15 Transformer Differential Protection r18 Spa

Proteccin de Sistemas de Potencia para Ingenieros PROT 401 Seccin 15 - Proteccin Diferencial de Transformador

Proteccin de Sistemas de Potencia para IngenierosProteccin Diferencial de Transformador

Copyright SEL 2006

Documentos tcnicos que avalan esta seccin: 6025.pdf, Transformer Modeling as Applied to Differential Protection, Stanley E. Zocholl, Armando Guzman, Daqing Hou 6100.pdf, Performance Analysis of Traditional and Improved Transformer Differential Protective Relays, Armando Guzman, Gabriel Benmouyal, Stanley E. Zocholl, Hector Altuve

Transformer Differential Protection_r18_spa

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Proteccin Diferencial de Transformador ObjetivosDescribir:Fallas en Transformadores Desafos para la Proteccin Diferencial Cuando la Zona Protegida Incluye un Transformador

Comprender:Las diferentes conexiones del transformador y las normas ANSI/IEEE Necesidad de compensar la derivacin (tap), la fase y la secuencia cero Como asegurar el buen funcionamiento de los Rels Diferenciales de Transformador frente al inrush y a la sobre-excitacinTemas de Discusin: Deteccin de Fallas Elctricas Proteccin diferencial Proteccin de sobrecorriente Proteccin ante Falla Mecnica Proteccin/Supervisin Adicional del Transformador


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Origen de los Esfuerzos en el Transformador Ciclo Trmico Vibracin Calentamiento Localizado debido al Flujo Magntico Efectos Producidos por las Corrientes de Falla Pasantes Calentamiento por Sobrecarga o Refrigeracin InadecuadaFuente: C37.91-2000 IEEE Gua de Aplicacin de Rels en Transformadores de Potencia

Un transformador consta de un conjunto de bobinados montados alrededor de un ncleo magntico. Los bobinados estn aislados entre s y respecto al ncleo. Por otra parte, las espiras de cada bobinado estn aisladas entre s para resistir el gradiente de tensin. Durante la operacin del transformador, los esfuerzos a los que est sometido pueden daar los bobinados y su aislamiento provocando la rotura de los mismos y la falla del transformador. A continuacin se indican algunos (hay muchos ms) de los riesgos a los que estn expuestos los transformadores. Los ciclos trmicos ocasionados por la variacin de la carga expanden y contraen los materiales, causando el desgaste de los materiales aislantes y los soportes que calzan el bobinado. La magnetostriccin causa vibracin debido a los cambios en cada semiciclo del flujo en el ncleo ocasionando el desgaste de los aislantes. El flujo magntico puede inducir corrientes parsitas en parte de los bobinados, el ncleo o estructuras de soporte provocando calentamientos localizados. Las mltiples puestas a tierra del ncleo pueden provocar la circulacin de grandes corrientes en el ncleo. La circulacin de la corriente de falla en los bobinados del transformador genera esfuerzos mecnicos de gran magnitud que pueden daar el aislamiento y la estructura que sostiene y calza a los bobinados. Es muy importante despejar rpidamente las fallas que atraviesan la mquina para reducir su dao. El calentamiento del aislamiento causa la prdida de su resistencia mecnica y provoca su debilitamiento a lo largo del tiempo.3



Fallas en los Bobinados Fallas en los Aisladores

Estadsticas de Fallas en Transformadores 19831988

37% 11% 3% 1% 26%

Fallas en los Conmutadores bajo Carga 22% Fallas en las Tableros de Conexiones Fallas en el Ncleo Fallas Varias

Fuente: C37.91-2000 IEEE Gua de Aplicacin de Rels en Transformadores de Potencia

Estas estadsticas indican el porcentaje de los diversos tipos de fallas del transformador. En general, cuando ocurre una falla en un transformador, se dice que una falla sac al transformador de servicio (el transformador se pierde) y la tarea del rel de proteccin es detectar y aislar estas fallas. Podemos ver que casi el 60 % de las fallas en el transformador son atribuidas a deterioros en el aislamiento de los bobinados o en el conmutador de derivaciones. Un tema relacionado con estas fallas es la supervisin del estado del transformador. La falla masiva puede evitarse con la instalacin de sistemas de supervisin en tiempo real, capaces de detectar que se est en el inicio de la formacin de una futura falla destructiva. Estos sofisticados sistemas de supervisin, cada da ms accesibles en cuanto a costo, pueden utilizarse para retirar del servicio al transformador ante una falla incipiente y antes de la ocurrencia de una falla generalizada.


