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© OMICRON5/7/2014Page: 1 Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y Cables: Mejora de la Confiabilidad de la Proteccion de Distancia Ulrich.

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1 © OMICRON5/7/2014Page: 1 Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y Cables: Mejora de la Confiabilidad de la Proteccion de Distancia Ulrich Klapper, Michael Krugger, Miguel Gutierrez, Omicron electronics CIDEL 2010

2 © OMICRONPage: 2 5/7/2014 Contenido Importancia de la Z linea y Ko en la operación de la protección de impedancia Cálculo y métodos de medición de Z L y K o Procedimiento de medición Caso de estudio

3 © OMICRONPage: 3 5/7/2014 Por que Medir la Impedancia de una Línea o Cable?

4 © OMICRONPage: 4 5/7/2014 Zonas de Protección de la Protección de Distancia Zona 1 = 80-90% línea 1, T1 Zona 2 = 10-20% línea 1 + línea 2, T2 P1 P2 A BC

5 © OMICRONPage: 5 5/7/2014 Fundamentos de la Protección de Distancia Z F = V/I => Z medida desde la protección a la falla % = ZF/Z Linea x 100, posición de la falla P V I

6 © OMICRONPage: 6 5/7/2014 Falla entre Fases Localizacion de la falla es bastante precisa, Z distribuida a lo largo de la línea Z L = V/I % = Z L /Z Linea X100

7 © OMICRONPage: 7 5/7/2014 Fallas a Tierra k L = Z E / Z L Localizacion de la falla no es tan precisa El factor K L (K0) afecta la precisión del relé de distancia

8 © OMICRONPage: 8 5/7/2014 KL (K0) Afecta Alcance de Zona 1 Zona 1 se puede extenderse a línea BC o acortar su zona de protección P1 P2 A BC

9 © OMICRONPage: 9 5/7/2014 Potenciales Consecuencias de la Falta de Precisión de la Proteccion 1- Perdida de selectividad (descordinacion) Causa: sobrealcance Efecto: Algunos abonados pierden servico electrico 2- Retraso despeje de la falla Causa: subalcance Efecto: Pérdida de estabilidad Efecto: Mayor esfuerzo generadores y transformadores 3- Afecta la calidad del servicio electrico 4- Afecta la confiabilidad del sistema electrico

10 © OMICRONPage: 10 5/7/2014 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia P1 Zone 1 P 2 Zona 1 P 3 Zone 1 P 4 Zona 1 Consumidor Linea 1Linea 2

11 © OMICRONPage: 11 5/7/2014 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia P 2 P 1 Zone 1 P 3 Zone 1 P 4 Zone 1 Consumer Line 1Line 2

12 © OMICRONPage: 12 5/7/2014 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia P 2 P 1 Zone 1 P 3 Zone 1 P 4 Zone 1 Consumidor Line 1Line 2 P 3 and P 4 abren linea en ms. P1 ve falla en zona 2, T2 >>T1 Consumidor no pierde servicio electrico

13 © OMICRONPage: 13 5/7/2014 P 1 Zone 1 Sobrealcance Proteccion de Distancia P 2 Zone 1 P 3 Zone 1 P 4 Zone 1 Consumidor Line 1Line 2

14 © OMICRONPage: 14 5/7/2014 Sobrealcance Proteccion de Distancia Consumer Line 1Line 2 P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zona 1

15 © OMICRONPage: 15 5/7/2014 Sobrealcance Proteccion de Distancia Consumidor Line 1Line 2 P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zone 1 Consumidor pierde servicio electrico

16 © OMICRONPage: 16 5/7/2014 Subalcance de Proteccion de Distancia Consumidor Line 1Line 2 P 1 ve la falla en Zone 2 en lugar de zona 1, P2 en zona 1 Retardo del disparo de P1, pe de 60 a 300mseg.

17 © OMICRONPage: 17 5/7/2014 Cálculo de Parámetros de Línea Los parámetros dependen de: 1- Disposicion geometrica de conductores en la torre

18 © OMICRONPage: 18 5/7/2014 Cálculo de Parámetros de Línea 2-Geometria torre 3- Longitud linea 4- Resistencia DC 5- Resistividad del terreno 6- Vano promedio Etc. El cálculo es proclive al error, ya que se necesitan demasiados parámetros Con una medicion real no hay error

19 © OMICRONPage: 19 5/7/2014 Resistividad del Terreno Parametro con mas incertidumbre Linea puede atravesar varios tipos de terreno ohm-m, variacion verano-invierno

20 © OMICRONPage: 20 5/7/2014 Medición de la Impedancia de Línea y Tierra (K0)

