Proteccion de Motores de MT

8/12/2019 Proteccion de Motores de MT

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65.42 Sistemas de Protecciones Elctricas

INFORME DEL TRABAJO PRCTICO No

7

PROTECCIN DE MOTORES DEGRAN PORTE

Grupo N 1

Alumno: Padrn:

2 cuatrimestre 2013

INDICE


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65.42 Sistemas de Protecciones Elctricas Grupo 3 Curso 2013

Clases Tericas:

Trabajos Prcticos:

Ing. Leonardo Lintura

Ing. Fabin NeuahIng. Enrique Dufour

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1. Datos y objetivo del Trabajo Prctico......................................................................... 3

2. Proteccin contra Cortocircuitos. ............................................................................... 6

3. Proteccin ante Sobrecargas / Arranques prolongados / Rotor Bloqueado. ............ 10

4. Proteccin ante falta de tensin o sub-Tensin suministrada. ................................. 13

5. Proteccin contra asimetra de fases ....................................................................... 14

6. Proteccin por sobre-temperatura. .......................................................................... 15


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Trabajos Prcticos:



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1. Datos y objetivo del Trabajo Prctico.

Seleccionar y determinar ajustes y parametrizar el sistema de proteccin para un motor de gran portealimentado en media tensin dado en el enunciado.

Se parte del siguiente esquema unifilar

Las funciones de proteccin que se desean aplicar son:

Contra cortocircuitos:

Falla entre fases.

Fallas a tierra.

Ante sobrecargas.

Contra arranque prolongado o rotor bloqueado.

Ante falta de tensin o sub-tensin suministrada. Contra asimetra de fases o ante corriente de secuencia negativa.

Por sobre-temperatura.

Para lograr efectuar la funciones declaradas se debe seleccionar el/los rel/s que posean estas funcionesde proteccin.

El rel marca General Electric, modelo SR469, est diseado para realizar una proteccin integral demotores de gran porte. Provee todas las funciones de proteccin requeridas y es el que finalmente utilizar.A continuacin se expondr el esquema de la proteccin, donde se sealarn aquellas funciones requeridasde acuerdo a las que se decidieran aplicar en este trabajo practico.


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Trabajos Prcticos:



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Respecto a los datos de enunciado la instalacion cuenta con las siguientes caracteristicas.

El motor tiene las siguientes caractersticas:


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2. Proteccin contra Cortocircuitos.

El objetivo es realizar el ajuste de la proteccin contra cortocircuitos que puedan ocurrir en la mquina. Secontemplaran por separado el anlisis de:

- Falla entre fases.

- Fallas a tierra.

- Falla entre fases

En el anlisis de este tipo de falla se deber tener en consideracin la corriente que toma el motor

durante el arranque, que es del orden de 7 veces la corriente nominal del motor. Se deber tener cuidadode que el ajuste del rel no consider esta condicin como una falla.

Se emplear el siguiente criterio de ajuste:

- Para una caracterstica de tiempo definido, se considerar que la corriente de arranque delprimer y nico escaln se no menor a 1,6 veces el valor de la corriente que tome el motor durante elarranque.

- Para el valor de la corriente de arranque de la caracterstica de tiempo definido del rel,este valor no debe ser superior a un tercio de la corriente de falla trifsica en los bornes del motor.

e

donde

Dnde:

: Corriente de arranque de la caracterstica de tiempo definido

: Corriente que toma el motor durante el arranque (sale de hoja de datos del motor)

: Corriente de falla trifsica en los bornes del motor

Como se puede observar

. Por lo que se deber proteger al motor con una proteccin de corriente

diferencial del tipo longitudinal. La proteccin elegida posee este tipo de funcin (Obsrvese funcin 87) queresponde al siguiente esquema.


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Del esquema en cuestin se requiere tener acceso al borne de neutro de la mquina, otener acceso a todos los bornes de los bobinados del motor con el fin de conectar la medicin de corriente.Se asume que el motor cuenta con todos los bornes accesible a fin de realizar la implementacin de laproteccin. Finalmente se empleara de un solo transformador de corriente para proteccin TI por fase.

