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Este documento presenta en forma detallada el estudio de ajuste y coordinación de protecciones con relés digitales de la interconexión de las barcazas.

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2 Este documento presenta en forma detallada el estudio de ajuste y coordinación de protecciones con relés digitales de la interconexión de las barcazas Power Barge I y II al Sistema Nacional Interconectado, haciendo uso de las características de las curvas de los elementos de protección, junto con el programa de hoja de cálculos Microsoft Excel 2007.

3 El desarrollo del siguiente proyecto básicamente va encaminado a realizar la protección de un Sistema Eléctrico de Potencia mediante la implementación de relés digitales. Se verificará y/o ajustará cada uno de los dispositivos de protección tomando como base, los estudios de Corrientes de Cortocircuito realizados al Sistema de Potencia.

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5 El segundo capítulo estipula como objetivo principal el análisis de flujo de carga máxima en el sistema para obtener valores reales de corriente, voltaje y potencia que posteriormente serán utilizados para establecer las características de cargabilidad del sistema en estado estable.

6 Criterios adoptados para el estudio: Flexibilidad Operacional. Niveles de Confiabilidad. Niveles de Sobrecarga. Regulación de Voltaje. Análisis de Caso : Para el estudio de flujo de carga, se tomó en consideración la demanda máxima del Sistema Nacional Interconectado

7 DATOS DE BARRAS DATOS DE LINEAS Y CONDUCTORES BARRAVOLTAJE (KV) G. Power Barge 113,8 G. Power Barge 2 (1-2)13,8 G. Power Barge 2 (3-4)13,8 69 KV S/E Ullyseas69 Trinitaria 69 KV69 TRAMO DE LA LINEA DISTANCIA DE LA LINEA (Km) TIPO DE CONDUCTOR OHMIOS POR TRAMOS DE LINEA DEAR1X1R0X0 Power Barge I S/E Ullyseas 69 KV 0,7 3x477 MCM0,090,280,221,64 Power Barge II S/E Ullyseas 69 KV 3x477 MCM0,090,280,221,64 S/E Ullyseas 69 KV S/E GUASMO 33x477 MCM0,310,970,725,59 S/E GUASMO Trinitaria 69 KV 4, MCM 26/7 ACSR 0,652,011,5311,55

8 DATOS DE TRANSFORMADORES TRANSFORMADORESV. P. (KV)V.S. (KV)POTENCIACONEXIONUBICACIÓNIMPEDANCIA T MVADelta - EstrellaPB I6,92% T MVADelta - EstrellaPB II 1-28,00% T MVADelta - EstrellaPB II 3-48,00%

9 El análisis del flujo de carga muestra lo siguiente: Voltaje en barras. Factor de Potencia y Potencia Reactiva suministrada por las Unidades de Generación. Carga sobre todos las líneas, verificando si las mismas están sobrecargadas.

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11 VOLTAJE Y FLUJO DE POTENCIA EN BARRAS DEL SISTEMA CARGABILIDAD EN LAS LINEAS TRAMO DE LA LINEA CARGABILIDAD TIPO DE CONDUCTOR DEA Power Barge I S/E Ullyseas 69 KV 16,43%3x477 MCM Power Barge II S/E Ullyseas 69 KV 60,23%3x477 MCM S/E Ullyseas 69 KV S/E GUASMO76,65%3x477 MCM S/E GUASMOTrinitaria 69 KV76,65%477 MCM 26/7 ACSR BARRA VOLTAJE (KV) P(MW)Q(MVAR)ANGULO G. Power Barge 114,181223,48 G. Power Barge 2 (1-2)14,252245,28 G. Power Barge 2 (3-4)14,252245,28 69 Kv S/E Ullyseas70,5755,986,851,75 Trinitaria 69 Kv69,60130,4231,16-0,05

12 Los estudios se realizarán con los siguientes objetivos: Determinar el efecto de las corrientes de falla en los componentes del sistema tales como cables, barras y componentes del sistema durante el tiempo que persista la falla. Los estudios determinaran las zonas del sistema en donde la falla puede resultar en depresión inaceptable de voltajes. Determinar del ajuste de los equipos de protección, los cuales son establecidos considerando el sistema bajo condiciones de falla.

