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,

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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 3/29/2017

2 Contenido Importancia de la Zlinea y Ko en la operación de la protección de impedancia Cálculo y métodos de medición de ZL y Ko Procedimiento de medición Caso de estudio 3/29/2017

3 Por que Medir la Impedancia de una Línea o Cable?
3/29/2017

4 Zonas de Protección de la Protección de Distancia
Zona 1 = 80-90% línea 1, T1 Zona 2 = 10-20% línea 1 + línea 2, T2 B C A P1 P2 3/29/2017

5 Fundamentos de la Protección de Distancia
ZF = V/I => Z medida desde la protección a la falla % = ZF/ZLinea x 100, posición de la falla V I P 3/29/2017

6 Falla entre Fases ZL = V/I % = ZL/ZLineaX100
Localizacion de la falla es bastante precisa, Z distribuida a lo largo de la línea ZL = V/I % = ZL/ZLineaX100 3/29/2017

7 Fallas a Tierra kL = ZE / ZL
Localizacion de la falla no es tan precisa kL = ZE / ZL El factor KL (K0) afecta la precisión del relé de distancia 3/29/2017

8 KL (K0) Afecta Alcance de Zona 1
Zona 1 se puede extenderse a línea BC o acortar su zona de protección B C A P1 P2 3/29/2017

9 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 3/29/2017

10 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia
Zone 1 P 3 Zone 1 Linea 1 Linea 2 P 2 Zona 1 P 4 Zona 1 Consumidor 3/29/2017

11 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia
Zone 1 P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 Zone 1 P 4 Zone 1 P 2 Consumer 3/29/2017

12 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia
Zone 1 P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 Zone 1 Zone 1 P 2 P 4 Consumidor P 3 and P 4 abren linea en ms. P1 ve falla en zona 2, T2 >>T1 Consumidor no pierde servicio electrico 3/29/2017

13 Sobrealcance Proteccion de Distancia
Zone 1 P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 P 2 Zone 1 P 4 Zone 1 Consumidor 3/29/2017

14 Sobrealcance Proteccion de Distancia
Line 1 Line 2 Consumer P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zona 1 3/29/2017

15 Sobrealcance Proteccion de Distancia
Line 1 Line 2 Consumidor P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zone 1 Consumidor pierde servicio electrico 3/29/2017

16 Subalcance de Proteccion de Distancia
Line 1 Line 2 Consumidor 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. 3/29/2017

17 Cálculo de Parámetros de Línea
Los parámetros dependen de: 1- Disposicion geometrica de conductores en la torre 3/29/2017

18 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 3/29/2017

19 Resistividad del Terreno
Parametro con mas incertidumbre Linea puede atravesar varios tipos de terreno ohm-m, variacion verano-invierno 3/29/2017

20 Medición de la Impedancia de Línea y Tierra (K0)
3/29/2017

21 Método Convencional Alta corriente > 100A
Medicion a frecuencia nominal 60hz Senal/ruido >> => Ruido subestacion despreciable, Conexiones a la línea 3/29/2017

22 Nuevo Método Corriente reducida 1-100A
Frecuencias de prueba diferente a 60hz Ruido no afecta medicion 3/29/2017

23 Principio de la Frecuencia Variable
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 3/29/2017

24 Extrapolacion de Mediciones a 60 HZ
3/29/2017

25 Validez Nuevo Metodo Prueba de cortocircuito en cable de potencia para comprobar metodo. Prueba Corto Circuito Nuevo metodo Calculado Programa abs (100%) abs error X1/mOhm 167 168 + 0.5% 143 - 17% X0/mOhm 801 787 - 1.7% 636 - 26% 3/29/2017

26 Consideraciones a Tener en Cuenta para la Medición
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27 Voltaje Peligroso Debido a Acople Capacitivo de Linea Paralela
CC CE U0 IC U10 En Operacion Fuera de servicio a h r0 3/29/2017

28 Voltaje Peligroso Debido a Acople Inductivo de Linea Paralela
Fuera de Servicio En Operacion 3/29/2017

29 Procedimiento de Medida
3/29/2017

30 Conexion de Equipos de Inyeccion-Medicion
3/29/2017

31 Disposición de Equipos
3/29/2017

32 Conexión Tierra de Trabajo
Seccionadora de tierra Tierra de trabajo 3/29/2017

33 Medición Crítica!!! Medición de corriente inducida (15.5A !!), determina posible voltaje inducido. V < 500v => Medición segura V > 500v => No realizar prueba 3/29/2017

34 Mediciones 3/29/2017

35 Medición Impedancia Fase-Fase
3/29/2017

36 Medición Impedancia Fase-Tierra
3/29/2017

37 Medición Impedancia Sec. Cero
3/29/2017

38 7 Mediciones Mediciones redundantes garantizan mejor estimacion de parámetros 3/29/2017

39 Medición Factor de Acople Mutuo Km en Línea Paralela
Sistema I 3.I0 V01 ( V02 ) Z0 = V0/I0) Sistema II Medic. 1 – Sistema II aterrizado en ambos extremos Medic. 2 – Sistema II flotante en un extremo ZM = 1/3 (V02 – V01)/I0 . V02/I0 3/29/2017

40 Resultados L1-L2 3/29/2017

41 Mediciones Realizadas en Linea 230KV, 170Km
Iprueba = 1.5A, 3/29/2017

42 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 Ω-m. 3/29/2017

43 Disparo Erróneo Protección de Distancia : Kl Erróneo
ρ=100 (Ω-m) ZONA DISPARO 3/29/2017

44 Cálculo y Medición de ZL, Zo
Recálculo con 3 programas difererentes Medición real de parametros Errores Recálculo Zo (K0) variando la resistividad ρ, Zo= f(ρ) Resistencia Reactancia Impedancia Angulo CPCU 1 Z1 8.337 54.72 55.352 81.337 Zo 29.314 77.853 PROGRAMA 8.86 54.78 55.49 80.81 39.283 160.25 165 76.22 Error Z1 % % Error Zo % % 3/29/2017

45 Reconstrucción de la Falla con el Factor K-factor Corregido : no Disparo
ρ =60 (Ω-m) ZONA DISPARO 3/29/2017

46 Concluciones Asumir una resistividad 100 Ω-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. 3/29/2017

47 FIN Preguntas? 3/29/2017