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Proteccin Diferencial de Transformador


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Proteccin DiferencialRelacin Equilibrada de los TC TC Equipo Protegido (Carga Normal) TC

50

IOP = 0

La diapositiva muestra el esquema ms sencillo de proteccin diferencial (que utiliza un rel de sobrecorriente instantneo). La proteccin diferencial es uno de los ms efectivos medios de proteccin de transformadores y otros equipos. En su forma ms simple, la proteccin diferencial dispara al detectar una diferencia entre las corrientes entrantes y salientes dentro de la zona protegida. El rel diferencial puede tener una mayor sensibilidad a las fallas que otros tipos de rels pues opera solamente con la diferencia de la corriente y no con la corriente total que fluye por el circuito. Adems, como la zona de proteccin est definida con precisin, por la ubicacin de los TCs que rodean la zona protegida, el rel es muy selectivo. Esta gran selectividad, hace que el rel diferencial dispare rpidamente sin intervalo de coordinacin.


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Principio de la Proteccin Diferencial (1)Relacin Equilibrada de los TC TC TC Falla Externa

Equipo Protegido

50

IOP = 0

El Rel No Opera si se Considera a los TCs como IdealesLa diapositiva muestra el comportamiento del esquema diferencial ms sencillo (que usa un rel de sobrecorriente instantneo) durante una falla externa. Si consideramos a los transformadores de corriente como ideales e idnticos, las corrientes primaria y secundaria en ambos lados del equipo protegido sern iguales. Por lo tanto no habr corriente (diferencial) de operacin.


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Principio de la Proteccin Diferencial (2)RTC Equipo Protegido Falla Interna 50 IOP > IAJUSTE RTC

El Rel Opera

Para una falla interna, las corrientes primarias harn que las corrientes secundarias produzcan una corriente diferencial a travs del rel de sobrecorriente. Si esta corriente (de operacin) diferencial es mayor que el arranque del rel, ste disparar ambos interruptores de forma instantnea. Las caractersticas de la proteccin diferencial pueden ser resumidas como sigue: Concepto Sencillo: Medicin de las corrientes entrantes y salientes de la zona de proteccin Si las corrientes no son iguales se est ante una falla Brinda: Alta sensibilidad Alta selectividad Resultado: Velocidad relativamente alta


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Problemas Causados por el Comportamiento Desigual de los TCsTC Equipo Protegido TC Falla Externa

50

IOP 0

Si Durante una Falla Pasante, uno de los TCs se Satura Habr una Falsa Corriente Diferencial Se Debe Adoptar Alguna Medida para Insensibilizar al Rel ante las Altas Corrientes Originadas por las Fallas PasantesEl gran desafo de la proteccin diferencial es ser segura ante grandes corrientes pasantes de falla. Durante una falla externa importante, el TC puede saturarse y suministrar una corriente menor a la calculada por su relacin de transformacin. En este caso, las corrientes no se anulan totalmente entre s y darn por resultado una falsa corriente diferencial.


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Esquema Posible Principio de la Proteccin Diferencial PorcentualRTC Equipo Protegido RTC

I1 Rel

I2

Compara las Magnitudes de:

I OP = I 1 + I 2

I R = kI RT

Una variante muy comn del concepto diferencial es el rel diferencial de restriccin porcentual. Este es el diagrama tpico de la proteccin diferencial, en el cual los elementos diferenciales comparan una cantidad de operacin con una cantidad de restriccin.


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Curva del Rel Diferencial Porcentual| I OP |Regin de Operacin Regin de Restriccin

| I OP |Para una Falla Externa con el TC Saturado

IP

| I RT |El Rel Opera Cuando:

| IOP |> I P + k | I RT |

El rel diferencial de restriccin porcentual es muy insensible al error de los TCs ante fallas externas. Con este diseo, la sensibilidad ante fallas internas no se sacrifica en demasa pues la corriente de restriccin es menor para las fallas internas. La diapositiva muestra una de las representaciones grficas ms comunes de los rels diferenciales. El factor k (denominado pendiente) es un ajuste del rel as como lo es la corriente mnima de arranque IPU.