13 Considerando que el Sistema de las barcazas se caracteriza por ser un sistema típicamente aterrizado, el estudio de corto circuito considera los siguientes tipos de falla: Falla Trifásica a tierra Falla de línea a tierra

14 Impedancias Equivalentes en el Punto de Entrega de la Empresa Eléctrica MVA de Corto Circuito (SNI) Impedancias Equivalentes (SNI) Tipo de FallaAngulo Corriente de Falla en la barra Amperios MVA de Corto Circuito del SNI Trifásica-90, Línea-Tierra-90, Corriente Equivalente Impedancia EquivalenteImpedancia de Secuencia CeroImpedancia de Secuencia Negativa IthR, Re(Z)X, Im(Z)R0, Re(Z0)X0, Im(Z0)R2, Re(Z2)X2, Im(Z2) (KA)(Ohm) 12,662,0121,183,5227,241,9821,14 Relación X/R 10,547,7410,68

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23 INTERRUPTOR VOLTAJE NOMINAL (KV) UBICACIÓN CAPACIDAD (KA) PB1-G1 IN13,8Generador en PB124 PB1-T1 IN13,8Transformador T134 PB2-G1 IN13,8Generador 1 de 12 MW17 PB2-G2 IN13,8Generador 2 de 12 MW17 PB2-G1,2 OUT13,8Salida de la barra al transformador T231 PB2-G3 IN13,8Generador 3 de 12 MW17 PB2-G4 IN13,8Generador 4 de 12 MW17 PB2-G3,4 OUT13,8Salida de la barra al transformador T331 PB1 S/E ULYSEAS IN69Entrada a la S/E Ullyseas desde el PB13 PB2 S/E ULYSEAS IN69Entrada a la S/E Ullyseas desde el PB27 S/E ULYSEAS OUT69 Salida de la S/E Ullyseas hacia barra Trinitaria 69 KV 16 S/E TRINITARIA 69 KV IN69Entrada a la S/E Trinitaria 69 KV8

24 Los estudios se realizaran con los siguientes objetivos: Determinar el ajuste de los equipos de protección, los cuales son establecidos considerando el sistema bajo condiciones de falla. Determinar la coordinación de las Protecciones del sistema Ullyseas Power Barge propiamente y con las Protecciones del Sistema de la Empresa Eléctrica. La aplicación del Estudio permitirá el despeje oportuno y selectivo de las fallas del sistema.

25 Esquemas de Protección de Generadores: Relés GE-SR489 Esquemas de protección de Transformadores: Relés GE- SR745 Esquemas de Protección de Barras: Relés SEL 487 Esquemas de Protección de Líneas: Relés SEL 311

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29 Protección de Generadores (AJUSTES) SETPOINTS (MINIMA TENSION) ALARMA PICKUP MINIMA TENSION 0.95 X 120 = 114V RETARDO ALARMA: 3 SEG DISPARO PICKUP MINIMA TENSION: 0.94 X 120 = 112,8 V RETARDO DISPARO: 1.0 SEG SETPOINTS (MAXIMA TENSION) ALARMA PICKUP MAXIMA TENSION 1.05 X 120 = 126V RETARDO ALARMA: 3 SEG DISPARO PICKUP MAXIMA TENSION: 1.06 X 120 = V RETARDO DISPARO: 1.0 SEG

30 SETPOINTS (VOLTIOS/HERTZ) DISPARO PICKUP VOLTIOS/HERTZ 1.00 X (120/60) RETARDO DISPARO VOLTIOS/HERTZ 1 SEG SETPOINTS (MINIMA FRECUENCIA) DISPARO MIN. FRECUENCIA NIV Hz RETARDO DISPARO MIN. FRECUENCIA NIV SEG DISPARO MIN. FRECUENCIA NIV Hz RETARDO DISPARO MIN. FRECUENCIA NIV SEG SETPOINTS (MAXIMA FRECUENCIA) DISPARO MAX. FRECUENCIA NIV Hz RETARDO DISPARO MAX. FRECUENCIA NIV SEG DISPARO MAX. FRECUENCIA NIV Hz RETARDO DISPARO MAX. FRECUENCIA NIV SEG

31 SETPOINTS (DIFERENCIAL) DISPARO PICKUP DIFERENCIAL 0.10 X CT DISPARO DIFERENCIAL SLOPE 1 10% DISPARO DIFERENCIAL SLOPE 2 20% RETARDO DISPARO DIFERENCIAL O CICLOS

32 Protección de transformadores (AJUSTES) DIFERENCIAL INSTANTANEO Función:Disponible AcciónAuto-reset PICKUP:10,00 x CT Valor Nominal Amperios Secundarios 50/87 CorrienteDescripciónTrafo PBITrafo PBII IaCorriente fase0,460,74 IbCorriente fase0,460,74 IcCorriente fase0,460,74

