra
• La protección depende de la resistencia de falla
a tierra
• Se presenta la sobretensión en sistemas
aislados con estrella
• El problema de la detección es acentuado
debido a que circula baja corriente de falla
•9

10. Problema Común de Las
Protecciones Actuales
•10
• Esperan Que El Cable Toque Tierra
• Luego Se Cree Una Ruta Por Tierra
• Luego Comenzara La Detección
• Dependen de la resistencia de falla a tierra
• A continuación se presenta la corriente en una falla y
respuesta actual de la protección, como la ruta de tierra

11. Sistema Puesto A Tierra
•Cargas
•Cargas
•IxL
•11
• Reles de distancia, reles diferenciales
• Rele de sobrecorriente de tiempo inverso
• Elemento direccional por corriente inductiva

12. Sistema Puesto A Tierra Con
BOBINA
•Cargas
•Cargas
•XL •IxL
•12
• Rele de sobrecorriente de tiempo inverso.
• Rele direccional de sobre corriente homopolar.
• Si XC>XL elemento direccional por corriente inductiva
• Si XC=XL elemento direccional por corriente resistiva

13. Sistema Puesto A Tierra Con
RESISTENCIA
•Cargas
•Cargas
•R •Ir
•13
• Rele de sobre corriente de tiempo inverso.
• Rele direccional de sobre corriente homopolar.
• Elemento direccional por corriente resistiva

14. Sistema NO Puesto A
Tierra (XC<<)
•14
• Rele direccional de sobrecorriente homopolar
• Elemento direccional por corriente capacitiva
• Elemento direccional por corriente resistiva
• Rele de sobrecorriente de tiempo inverso
•Cargas
•Cargas

15. Sistema NO Puesto A
Tierra (XC>>)
•Cargas
•Cargas
•15
• Rele direccional de sobrecorriente homopolar.
Se ingresa en el momento de falla una
resistencia a tierra
• Elemento direccional por corriente resistiva
• Rele de sobrecorriente de tiempo inverso

16. El Problema De La SENSIBILIDAD
• La capacitancia, las pérdidas por fuga en
aislamientos, el efecto corona, el desbalance de
cargas permiten una baja corriente homopolar, en
condiciones del sistema sin falla.
• La corriente de excitación de los transformadores
de corriente puede ocasionar una falsa operación
de la protección
•16

17. El Problema De La DETECCIÓN
• El problema de la sensibilidad no permite bajos
valores de setting del rele
• En el momento de falla la detección dependera
de la resistencia del terreno. Una alta
resistencia podria hacer lento la operación del
rele
•17

18. Problema De RECIERRE
• El intento de recierre cuando la ruptura de cable
a ocurrido, indica que la protección actual no lo
diferencia de una falla temporal a tierra. Y
podria causar lo siguiente:
• Podría repetir las sobretensiones escalonadas
por interrupción de baja corriente inductiva
magnetizante o por desconexión de lineas con
alta capacitancia
• Aumentar la oscilacion de potencia, se podria
perder la estabilidad, se retrasa la protección y
se dejaria a mas usuarios sin energía eléctrica
•18

19. •19

20. Esta Investigación Analiza El
Intervalo De Tiempo
• t1 (mseg) = rotura de cable aereo
• t2 (mseg) = cable toca tierra
• Dt (mseg) = t1 - t2
•20

21. t1 (mseg) = Rotura De Cable Aéreo
•21

22. t2 (mseg) = Cable Toca Tierra
•22

23. PRUEBA DE ROTURA DE
CONDUCTOR EN MT
• t2 - t1 = 166.6mseg
• Fuente Revista Electricidad y Desarrollo
•23

24. Nuevos Procedimientos
• El autor después de los analisis realizados
concluye que:
• La protección debe detectar la ruptura física de
cable y no esperar que toque tierra
• En base a esto presento dos procedimientos:
• INT-PERU seccionador remoto
• SEC-PERU seccionador local
•24