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Los Rels de Proteccin Diferencial Porcentual Comparan IOP con IRTLos TCs Deben ser Diferentes IW1 TC1 W1 W2 TC2 IW2

Transformador de Potencia Rel Diferencialsec sec I OP = IW 1 + IW 2 sec sec I R = k I RT = k (| IW 1 | + | IW 2 |) / 2

Donde k = promedio de la pendiente

Esta diapositiva muestra el esquema diferencial aplicado a la proteccin de un transformador de potencia. En las ecuaciones el superndice sec significa secundario. La cantidad de operacin, IOP, (tambin denominada corriente diferencial) se obtiene sumando los fasores de las corrientes de los bobinados, IW1 e IW2. En un rel diferencial de restriccin porcentual, la cantidad de operacin se compara con la cantidad de restriccin. Para que se verifique un disparo, la cantidad de operacin debe superar a la cantidad de restriccin. Una corriente de restriccin comnmente empleada (adecuada para transformadores multi-bobinado) es la suma escalar de las corrientes de los bobinados (restriccin promedio). Otros mtodos alternativos son la suma de la restriccin (solamente aplicable a mquinas de dos arrollamientos) y la restriccin mxima. En la suma de la restriccin, IRT es la magnitud del fasor de la corriente que fluye a travs de la zona de proteccin. De esta forma, para fallas pasantes, IRT es 2 en valor por unidad. Cuando las corrientes que fluyen a travs de la zona protegida son iguales, las corrientes se anulan entre s e IRT se transforma en 0 por unidad. Con la restriccin mxima, solamente se utiliza como IRT a la mayor de las corrientes pasantes.


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Caracterstica Diferencial de Restriccin PorcentualIOP Arranque Irrestricto(Mltiplos del TAP)

Regin de Operacin

Pendiente 2 Regin de Restriccin IRT

Pendiente 1

Arranque Mnimo

Transicin de la (Mltiplos del TAP) Pendiente 1-2

Esta es la grfica de una caracterstica de restriccin porcentual con doble pendiente. El eje Y representa la cantidad de operacin y el eje X la cantidad de restriccin. Es importante destacar que las cantidades estn graficadas en por unidad del tap. El concepto de tap ser explicado en breve. La caracterstica de disparo est representada por la lnea verde. La pendiente de la caracterstica nominada como Pendiente 1 est expresada en por ciento. De esta forma, la corriente de operacin debe superar un cierto porcentaje de la corriente de restriccin para que se verifique un disparo. La lnea horizontal representa la sensibilidad mnima necesaria considerando a los errores provocados al trabajar con bajos valores de operacin y restriccin. Debido a que los errores por saturacin del TC son mayormente un problema con niveles altos de corriente, el incremento de la pendiente de la caracterstica nominada como Pendiente 2, suministra un aumento de la restriccin ante corrientes altas. La pendiente de restriccin, Pendiente 1, mejora en menor grado la sensibilidad ante fallas de bajo valor debido a que con menores niveles de corriente el comportamiento del TC es lineal.


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Desafos a Superar por la Proteccin Diferencial de TransformadorComportamiento Desigual de los TC Desigualdad en la Magnitud de la Corriente Desfasaje a Travs del Transformador Fuentes de Secuencia Cero Magnetizacin en la Energizacin (Inrush) Excitacin y Sobre-excitacinSe presentan numerosos inconvenientes al tratar de suministrar una confiable y segura proteccin diferencial a una zona protegida que involucra a un transformador de potencia. Discutiremos estos inconvenientes con mayor detalle.


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Conexiones Normales en un Transformador de Dos Bobinados

87T

87T

87T

87T

Las conexiones habituales en los transformadores de potencia son: Y/Y, /Y, Y/ y /. Esto significa que, en ambos lados del transformador, no slo son distintas las magnitudes de las corrientes sino tambin sus ngulos de fase. El desfasaje introducido por las conexiones /Y puede ser compensado mediante la conexin adecuada de sus transformadores de corriente. Normalmente, para los rels electromecnicos tradicionales, esta compensacin se realiza conectando en a los TCS del lado estrella del transformador de potencia y viceversa.