33 VOLTS-PER-HERTZ FUNCION:Disponible Acción:Auto-reset Voltaje mínimo de Operación0,10 x VT PICKUP:2,30 V/Hz Tipo de curva:tiempo definido Retardo:1,3 s Reset:0.0 s Valor Nominal Voltios Secundarios 59/81 VoltajeDescripción VaVoltaje Fase A69,28 VbVoltaje Fase B69,28 VcVoltaje Fase C69,28 VabVoltaje Fase a Fase calculado120,00 VbcVoltaje Fase a Fase calculado120,00 VcaVoltaje Fase a Fase calculado120,00

34 Rango de variación Hertz59/81 601,05 MÍNIMO VOLTAJE DE OPERACIÓN RELE745 59AVa 72,75 (V) 59BVb 59CVc 59ABVab 126,00 (V) 59BCVbc 59CAVca

35 PICK UP RELE745 59ABVab/Hz 2,31 59BCVbc/Hz 59CAVca/Hz

36 Protección de Líneas (AJUSTES) SETPOINTS (MINIMA FRECUENCIA) DISPARO MIN. FRECUENCIA 82D2TP Hz RETARDO DISPARO MIN. FRECUENCIA 82D2TD 63 segundos SETPOINTS (MÁXIMA FRECUENCIA) DISPARO MIN. FRECUENCIA 81D1TP 60.5 Hz RETARDO DISPARO MIN. FRECUENCIA 81D1TD 63 segundos

37 Voltajes Secundarios para PTS Valor Nominal Voltios Secundarios VoltajeDescripción VaVoltaje Fase A69,28 VbVoltaje Fase B69,28 VcVoltaje Fase C69,28 VabVoltaje Fase a Fase calculado120 VbcVoltaje Fase a Fase calculado120 VcaVoltaje Fase a Fase calculado120

38 PICKUP SETTING ELEMENTO DE VOLTAJE 27 UnidadVoltaje 27AVln65,8 27ABVll114 PICKUP SETTING ELEMENTO DE VOLTAJE 59 UnidadVoltaje 59AVln72,74 59ABVll126

39 Se ha hecho uso de la protección direccional del relé SEL-311 para proteger a la línea, que de acuerdo a los resultados del estudio de cortocircuito se escoge una unidad tipo cilindro (CONEXIÓN 90 grados).

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41 Protección de Distancia (AJUSTES) Impedancia característica por tipo de conductor (Ohm/Km) R1X1R0X0 0,13170,40490,30942, MCM 0,07960,25980,18691,4999ACAR 750 Impedancia total por tramo (Ohm) DeA Longitud (Km) R1X1R0X0 Ullyseas 69 KVAndec1,30,17130,52630,40223,0386 AndecGuasmo1,70,13530,44170,31782,5498 Ullyseas 69 KVGuasmo3,00,30660,96800,71995,5884 GuasmoTrinitaria 69 KV4,940,65082,00011,528311,5467 Ullyseas 69 KVPower Barge I - II0,70,09220,28340,21661,6362

42 En las siguientes tablas podremos observar la impedancia del sistema con la que el relé trabajará (tabla 4 XXI – XXIV) y en la tabla 4 XXV se resume los ajustes por cada zona. Relación del transformador de potencial:575 Relación del transformador de corriente:400 Relación CT/PT: 0.696

43 zona 1 R(Ohm)X(Ohm) Ullyseas 69 KVGuasmoS10,30660,968 GuasmoTrinitaria 69 KVS20,65082,0001 S1+S20,95742, C Z1MagnitudAngulo ZprimS1+S23,1272 ZreleZprim*(CT/PT)*0,65 1,41 72 zona 2 R(Ohm)X(Ohm) Ullyseas 69 KVGuasmoS10,30660,968 GuasmoTrinitaria 69 KVS20,65082,0001 S1+S20,95742, C Z2MagnitudAngulo ZprimS1+S23,1272 ZreleZprim*(CT/PT)*1,0 2,17 7

44 zona 3 R(Ohm)X(Ohm) Ullyseas 69 KVPower Barge I - IIS40,09220, C Z3MagnitudAngulo ZprimS40,2972 ZreleZprim*(CT/PT)0,2172 zona 4 R(Ohm)X(Ohm) Ullyseas 69 KVGuasmoS10,30660,9680 GuasmoTrinitaria 69 KVS20,65082,0001 INFEEDXF1,92695,95 S1+S2+XF2,88438,9180 Z4MagnitudAngulo ZprimS1+S2+XF9,3772 ZreleZprim*(CT/PT)*1,06,5272