TI tipo 5P para proteccin diferencia longitudinal

Clase 5%

Corriente nominal primaria 200 A

Corriente nominal secundaria 5A

Prestacin 10 VA

Habr que definir un valor mnimo de corriente diferencial de forma tal que superado estevalor se lo considere como una falla a despejar. El rel SR469 permite realizar un ajuste entre 0,05 y 1 de lacorriente nominal a pasos de 0,01. Como tambin posee dos tipos de ajustes, uno en el caso de arranque yotro durante el rgimen de funcionamiento.

En el caso del ajuste de la corriente en caso de funcionamiento en rgimen, se consideraruna falla cuando la corriente diferencial mnima sea superior a un 10% de la corriente nominal. Este valorcontempla los errores propios de medicin del TI y el rel, de manera de asegurndonos de que se trata deuna corriente de falla.

En el caso del ajuste de la corriente en caso de arranque, se debe tener en cuenta lacorriente de arranque, sea que ahora el 10% deber corresponder a esta corriente.

El tiempo de operacin de la proteccin ser instantneo dado que esta es la proteccinprincipal y no debe esperar que actuase otra proteccin antes.

Ajuste

Dnde:

: Corriente diferencial de arranque.

: Corriente diferencia en rgimen.


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- Falla entre fases

Este tipo de fallas son detectables si se mide la magnitud de la corriente del neutro, dadoque solo existe esta corriente en situacin de falla a tierra o fuerte desbalance de carga. Ya queno siempre da la situacin de que exista una conexin rgida a tierra. Se decide medir con unsolo TI que abrace las 3 fases de alimentacin del motor. En el esquema que se muestra acontinuacin indica donde ira conectado el TI.

Este TI solo evidenciar la suma vectorial de las corrientes de fases (valor distinto de 0),cuando exista una corriente resultante en su secundario producto de una asimetra en la terna de corrientesde alimentacin al motor.

Lo mismo ocurre ante una falla a tierra donde existe una corriente de neutro comoconsecuencia de un desbalance en la terna de corriente de fases.

El TIP requerido para el circuito de proteccin de falla a tierra, poseer las siguientescaractersticas:

TI tipo 5P para proteccin diferencia longitudinal

Clase 5%Corriente nominal primaria 50 A


Prestacin 10 VA

Se adopta un valor de la corriente nominal primaria de 50 A, esta corriente es un 25% de la corrientenominal de motor.

Para realizar el ajuste de esta funcin se adoptar la siguiente hiptesis:

- Se deber tener presente un desbalance normal que pueda existir ante una carga desbalanceada.Por lo que se fija que para valores mayores a un 5% de la corriente nominal de motor, se considerar comouna falla a ser despejada.


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3. Proteccin ante Sobrecargas / Arranques prolongados / RotorBloqueado.

La limitacin impuesta por la maquina sobre este tipo de fallas es de carcter trmico, es decir queviene dada por la mxima sobre-elevacin de temperatura que puede sufrir el material aislante sin seperjudique significativamente su vida til.

La situacin de arranque prolongado o rotor bloqueado puede considerarse como un caso particularde sobre-carga. En esta condicin el motor es sometido a una alta corriente, lo que se traduce en uncalentamiento excesivo durante un cierto tiempo.

El ajuste de esta funcin se basa en el modelo trmico del motor, esto se puede observar en laCurvas de Sobrecarga que relacionan tiempo y corriente que atraviesa por el motor, siendo que la

temperatura mxima que alcanza el motor depende directamente del valor de la corriente que circula porsus bobinados.

El rel SR469 ofrece tres posibilidades de ajuste:

- Empleando una curva estndar normalizada incluida en el rel

- Definiendo una curva personalizada.

- Recurriendo a una curva dependiente de la tensin.

Con los datos proporcionados en el enunciado se determinar utilizar una curva de sobrecargaestndar provista por el rel. Del mismo modo el fabricante recomienda el uso de este tipo de curvas

cuando el tiempo de arranque se encuentra dentro de los lmites de tiempo a rotor bloqueado. En nuestrocaso resulta que el tiempo de arranque () es igual a 26 segundo, menor al tiempo de rotor bloqueado( ) de 38 segundos.

Esta curva a de seleccionarse de entre una familia de curvas que se muestran en el siguientegrfico, correspondientes a multiplicadores que van del x1 a x15.


