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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 60-100 ms. P1 ve falla en zona 2, T2 >>T1 Consumidor no pierde servicio electrico 3/29/2017

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

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

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

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

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

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

Resistividad del Terreno Parametro con mas incertidumbre Linea puede atravesar varios tipos de terreno 100-700 ohm-m, variacion verano-invierno 3/29/2017

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

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

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

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

Extrapolacion de Mediciones a 60 HZ 3/29/2017

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

Consideraciones a Tener en Cuenta para la Medición 3/29/2017

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

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

Procedimiento de Medida 3/29/2017

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

Disposición de Equipos 3/29/2017

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

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

Mediciones 3/29/2017

Medición Impedancia Fase-Fase 3/29/2017

Medición Impedancia Fase-Tierra 3/29/2017

Medición Impedancia Sec. Cero 3/29/2017

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

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

Resultados L1-L2 3/29/2017

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

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

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

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 29.314 136.185 139.304 77.853 PROGRAMA 8.86 54.78 55.49 80.81 39.283 160.25 165 76.22 Error Z1 % -6.2732398 -0.1096491 -0.2493135 % 0.647922 Error Zo % -34.007641 -17.670815 -18.445989 % 2.097543 3/29/2017

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

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

FIN Preguntas? 3/29/2017