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Conexiones del Transformador segn ANSIH1 H3

DABY o Dy1H2 x3

x1

x2 A B C (Ia-Ib)(N2/N1) H1 (Ib-Ic)(N2/N1) H2 (Ic-Ia)(N2/N1) H3 N1 N2 x1 Ia x2 Ib x3 Ic a b c

Hay varias formas de llevar a cabo una conexin Y- o -Y. La norma ANSI/IEEE indica que el lado de alta tensin debe adelantar 30 respecto al de baja. Por su parte, las normas europeas tradicionales establecen una notacin de dos letras y un nmero para describir estas conexiones. Las letras pueden ser D, d, Y e y. La primera letra (mayscula), una D o una Y, se utiliza para indicar la conexin del lado de alta tensin, mientras que la segunda letra (minscula), una d o una y, se utiliza para indicar la conexin del lado de baja tensin. El nmero que sigue indica el mltiplo de 30 del ngulo en que el lado de alta tensin adelanta respecto al de baja tensin. Por ejemplo: Dy5 significa que el lado AT est en tringulo, el lado de BT est en estrella y la tensin fase-neutro del lado de AT est adelantada 5*30 = 150 respecto a la tensin fase-neutro del lado de BT. En otras palabras, ngulo (VA) = ngulo (Va) + 150. La diapositiva muestra una conexin Dy1. Ntese que el desfasaje entre las tensiones es el mismo que entre las corrientes.


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Conexiones del Transformador segn ANSIH1

YDAC o Yd1 x1x3 H2 x2 N1 N2 x1 (IA-IC )(N1/N2) x2 (IB-IA )(N1/N2) x3 (IC-IB )(N1/N2) a b c

H3 IA IB IC

A B C

H1 H2 H3

Esta es otra posible conexin con el lado de AT adelantado 30 respecto al lado de BT.


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Corrientes en un Transformador Tringulo - Estrella Detalle de las Corrientes de FaseRelacin de Transformacin del Transformador de PotenciaRT =A B C RTC1 (Ia-Ib)(N2/N1) (Ib-Ic)(N2/N1) (Ic-Ia)(N2/N1)

N1 KV 1 = KV 2 3N 2N1 N2 Ia Ib Ic RTC2 a b c

Ntese que: ( I a I b ) = 3 I a 30

Esta diapositiva muestra la relacin entre las corrientes a cada lado del transformador de potencia. Ntese que la relacin de espiras no es lo mismo que la relacin de transformacin. Entre ellas est el factor raz cuadrada de 3. Ntese adems que hay un desfasaje de 30 entre las corrientes del lado de AT respecto al lado de BT. La prxima diapositiva muestra como conectar los transformadores de corriente para compensar este desfasaje.


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Compensacin de la Magnitud y el ngulo de Fase (entre los bobinados)


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Ejemplo de Compensacin TradicionalRTC1A B C

(Ia-Ib)(N2/N1) (Ib-Ic)(N2/N1) (Ic-Ia)(N2/N1)

N1 N2

Ia Ib Ic

RTC2

a b c

Idealmente: N2 1 1 = N1 RTC1 RTC2

R3 (Ic-Ia)(N2/N1)/RTC1 (Ib-Ic)(N2/N1)/RTC1 (Ia-Ib)(N2/N1)/RTC1

R2 R1

(Ic-Ia)/RTC2 (Ib-Ic)/RTC2 (Ia-Ib)/RTC2

Tal como se observa en el ejemplo de la figura, al utilizar rels electromecnicos tradicionales, los transformadores de corriente deben estar correctamente conectados. Una alternativa es utilizar transformadores auxiliares de baja tensin (no estudiados en este curso). Ntese que adems de la conexin, debe haber una cierta relacin entre las relaciones de transformacin de los transformadores de corriente.


