Pág. Tema: “Relé de sobretensión independiente”. Facultad de

Tema:
“Relé de sobretensión independiente”.
I. OBJETIVOS.
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Eléctrica.
Asignatura “Protección y
Coordinación de
Sistemas de Potencia”.
Medir el voltaje de operación y de caída de la protección da bajo voltaje.
Calcular la relación de reposición R = VDO / VOP para la protección de bajo voltaje.
Medir el voltaje de operación y de caída de la protección de sobre voltaje.
Calcular la relación de reposición R = VDO / VOP para la protección de sobre voltaje.
Establecer y controlar de acuerdo a la protección el tiempo de disparo del relevador de sobre y
bajo voltaje.
II. INTRODUCCIÓN.
El relevador de sobre y bajo voltaje es utilizado para monitorear voltajes en fuentes principales
(subestaciones), caídas de voltajes y sobrecargas causadas por maquinas eléctricas. Un ejemplo de su
aplicación, está en la protección de generadores, en el cual una causa frecuente de sobrevoltaje es la
perdida súbita de la carga que esta alimentado.
Es recomendable instalar una protección contra sobrevoltaje en el generador, basada en un relevador de
sobrevoltaje conectado a un transformador de potencial independiente del que se utiliza para el regulador
de campo. El relevador debe cumplir con la condición de que su operación no afecte con los cambios de
la frecuencia de la señal, de modo que opere correctamente a unas frecuencias distintas de la nominal
(que existen cuando el generador esta conectado del sistema).
Una posibilidad es utilizar un relevador con valor de arranque independiente de la frecuencia, pero en la
actualidad existen relevadores que responden al cociente de voltaje a frecuencia y que tienen un valor de
arranque ajustable en términos de este cociente. Este tipo de relevador es más selectivo, pues responde
al valor de la densidad de flujo magnético en el generador, que es proporcional al cociente de voltaje a
frecuencia.
Fundamentos de los relevadores electrónicos de protección.
En principio, los relés electrónicos de protección, son convertidores analógico-binarios, con funciones de
medidas. Las magnitudes eléctricas de medida, tales como corriente, tensión, desfase, frecuencia,
potencia, etc., que estos relés deben captar y los valores que resultan por diferenciación, integración u
otra operación matemática, aparecen siempre en la entrada del órgano de medida bajo la forma de
señales analógicas.
A la salida de este órgano aparece siempre una señal binaria que puede ser cero 0 si el relé no
desconecta o bien uno 1 si desconecta. Para los órganos de mando, conectados al relé de protección,
resultan señales de salida, que pueden utilizarse con un mínimo de exigencia. Cada relé de protección
esta constituido por órganos individuales.
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Todos los órganos de los relés estáticos son fácilmente discernibles. Las señales de forma analógicas, es
decir, progresivamente variable que procede del circuito de medida (transformadores de intensidad o de
tensión) entran en el órgano de conversión del relé de protección que las convierte, de tal manera que,
puedan ser fácilmente transformadas en el órgano de medida que sigue. Este órgano de medida, que es
el elemento más importante para el funcionamiento del relé, conmuta su señal de entrada (que es
también analógica) a partir de cierto valor y suministra en una salida una señal binaria que puede ser 1 o
bien 0. En el órgano de salida esta señal binaria, aun de poca potencia, se aplica y se transmite a uno o
varios órganos de mando.
Estos efectúan las operaciones de acoplamiento, tales como: apertura de disyuntores, entrada en acción
de un dispositivo de desexcitación rápida, accionan un dispositivo de señalamiento o dan una orden de
verificación a los relés de protección de otro puesto de distribución.
Existe también un órgano de alimentación que proporciona la potencia necesaria a los órganos de
medida y de salida. Recibe esta potencia, unas veces de una fuente auxiliar de tensión, otras veces del
mismo circuito de medida, aun cuando se trata de un accionamiento por medio de transformadores de
intensidad.
III. MATERIALES Y EQUIPO.
No. Cantidad Descripción
1
1
Fuente de alimentación trifásica variable
2
1
AC Voltaje Supervisión Unit
3
1
RMS – Meter
4
1
Power Switch Module
5
1
Electronic Stop Watch
Tabla 6.1.
Código
ST 7007 – 4M
SO 3301 – 4N
SO 5127 – 1L
SO 3301 – 5P
SO 5127 – 2F
IV. PROCEDIMIENTO.
Parte A: “Medición del voltaje de operación, caída y calculo del coeficiente de reposición de la
protección de bajo voltaje”.
Paso 1. Construir el circuito que se muestra en la Figura 6.1.
Figura 6.1: “Unidad supervisora de voltaje”.
Paso 2. Ajustar el rango de bajo voltaje < U y el rango de sobre voltaje U > para los valores de 150 y 210
respectivamente. Incrementar el voltaje VLN a 190 Voltios. El LED verde indicara que el voltaje principal
está en el rango establecido.
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Paso 3. Para bajo voltaje reducir lentamente el voltaje hasta que el LED se apague, éste valor de voltaje
corresponde a VDO.
VDO = _______________.
Paso 4. Incrementar el voltaje hasta que el relé se active nuevamente y el LED vuelva a encenderse, éste
valor de voltaje corresponde a VOP.
VOP = _______________.
Paso 5. Realizar el Paso 3 y Paso 4 para los valores ajustes de bajo y sobre voltaje que se muestran en
la Tabla 6.2.
Ajuste
Bajo Voltaje
<U
U>
150 V
210 V
160 V
210 V
170 V
210 V
180 V
210 V
VDO
VOP
Coeficiente de Reposición "R"
Tabla 6.2.
Nota: el coeficiente de reposición “R” se calcula de la siguiente manera:
R=
VDO
VOP
Parte B: “Medición del voltaje de operación, caída y calculo del coeficiente de reposición de la
protección de sobre voltaje”.
Paso 1. Con el circuito que ya tiene elaborado en su mesa de trabajo proceda a realizar las asignaciones
correspondientes a ésta parte de la guía.
Paso 2. Ajustar el rango de bajo voltaje < U y el rango de sobre voltaje U > para los valores de 170 y 200
respectivamente. Incrementar el voltaje VLN a 185 Voltios. El LED verde indicara que el voltaje principal
está en el rango establecido.
Paso 3. Para sobre voltaje aumentar el voltaje hasta que el LED se apague, éste valor de voltaje
corresponde a VDO.
VDO = _______________.
Paso 4. Reducir el voltaje hasta que el relé se active nuevamente y el LED vuelva a encenderse, éste
valor de voltaje corresponde a VOP.
VOP = _______________.
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Paso 5. Realizar el Paso 3 y Paso 4 para los valores ajustes de bajo y sobre voltaje que se muestran en
la Tabla 6.3.
Ajuste
Sobre Voltaje
<U
U>
170 V
210 V
170 V
215 V
170 V
220 V
VDO
VOP
Coeficiente de Reposición "R"
Tabla 6.3.
Nota: el coeficiente de reposición “R” se calcula de la siguiente manera:
R=
VDO
VOP
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
1. ¿Cuál es la aplicación de los relés de sobrevoltaje?.
2. Explicar dos causas de por qué se dan sobrevoltaje en los generadores y de que forma actuaría
el relé estudiado.
3. Describir el funcionamiento del relé de sobrevoltaje electrónico.
4. ¿Cuáles son los ajustes que se logran con esta protección?.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.
1) Presentar un diagrama en donde se encuentre un relevador de sobrevoltaje y su numeración
correspondiente.
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.
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