45 FUNCION 21 FASE Elemento MHO Distancia ZONASZ 1Z 2Z 3Z 4 311C Z (Ohmios sec.)1,412,170,216,52 T ( ciclos)015060

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47 COORDINACION DE LA PROTECCION DEL SISTEMA DE ULLYSEAS 69 KV Nombre BARRA Ullyseas 69 KV RELESel CSel 487B Ubicación Salida L/T Ullyseas- Trinitaria S/E Ullyseas 69 KV Salida Barra S/E Ullyseas 69 KV entrada PBI Barra S/E Ullyseas 69 KV entrada PBII Barra UNIDAD6750/51-150/51-250/51-3 VOLTAJE69 Potencia Kw56.000, , ,00 I caso BASE I caso BASE RELACION TC2000/5 FACTOR TC400 FACTOR1,1 I TAP PRIMARIO572,72 122,73449,99 I TAP PRIMARIO600,00 Setting Relé: I TAP1,50 I FALLA F-T EN BARRA8795 I FALLA TRIFA EN BARRA10310 Contribución a la falla PUNTO DE COORDINACION TIPO DE CURVAIEC-VI _C2 MULTIPLO TAP6,40 2,074,33 TD SELECCIÓN0,120,19 INSTANTANEO9,6 3,16,5 Observación

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49 COORDINACION DE LA PROTECCION DEL SISTEMA DE ULLYSEAS Nombre BARRA Ullyseas PBI Secundario XF 13.8/69 KV Ullyseas PBI Primario XF 13.8/69 KVUllyseas PBI Protección de Respaldo RELEGE 745 GE 489 UbicaciónXF 13.8/69 KV Alta 69 KVXF 13.8/69 KV BAJA 13.8 KVPROTECCIÓN DE RESPALDO UNIDAD50/51 51V VOLTAJE6913,8 Potencia Kw12.000,00 I caso BASE I caso BASE RELACION TC700/52000/5 FACTOR TC FACTOR1,111 I TAP PRIMARIO122,73557,84 I TAP PRIMARIO600,00 Setting Relé: I TAP4,291,5 I FALLA F-T EN BARRA I FALLA TRIFA EN BARRA Contribución a la falla PUNTO DE COORDINACION TIPO DE CURVAIEC-VI _C2 MULTIPLO TAP2,0714,612,51 TD SELECCIÓN0,22 0,28 INSTANTANEO8,8921,9 Observación

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51 COORDINACION DE LA PROTECCION DEL SISTEMA DE ULLYSEAS Nombre BARRA PBII 69 KV TRAFO PBII 69 KV TRAFO PBII 13,8 KV Ullyseas PBII Protección de Respaldo RELEGE 487 GE 745 GE 489 Ubicación Salida L/T PBII- ULLYSEAS PBII 69 KV IN GEN 1 Y 2 XF 13.8/69 KV Alta 69 KV XF 13.8/69 KV BAJA 13.8 KV PROTECCIÓN DE RESPALDO UNIDAD50/51 51V VOLTAJE69 13,8 Potencia Kw44.000, , ,00 I caso BASE I caso BASE RELACION TC2000/5 700/52000/5800/5 FACTOR TC FACTOR1,1 I TAP PRIMARIO449,99225, ,98562,49 I TAP PRIMARIO600, ,00700,00 Setting Relé: I TAP1,50 4,294,38 I FALLA F-T EN BARRA I FALLA TRIFA EN BARRA Contribución a la falla PUNTO DE COORDINACION TIPO DE CURVA I.E.C. Class C V.I. C2 I.E.C. Class C V.I. C2. ANSI M.I. MULTIPLO TAP4,332,17 7,219,01 TD SELECCIÓN0,24 0,28 4,3 INSTANTANEO6,503,259,2931,5539,4 Observación

52 RESUMEN DE AJUSTES RELÈUBICACIÓNTAPTDINSTANTANEO MITSUBISHIS/E TRINITARIA4,5136 SEL 311-CS/E ULLYSEAS1,50,129,6 SEL 487S/E ULLYSEAS1,50,199,6 SEL 487S/E ULLYSEAS IN PBI1,50,193,1 SEL 487S/E ULLYSEAS IN PBII1,50,196,5 GE 745TRAFO ALTA PBI4,290,228,86 GE 745TRAFO BAJA PBI1,50,2221,9 GE 489GENERADOR PBI1,50,2821,9 SEL 487ACOPLE DE 2 TRANSF. PBII OUT1,50,246,5 SEL 487ACOPLE DE 2 TRANSF. PBII IN GEN 1Y21,50,243,25 SEL 745TRAFO ALTA PBII4,290,289,29 SEL 745TRAFO BAJA PBII4,3750,2831,55 GE 489GENERADOR PBII4,3754,339,44


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