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DesigualdadRelacin Deseada Entre RTC1 y RTC2:

N2 1 1 = N 1 RTC1 RTC 2 N1 RTC1 = RTC 2 N2 RTC 2 = 3

KV 1 RTC1 KV 2

Esto no Siempre es Posible con los Valores Estndar Rels Tradicionales Provistos con TCs Auxiliares Internos tipo Multirelacin de Ajuste Fino para Compensar la Corriente Diferencial Resultante


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Rels Electromecnicos Clculo de la Desigualdad

MR | I1 | | I 2 | MR = min TAP , TAP 1 2

Desigualdad =

| I1 | | I 2 | TAP1 TAP2

100

Algunos rels electromecnicos fueron diseados con transformadores de corriente auxiliares internos de mltiples relaciones. Entonces, para su aplicacin en transformadores de dos bobinados, los taps para dos TCs auxiliares deban ser ajustados. Supongamos que llamamos TAP1 y TAP2 a estos taps. Si las relaciones de las corrientes I1 e I2 para el TAP1 y el TAP2 fueran iguales, el rel debera compensar la diferencia debido al inevitable error resultante de utilizar TCs estndar. Por lo general hay algn tipo de desviacin. Esta desviacin se denomina desigualdad y se calcula como la diferencia porcentual entre las dos relaciones respecto a la relacin menor. Nota: Si bien existe una traduccin muy clara para el trmino Tap (Derivacin) en Espaol, utilizaremos el trmino en Ingls por su amplia difusin entre los especialistas en protecciones en los pases de habla hispana. La situacin es similar a la que ocurre con el trmino Torque cuya correcta traduccin al Espaol sera Par.


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Ejemplo NumricoRTC 1 A B C

30 MVA 115/13,8 kVN1 N2

RTC 2

a b c

R3 R2 R1

Encontrar las relaciones de transformacin apropiadas para los transformadores de corriente. Hallar la corriente diferencial resultante (si hay) para la operacin a plena carga. Las RTCs disponibles para 13,8 kV son: 600-800-100-1200-1400-1600/5 Las RTCs disponibles para 115 kV son : 100-200-400-600/5


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Compensacin con Rels DigitalesLos Rels Digitales Ejecutan Internamente la Compensacin de la Magnitud de la Corriente y el ngulo de FaseEl programa del rel tiene en cuenta las diferencias El usuario debe ajustar el rel segn las caractersticas del transformador protegido Los rels modernos tienen en cuenta todas las conexiones posibles, no slo las estndar especificadas por las normas ANSI/IEEE


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Compensacin de la Derivacin (TAP)

TAP =

MVA 1000 C 3 KVLL RTC

donde: 1 para TCs conectados en Estrella 3 para TCs conectados en Tringulo

El tap es un ajuste en el rel diferencial que especifica la corriente nominal a plena carga. En los rels electromecnicos, los taps disponibles son fijos y limitados, y habitualmente admiten una desigualdad mxima de hasta el 3 %. Por lo general, la desigualdad se compensa con la desigualdad de la relacin del TC entre los bobinados del transformador. Por el contrario, en los rels digitales los taps estn disponibles de forma continua y solamente estn limitados por el mximo y el mnimo especificado por el constructor. En la ecuacin superior, los trminos se definen como: (MVA*1000)/(3*KVBOB) simplemente define la corriente del transformador a plena carga. MVA es la potencia del transformador y KVLL es la tensin para ese terminal del transformador.

Dicho trmino se divide por la relacin del TC, RTC, para convertirlo al secundario. El factor C se usa para corregir la relacin efectiva del TC para su circuito. Si los TCs estn conectados en tringulo, la relacin efectiva del TC se divide por 3. Si los TCS estn conectados en estrella no se necesita compensacin; C es 1. As, el tap define la corriente en 1 por unidad de la base en MVA del transformador para cada terminal del elemento diferencial. Si por ejemplo, el tap es 5 para el Bobinado 1, el elemento diferencial ver una corriente medida de 2,5 amperes asociada al Bobinado 1 a 0,5 veces el tap.


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Seleccin de los Ajustes de la Pendiente CaractersticaIOP Arranque Irrestricto (Mltiplos del TAP) Regin de Operacin Pendiente 2

Pendiente 1

Regin de Restriccin

Arranque Mnimo (Mltiplos del TAP) IRT

Error de Desigualdad (0) Conmutador Bajo Carga (10%) Conmutador sin Carga (5%) Error de Medicin del Rel ( 0,1 No se confirma DCBL

El bloqueo por CC no funciona ante corrientes de falla internas que producen semiciclos simtricos de corriente de operacin. Esto incluye a las formas de onda que presentan distorsin debido a la saturacin simtrica del TC.