25. Procedimiento SEC-PERU
• 1 El punto de contacto estará sometido a la tensión
del cable, a la cual esta sometido todo el dispositivo.
• 2 A la ruptura de cable el dispositivo ante la perdida de
tensión, apertura ubicándose el contacto móvil sobre
el aislamiento del contacto fijo.
• 3 En los casos de requerir mayor rapidez, se ubicaran
los contrapesos sobre el contacto móvil.
• 4 Este procedimiento permite que ante la ruptura de
cable, desde el punto soporte sea aperturado el cable
que a sufrido ruptura. Con la finalidad de evitar que el
cable toque tierra
•25

26. • Vano Fuerza (Kgs) Angulo cable-horizontal(°)
mts Max. TCD Min. Max. TCD Min.
• Cobre: 70mm2 , peso = 0.608Kg/m, F. Nominal = 2752.3Kgs
100 796.2 660.5 461.5 2.23° 2.63° 3.77°
300 695.7 660.5 610.8 7.52° 7.85° 8.53°
• AlAl: 70mm2 , peso = 0.181Kg/m, F. Nominal = 1874.2Kgs
100 583.0 449.8 217.2 1.03° 1.14° 2.40°
300 562.3 449.8 449.8 3.26° 3.43° 4.63°
• ACSR: 78.7mm2 , peso = 0.272Kg/m, F. Nominal = 2426.9Kgs
100 746.8 582.5 309.2 1.14° 1.31° 2.51°
300 687.5 582.5 463.4 3.77° 3.94° 4.97°
•26
•Fuerza

27. • Durante su trabajo normal.
•27

28. • Nueva Respuesta a la
rotura de cable.
•28

29. Procedimiento INT-PERU
• 1 Si el sistema cuenta con interruptores unipolares, de
tal forma que en el caso de la falla monofásica, debe
de abrir esta fase. Si se desea ganar unos
milisegundos a fin de mantener la estabilidad. O el
sistema esta preparado para trabajar con dos fases. En
el caso de no contar con interruptores unipolares
mandara abrir el interruptor tripolar. Bloqueara el
recierre.
• 2 Una señal permanente es enviada de Sub Estación
Eléctrica a Sub Estación Eléctrica, la recepción de la
señal indica que el cable no a sufrido ruptura. Una Sub
Estación Eléctrica puede ser Emisora - Receptora
•29

30. Procedimiento INT-PERU
• 3 Esta señal es permanente y constante, la presencia
de señal indica que el cable no a sufrido ruptura, la
falta de señal indica que el cable a sufrido ruptura,
entonces la falta de señal ordenara abrir el
interruptor unipolar (o tripolar) . Y bloquear el
recierre.
• 4 La señal deberá ser enviada únicamente y a través
del cable de energía, si son tres cables serán
transmitidas tres señales diferentes a través de cada
uno de los cables.
• 5 Dependiendo de los niveles de tensión, como de las
corrientes de falla, esta señal deberá estar libre de
interferencias electromagnéticas
•30

31. LA SEÑAL VIGILANTE
RECORRE CADA FASE.
•31

32. CONCLUSIONES
• La proteción debe comenzar a actuar desde el
momento de ruptura de cable otorgando las
siguientes ventajas
• Aumento de la selectividad ya que solo actua
ante la ruptura de cable
• Sensibilidad a detectar la falta de continuidad
física de cable o pérdida de fuerza de tracción
• Aumento de la rapidez ya que empieza a detectar
antes que toque tierra
• Se mejora la seguridad, al ser mas selectivo,
mas rapido y al evitar los recierres no exitosos
•32

33. CONCLUSIONES
• Se evitaran las sobre corrientes
• Se evitaran las sobre tensiones
• Se evitara sobre calentamientos
• Se evitara la tensión de paso
• Se disminuira la interrupción por recierre
• Se evitara la oscilación de potencia por recierre
• Se evitara las sobre tensión por recierre
•33

34. ING.MARCOS PACHECO CAPARO
CIP 45630
Tfono: 2652307
PROTECCION POR CAIDA DE
CABLE AEREO ENERGIZADO
•34