21 © OMICRONPage: 21 5/7/2014 Método Convencional Conexiones a la línea Alta corriente > 100A Medicion a frecuencia nominal 60hz Senal/ruido >> => Ruido subestacion despreciable,

22 © OMICRONPage: 22 5/7/2014 Nuevo Método Corriente reducida 1-100A Frecuencias de prueba diferente a 60hz Ruido no afecta medicion

23 © OMICRONPage: 23 5/7/2014 La señal generada difiere de la frecuencia de la red La medición es selectiva en frecuencia, mediante un filtro se excluyen todas las demás => se eliminan las perturbaciones de la red Principio de la Frecuencia Variable

24 © OMICRONPage: 24 5/7/2014 Extrapolacion de Mediciones a 60 HZ

25 © OMICRONPage: 25 5/7/2014 Prueba Corto Circuito Nuevo metodoCalculado Programa abs (100%)abserrorabserror X1/mOhm % % X0/mOhm % % Validez Nuevo Metodo Prueba de cortocircuito en cable de potencia para comprobar metodo.

26 © OMICRONPage: 26 5/7/2014 Consideraciones a Tener en Cuenta para la Medición

27 © OMICRONPage: 27 5/7/2014 Voltaje Peligroso Debido a Acople Capacitivo de Linea Paralela C CECE U0U0 ICIC U 10 En Operacion Fuera de servicio a h r0r0

28 © OMICRONPage: 28 5/7/2014 Fuera de Servicio En Operacion Voltaje Peligroso Debido a Acople Inductivo de Linea Paralela

29 © OMICRONPage: 29 5/7/2014 Procedimiento de Medida

30 © OMICRONPage: 30 5/7/2014 Conexion de Equipos de Inyeccion-Medicion

31 © OMICRONPage: 31 5/7/2014 Disposición de Equipos

32 © OMICRONPage: 32 5/7/2014 Conexión Tierra de Trabajo Seccionadora de tierra Tierra de trabajo

33 © OMICRONPage: 33 5/7/2014 Medición de corriente inducida (15.5A !!), determina posible voltaje inducido. Medición Crítica!!! V Medición segura V > 500v => No realizar prueba

34 © OMICRONPage: 34 5/7/2014 Mediciones

35 © OMICRONPage: 35 5/7/2014 Medición Impedancia Fase-Fase

36 © OMICRONPage: 36 5/7/2014 Medición Impedancia Fase-Tierra

37 © OMICRONPage: 37 5/7/2014 Medición Impedancia Sec. Cero

38 © OMICRONPage: 38 5/7/ Mediciones Mediciones redundantes garantizan mejor estimacion de parámetros

39 © OMICRONPage: 39 5/7/2014 Medición Factor de Acople Mutuo Km en Línea Paralela Sistema I Sistema II 3.I 0 Medic. 1 – Sistema II aterrizado en ambos extremos Medic. 2 – Sistema II flotante en un extremo Z M = 1/3 (V 02 – V 01 )/I 0. V 02 /I 0 V 01 ( V 02 ) Z 0 = V 0 /I 0)

40 © OMICRONPage: 40 5/7/2014 Resultados L1-L2

41 © OMICRONPage: 41 5/7/2014 Mediciones Realizadas en Linea 230KV, 170Km Iprueba = 1.5A,

42 © OMICRONPage: 42 5/7/2014 Caso de Análisis : México Disparo línea paralela 400KV por sobrealcance Sobrecarga en otras líneas causó salida parcial sistema eléctrico. Se sospecha de un mal cáculo de Ko. Resistividad usada 100 -m.

43 © OMICRONPage: 43 5/7/2014 Disparo Erróneo Protección de Distancia : Kl Erróneo ZONA DISPARO ρ=100 (-m)

44 © OMICRONPage: 44 5/7/2014 Cálculo y Medición de Z L, Zo Recálculo con 3 programas difererentes Medición real de parametros Errores Recálculo Zo (K0) variando la resistividad ρ, Zo= f(ρ) ResistenciaReactanciaImpedanciaAngulo CPCU 1 Z Zo PROGRAMA Z Zo Error Z1 % % Error Zo % %

45 © OMICRONPage: 45 5/7/2014 Reconstrucción de la Falla con el Factor K-factor Corregido : no Disparo ZONA DISPARO ρ =60 (-m)

46 © OMICRONPage: 46 5/7/2014 Concluciones Asumir una resistividad 100 -m, produjo una mala estimación de K0 y problemas de sobrealcance. Se implementó programa para medir los parámetros de línea y reajuste de protecciones. En general el error de Z1 es pequeño pero el error de Z0 puede ser considerable. La medición de una línea toma menos de 20 minutos.

47 © OMICRONPage: 47 5/7/2014 FIN Preguntas?


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