IMPACTO DE LA GD EN LOS ESQUEMAS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTES 1

Impacto de GD en las protecciones Modifica los principios de coordinación, ya que los dispositivos dejan de estar en serie o recorridos por la misma corriente. Cambios en el alcance de la protección por colaboración a la corriente de falla. Pérdida de sensibilidad de la protección por nuevos caminos para la corriente de falla. Modifica los principios de coordinación, ya que los dispositivos pueden dejar de ser recorridos por corrientes de valor constante. Dificulta la eliminación de fallas transitorias, por desaparecer los tiempos-sin-corriente (intervalo de reconexión) de los reconectadores.

I. Esquema tradicional de protecciones en sistemas de distribución. Subestación Alimentadores primarios GD Reconectador de línea Sistema de transmisión Seccionalizador Interruptor o reconectador Fusibles laterales

Corriente de falla variable

Curvas características de interruptores y fusibles Se determinan tiempos para valores constantes de corrientes

Curvas características de fusibles limitadores 43 21 23

Interruptores automáticos Tiempo de apertura Corrriente [A] Ir Tc Id td tg Ig Ii Relevo de sobrecarga Relevo de cortocircuito retardado Relevo de cortocircuito instantáneo Relevo de falla a tierra [s] t = k/( ( I/Is )a -1) Tipo de curva k a Normal inverso 0.14 0.02 Muy inverso 13.5 1 Extremadamente inverso 80 2

Operación de un reconectador Eliminación fallas: 85% - 1°, 4% - 2° y 1% - 3°

Curva característica típica de un reconectador

Coordinación reconectador - fusible Calentamiento del fusible T = Tf ( 1 - e-t/θ) Enfriamiento del fusible T = Tf e-t/θ Constante de tiempo térmica θ = 0,1 S2 (s) donde S =I0,1s/I300s

II.a. Dispositivos clásicos para protección direccional: Selectividad lógica Se requiere de comunicación entre dispositivos de protección

II.b. Dispositivos clásicos para protección direccional: Relé direccional Responde al valor de la corriente y a la dirección de la potencia de cortocircuito UB ICC(F2) RELE 3

PROTECCIÓN DIRECCIONAL B C D 1 2 3 4 5 6 TII2 TIII4 TI2 TII4 TIII6 TI4 TI5 TII6 TII5 TI6 G2 T G1 G3 T1III T3III T1II T3II T1I T3I

Comportamiento frente a fallas: límite en el alcance

Pérdida de sensibilidad de la protección por nuevos caminos para la corriente de falla Dispositivo con pérdida de sensibilidad

III. Efecto de las sobrecorrientes de doble escalón sobre las protecciones.

Dispositivos que dejan de ser recorridos por corrientes de valor constante GD

Corriente de falla variable en el tiempo Debe transformarse de “corriente en función del tiempo” a “energía específica en función del tiempo”, empleando su expresión: ∫i2dt Corriente (A) Tiempo (s) Corriente de cortocircuito suministrada por la red y dos GD, sincrónico con penetración del 25 % y celda fotovoltaica cuyo inversor es limitado en 1s al 50 % de su corriente de cortocircuito

Corriente y energía específica como función del tiempo

Sistema radial con inclusión de GD ES Operación fusible 0,066 pu2s Salida de servicio (ss) ES 0,205 pu2s Si CB abre en 0,2 s ES ss en 0,42 s Si CB abre en 0,38 s F4 opera en 0,49 s y ES no sale de servicio (saldría en 0,53s)

Coordinación reconectador – fusible en presencia de Generación Distribuida Fuente Reconectador Ramal Corriente de carga Problemas: Diferentes corrientes por el fusible y el reconectador, Si el fusible opera durante la primer operación del reconectador, la coordinación salva-fusible falla, El disparo instantáneo del DG no es instantáneo, tarda de 40 a 100 ms, La falla que debería estar sin corriente, recibe energía de la DG, puede fallar la des-energización de la falla, Posible conexión fuera de fase (conexión semi-rígida).

Coordinación reconectador – fusible en presencia de Generación Distribuida Fuente Reconectador Ramal Temperatura relativa (%Tf) Corriente de carga Tiempo relativo (t/) Fusible In=40 A, constante tiempo 12,4 s, If= 165 A, IDG=65 A, interruptor del DG abre a los 100 ms. Fusible abre 14 s sin DG (solo 100A), 6,28 s (0,506) si DG abre 100 ms y 3,4 s (0,274) si DG no abre Temperatura relativa (%Tf) Con impedancia, IDG se reduce de 65 A a 25 A. 14 s sin DG, 4,8 s (0,388) si se transfiere en 100 ms y 3,4 s (0,274) sin transferencia. Tiempo relativo (t/)

Efecto de la GD sobre los reconectadores Desionización fallida Desionización exitosa Parámetros de ensayo: I = 10 A, l de 90 a 205 mm y relación corrientes GD / sistema de 1/16 a 1/10

Concepto de conexión semi-rígida Gs Zs Zf fault DG ZDG Zv & CB Load (SE) Ejemplo: 13,2 kV; Pns=30 MVA, Pngd= 3 MVA, lf= 10 km, t= 40 ms Impedancia Ifalla Déficit de energía específica con generación distribuida e impedancia limitadora Déficit de energía específica sin generación distribuida e impedancia limitadora ohm % s-c %2 s j 15.7 3 19.22 438.9 6 30.60 276.4 26.04 388.7 10 33.31 757.1 j 6.28 50 47.87 1062.6 j 3.14 100 60.83 955.5 j 31.4 64.80 952.2 EDr = (87– 30%)2 0,16 s = 520 %2 s. EDnr = (87– 30%)2 0,04 s + (87– 80%)2 0,12 s = 136 %2 s.

Ejemplo de aplicación D3, 63 A; 0,11 s Energía Específica (A2s) D4, 40 A; 0,04 s Tiempo (s) Circuito simplificado de un sistema de distribución Comparación de energías específicas de dispositivos protectores con la corriente de falla (sólida y de rayas: DP, de puntos: corriente). D1, 200 A; 200 s D2, 100 A; 8000 s Energía Específica (A2s) Energía Específica (A2s) D5, 63 A; 0,1 s D5, 63 A; 0,11 s Tiempo (s) Tiempo (s) Coordinación D2-D5 Coordinación D1-D5