Pág. Tema: “Relé diferencial de sobrecorriente”. Facultad de

Tema:
“Relé diferencial de sobrecorriente”.
I. OBJETIVOS.
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Eléctrica.
Asignatura “Protección y
Coordinación de
Sistemas de Potencia”.
Explicar el procedimiento de operación de la protección diferencial de corriente para cortocircuitos
adentro de la zona de protección.
Determinar la operación del relé diferencial para fallas trifásicas, bifásicas y monofásicas dentro
de la zona de operación en el lado primario del transformador.
Determinar la operación del relé diferencial para fallas trifásicas, bifásicas y monofásicas dentro
de la zona de operación en el lado secundario del transformador.
Determinar el encendido de retardo de la protección (efecto INRUSH).
II. INTRODUCCIÓN.
El término protección se refiere a un tipo de protección del diferencial de corriente en la cual las corrientes
entrantes son comparadas con las corrientes salientes. En el caso de protección de transformador
diferencial, estas son las corrientes en el lado de bajo y alto voltaje. Cuando no hay fallas presentes, las
corrientes están relacionadas a por una razón específica, dada a continuación:
K = U1 / U2 = I 2 n / I 1 n.
Figura 4.1: “Sistema general de protección diferencial”.
Cuando una falla se presenta dentro de la zona de la protección, que esta limitada por el transformador
de corriente, ella es detectada en el tiempo más corto posible por una comparación de las corrientes y los
lados de alto y bajo voltaje del transformador se aíslan del resto de la red. Así un cortocircuito fase a fase
o una fuga a tierra puede provocar una acción instantánea del relé diferencial. Debe de cualquier modo,
notarse que el grupo vector de transformadores pueden tener diferentes fases y diferentes magnitudes.
Veamos el ejemplo de la Figura 4.2, en el transformador Yd5: I1n = 2A I2n = 3.46 A, K = 380 V / 220 V, la
transformación de corriente: 2A / 1A 4A / 1A, transformador de corriente secundario: 1A / 0.865A.
Pág.1
GUÍA 4 Pág.
Figura 4.2: “Esquema general de protección diferencial”.
Las fallas que se den fuera de la zona de protección pueden provocar saturaciones el caso de
transformadores de corriente. Puesto que, sin embargo, la falla ocurre fuere de la zona de protección, la
protección diferencial no debe dispararse. Por esta razón los relés de protección tienen las siguientes
características típicas de disparo (mostradas en la Figura .4.3).
Figura 4.3: “Funciones de disparo del relé diferencial”.
La activación no ocurre hasta que el diferencial Id excede un valor fijo en el relé (Por ejemplo: 0.1 IN).
Esta mínima corriente de operación Id min se escoge de tal forma que la corriente magnetizante del
transformador (corriente sin carga) no lleve al disparo del relé al máximo voltaje que se presente (los
voltajes picos deben ser tomados en consideración). Adicionalmente, cada dispositivo de protección
diferencial del transformador debe estabilizarse contra los picos de corriente. El pico de corriente de
encendido (surge), que sólo se presenta en el lado de alimentación, da la impresión engañosa que una
falla interna ha ocurrido y resultaría en un apagado inmediato. Una estabilización de encendido refrena
los picos de corriente del transformador y bloquea el disparo para un tiempo ajustable (0.1s - 4s).
Pág.2
GUÍA 4 Pág.
III. MATERIALES Y EQUIPO.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Cantidad
1
1
1
2
2
2
1
3
Descripción
Fuente de alimentación trifásica variable
Power Supply 22…26V / 4...5A
Voltmeter
Power Switch Module
Movin Iron Ammeter 1/5A
Current Transformer Set
Transformer Differential Protection Relais
Single Phase Transformador 500VA
Tabla 4.1.
Código
ST 7007 – 4M
ST 7007 – 5C
SO 3213 – 3F
SO 3301 – 5P
SO 3212 – 7U
SO 3213 – 1B
SO 3301 – 4B
SO 3301 – 4S
IV. PROCEDIMIENTO.
Paso 1. Construir el circuito de la Figura 4.4 y realizar los ajustes que se indican al relevador diferencial
de corriente:
Id = 20%
Paso 2. Realizar una falla trifásica en el punto B, con voltaje de alimentación igual a 0V (cero voltios). Y
completar la Tabla 4.2 con los siguientes datos:
Id mín %
Corrientes
I1 (A)
I2 (A)
TRIP
I3 (A)
L1
L2
L3
40
37
33
30
27
23
20
17
13
Tabla 4.2.
Nota: las mediciones de corriente son las que registra el medidor en el lado primario del banco de
transformadores.
Paso 3. Retirar la falla del punto B.
Paso 4. Realizar los ajustes que se indican al relevador diferencial de corriente:
Id min = 40% Id = 20%
Pág.3
GUÍA 4 Pág.
Paso 5. Alimentar el circuito con un voltaje de fase de 20V.
Paso 6. Realizar una falla trifásica en el punto C (antes de realizarla llamar al instructor para revisar y
recibir indicaciones de cómo realizar éste punto).
Figura 4.4: “Protección de banco de transformadores con relé diferencial”.
Pág.4
GUÍA 4 Pág.
Paso 7. ¿Qué sucedió con la protección?.
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Paso 8. Retirar la falla en el punto C.
Paso 9. Realizar los ajustes que se indican al relevador diferencial de corriente:
Id min = 40%
Id = 20%
Paso 10. Alimentar el circuito con 35V y realizar una falla en el punto A.
Paso 11. ¿Qué sucedió?.
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
1. Explique el por qué del comportamiento del relé en los resultados de la tabla de la parte A.
2. ¿Por qué se da ese efecto al realizar la falla en el punto C?.
3. Sería la misma conexión si los transformadores monofásicos se hubiesen conectado en D - Y,
haga el diagrama y explique la solución (cuanto será el valor de corriente diferencial).
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.
1) De la Figura 4.5, identificar los dispositivos que componen dicho sistema de potencia, describir el
tipo de conexión de los transformadores presentes.
Figura 4.5.
2) En una conexión de transformadores de subestación se tiene una conexión Y – D, a que se debe
la conveniencia de conectar en delta el grupo de transformadores de corriente en el lado en
estrella del transformador y en estrella el grupo de transformadores de corriente en el lado en
delta del transformador.
3) Explique y haga el diagrama de la protección diferencial para la protección de transformadores de
dos y tres devanados.
Pág.5
GUÍA 4 Pág.
4) ¿Qué tipo de fallas se presentan en los transformadores de subestaciones y explicar que
protecciones actúan?.
5) Presente una investigación de protecciones de generadores y explique si hay diferencia entre
protecciones de transformadores de subestaciones.
VII. BIBLIOGRAFÍA.
C.R. Paul, Nasar S. A., Unnewerh L.E. “Introducción a la Ingeniería Eléctrica”.
Carlson A. Bruce, Gisser David G. “Electrical Engineering Concepts and Applications”. AddisonWesley Publishing Company.
IEEE “Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial
Power Systems”. Buff Book Standard 1994.
Pág.6
GUÍA 4 Pág.