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El procedimiento ser el siguiente:

Se ingresa al grfico con el valor de corriente de arranque del motor, en 0/1 respecto a la corrientenominal del motor. Se debe verificar de que en la interseccin de este valor con la curva que adoptemos, eltiempo se inferior al tiempo de rotor bloqueado, pero superior al tiempo de arranque. Esta condicin severifica para un multiplicador de x15, que se indica a continuacin.

El ajuste del factor de sobrecarga admisible, se realizar tal que el rel solo actu para sobrecargassuperiores a la unidad. Segn el manual, este factor puede ajustarse entre valores de 1,01 a 1,25 de apasos de 0,01.

Ya que no se dispone del factor de servicio, asumir que el motor ser utilizado con un factor deservicio continuo o sea igual a 1 en concordancia a la hoja de datos del fabricante. Definido el factor deservicio adoptare que para valores de 1,01 el motor se encuentra en condicin de sobrecarga.

Finalmente se debe medir la corriente sobre cada una de las fases. A continuacin se muestra elsiguiente esquema de conexin de los transformadores y las caractersticas de ellos.


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TI tipo 5P

Clase 5%

Corriente nominal primaria 200 A


Prestacin 10 VA

Adicionalmente, el rel puede configurarse para actuar en caso de:- Desbalance de la corriente de fase.

- Desbalance de Tensin de lnea.

- En caso de que por medio de sondas de temperaturas indique un calentamiento en el bobinado


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5. Proteccin contra asimetra de fases

El objetivo de esta funcin es medir el desbalance de la corriente de fase, a travs de la medicinde la componente de secuencia negativa de la corriente que circula por el motor, sirve de apoyo para lamedicin de sobrecarga.

Esta componente de secuencia inversa se computa internamente en el rel en base a la medicinde las corrientes de fase, cuyo circuito ya fue presentado. Dado que esta componente produce uncalentamiento adicional indeseado, es lgico que se tenga en cuenta su influencia en la proteccin desobrecarga.

Esta proteccin opera como apoyo a la proteccin por sobrecarga, aportndole la informacin deproporcin de componente de secuencia inversa en la corriente de carga del motor.

El ajuste de esta funcin de apoyo requiere definir un factor K de correccin por desequilibrio, elcual define cul de las siguientes curvas precargadas en el rel ser utilizada en el ajuste.

Esta curva le indica al rel que reduccin le corresponde a la capacidad trmica de la maquina enbase a la proporcin de desbalance.

Se adopta un valor de K iguala 8, por ser este valor cuya curva asociada es casi idntica aespecificada en las normas NEMA1.

Finalmente el ajuste de esta funcin de proteccin admite fijar un valor mximo para la magnitud decomponente inversa en la corriente, tal que superado este valor directamente proceda al disparo del rel

Para nuestro caso admitimos un contenido de 30% de componente de secuencia inversa respectoal valor de componente directa.

El tiempo de operacin para este disparo en condiciones de falla se fija en 5 segundos, dado quepara una mquina de este porte y para este tipo de falla puede esperarse que calentamiento searelativamente lento.

Ajuste

Proporcin de secuencia inversa de alarma:

Proporcin de secuencia inversa de alarma:

al disparo: 5 segundos

1 Pgina 52- Capitulo 4 del manual del rel SR 469


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6. Proteccin por sobre-temperatura.

Este rel ofrece entradas analgicas para la conexin de sondas de medicin de temperatura (RTD)insertadas en el motor. Estas sondas deben ser instaladas por el fabricante del motor durante suconstruccin y constituye la forma ms confiable de medicin de temperatura.

Las sondas soportadas por el rel son: 100 Platino, 100 o 120 Nquel y 10 Cobre.

El rango de medicin de temperatura es desde -50 C a 250 C con una exactitud de 2 C

La informacin provista por estas sondas es utilizada por el rel para afectar la curva se sobre cargaantes definida y as reflejar con mayor exactitud la situacin real del motor, proveyendo una proteccin mssegura y confiable.

El grafico siguiente muestra la curva que refleja como el rel tiene en cuenta la informacin detemperatura proporcionada por la sonda.

Dadas las caractersticas del motor a proteger, se ajusta la proteccin de temperatura de lasiguiente manera:

Alarma: 105 C

Alarma mxima: 150 C

Desenganche: 155 C

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