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Sobre-excitacin del Transformador

La sobre-excitacin del transformador puede ocasionar graves daos si no es detectada a tiempo. Tradicionalmente, la proteccin de sobre-excitacin del transformador ha estado limitada a los transformadores elevadores de los grupos generadores. El flujo dentro del ncleo del transformador es directamente proporcional a la tensin aplicada e inversamente proporcional a la frecuencia. Las condiciones de sobretensin y subfrecuencia pueden aparecer en cualquier parte del sistema. En un caso ocurrido recientemente, una condicin de sobretensin de entre el 110 al 119 % durante un tiempo prolongado provoc daos en varios transformadores, lo cual nos ensea que la proteccin por sobre-excitacin no debe limitarse solamente a los transformadores elevadores. La sobre-excitacin provoca un flujo excesivo que ocasiona el calentamiento del transformador y aumenta la corriente de excitacin, el ruido y la vibracin. Veremos dos mtodos para detectar las condiciones de sobre-excitacin indeseada.


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Corriente de Excitacin Determinada Mediante Ensayo (150% de la Tensin Nominal)Corriente Primaria (Amperes)60 40 20 0 -20 -40 -60 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Ciclos

Esta es la corriente de excitacin obtenida durante el ensayo de un transformador de laboratorio. La corriente corresponde a una condicin de sobretensin de 150 % de la tensin nominal y para comparar, vemos que el valor pico de la corriente nominal del transformador es 61,5 A mientras que el valor pico de la corriente de excitacin es 57,3 A. Observando la simetra de la forma de la onda, se desprende que la corriente tiene armnicos impares.


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Contenido de Quinto Armnico en la Corriente de ExcitacinComponente de Frecuencia Fundamental Tercero Quinto Sptimo Magnitud (Amps. Primarios) 22,5 11,1 4,9 1,8 % de la Nominal 52,0 26,0 11,0 4,0

Esta tabla muestra los armnicos ms significativos como porcentaje de la corriente nominal. El armnico ms apropiado para detectar las condiciones de sobre-excitacin es el tercero pero, lamentablemente, es la cantidad de secuencia cero. Esto significa que el tercer armnico puede quedar confinado en la conexin tringulo del transformador o en la compensacin tringulo del TC, razn por la cual utilizamos el quinto armnico en lugar del tercero. A pesar de su bajo valor, el quinto armnico es an una cantidad confiable para detectar la condicin de sobre-excitacin, aunque requiere de un dispositivo que tenga una sensibilidad adecuada. Segn vemos en esta condicin de sobretensin, la magnitud del quinto armnico es el 11 % de la corriente nominal.


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Armnicos de la Corriente de Excitacin80

% de la Corriente Nominal del Transformador

70 60 50 40 30 20 10 0 100

Fundamental

3ero

5to

110

120

130

140

150

160

Tensin %

Esta grfica muestra la componente fundamental y los armnicos tercero y quinto como porcentajes de la corriente nominal para distintas condiciones de sobretensin en un transformador comn de potencia. El quinto armnico aparece cuando las condiciones de sobretensin superan el 110 %. Cuando la sobretensin alcanza el 133 %, la magnitud del quinto armnico es el 10 % de la corriente nominal. Un ajuste del 3 % para el umbral del quinto armnico permitir al rel detectar condiciones de sobretensin mayores al 115 %.


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Mejora de la Proteccin Diferencial de Transformador Combinar lo Siguiente:Restriccin de armnicos pares Bloqueo de quinto armnico Bloqueo por CC

Utilizar solamente el bloqueo armnico en forma independiente o los mtodos de restriccin, no garantizan la seguridad bajo ciertas condiciones de inrush y puede conducir a fallas. Si bien estos mtodos agregan seguridad, sacrifican disponibilidad. La combinacin entre los conceptos de restriccin de armnicos pares, bloqueo de quinto armnico y bloqueo por CC dentro de un elemento independiente, brinda un mejor compromiso entre seguridad y disponibilidad.


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Elemento Diferencial sin Restriccin


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La Saturacin Debida al Desplazamiento de CC Incluye los Armnicos Pares e ImparesRelacin de Corriente Amperes Secundarios

Ciclos

La saturacin asimtrica del TC contiene armnicos pares e impares. Los armnicos pares contenidos en dicha saturacin del TC pueden bloquear o restringir al rel diferencial por corriente porcentual pero, si la falla es interna, el efecto ser solamente el retardo del disparo por unos pocos ciclos. Para el caso de una falla externa, el bloqueo por armnicos pares o la restriccin puede prevenir al rel de una mala operacin, la cual de otra forma ocurrira, debido a la saturacin del juego de TCs, reflejada en sus salidas.


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Elemento sin Restriccin La Mayora de los Rels con Restriccin Armnica Incluyen una Unidad sin Restriccin de Ajuste Alto Disparos Instantneos por la Magnitud de la Corriente DiferencialSin restriccin porcentual Sin restriccin armnica

Para evitar el disparo retardado para fallas internas severas con saturacin del TC, donde la unidad de restriccin armnica puede bloquear el disparo, la mayora de los rels diferenciales con restriccin armnica incorporan una unidad instantnea sin restriccin de ajuste alto. Esta unidad mide solamente la magnitud de la corriente diferencial, por lo cual es mucho ms veloz que la unidad de restriccin porcentual. Esta unidad debe ajustarse a un valor lo suficientemente alto como para evitar su operacin con corrientes de inrush o para las ms severas fallas pasantes con saturacin del TC.


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Consideraciones Acerca de las Aplicaciones


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TCs en Paralelo sobre una Entrada Restringida

Corriente Pasante Op

R1 Sin Restriccin

R2

Para la condicin que se muestra arriba, en la cual la corriente de falla puede pasar a travs de la zona de proteccin pero no restringe al rel, puede verificarse una mala operacin. Si uno de los dos TCs se saturase, el exceso de corriente sera visto por el rel como corriente entrante sin corriente de restriccin de compensacin. Los TCs pueden conectarse en paralelo sobre una entrada si: Ambos circuitos son salientes hacia la carga La potencia, la relacin y las dimensiones del ncleo de los TCs son iguales Los circuitos estn conectados al mismo nivel de tensin


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TCs en Paralelo sobre una Entrada Restringida

Corriente Pasante Op

R1 R2 Restriccin Completa

R3

Una mejor opcin es seleccionar un rel con mltiples entradas a fin de que no haya necesidad de conectar TCs en paralelo. Si todas las fuentes ingresan al rel a travs de entradas de restriccin exclusivas para cada una de ellas, la restriccin del rel trabajar adecuadamente en caso de que haya saturacin en alguno de los TCs.


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Transformadores en Paralelo sobre un mismo RelInrush (Magnetizacin) por Simpata

Op

R1

R2

En general, no es aconsejable conectar transformadores en paralelo en una nica zona diferencial, es decir con slo un rel. Las relaciones de los TCs y la sensibilidad del rel requerirn adecuar su valor y su ajuste para la potencia total de los dos transformadores, por lo que la sensibilidad del rel se reducir a la mitad. Adems, si los transformadores pueden maniobrarse en forma individual, el rel puede fallar al tratar de restringir adecuadamente ante el inrush de energizacin. Si se conecta un transformador con otro en servicio, ste ltimo experimentar un inrush por simpata que se sumar al inrush del transformador que se est conectando, produciendo una corriente de apariencia ms simtrica. Esta simetra reducir el componente de segundo armnico con lo cual la capacidad del rel para bloquear adecuadamente la salida de disparo se ver afectada.


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Ajuste de los Taps en Transformadores de Tres Bobinados El Terciario Puede no Tener la misma Potencia que los Bobinados PrincipalesTrabajar sobre los taps coincidentes de a pares Asegurarse de utilizar la misma potencia de base para los clculos de cada tap

Al ajustar los taps en un rel de restriccin mltiple, se debe trabajar sobre los taps coincidentes de a pares. Se calcula la corriente de la entrada 1 respecto a la de la entrada 2. Luego la corriente de la entrada 1 respecto a la de la entrada 3. Finalmente se calcula la corriente de la entrada 2 respecto a la de la entrada 3. En cada caso se debe usar la misma potencia base.


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