4. Consequences 135
4.1. In the camp 141
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6.2.METODOLOGIA PARA UTILIZACION DE ETAP PARA LA COORDINACION DE PROTECCIONES
La Figura 11, presenta la ventana inicial del programa ETAP, en ella se debe desarrollar el diagrama unifilar que se acomode a la red del sistema que se planea simular o analizar, es importante mencionar que se deben seleccionar el tipo de norma con la que se quiere trabajar (IEC o ANSI)
dependiendo de la comodidad del usuario o de las exigencias del país en donde se encuentre.
A medida que se va modelando el sistema se debe tener claro la información de entrada que para nuestro caso se presenta en el capítulo 5; esto con la intención de ir configurando las propiedades de cada elemento como se presenta en el capítulo 6.2.
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Al momento que se realizó la configuración total de los componentes del sistema se procede a utilizar la herramienta Load Flow Analysis Figura 12, con la cual se
logrará simular el flujo de carga del sistema el cual nos determinará las condiciones operativas del sistema eléctrico, los perfiles de tensión en los barrajes o nodos del
sistema y los flujos de potencia a través de los diferentes dispositivos.
Para lograr obtener resultados coherentes y satisfactorios es necesario configurar los criterios de simulación un ejemplo se muestra en la Figura 13, en donde se configura el método matemático para resolver el sistema, un número
máximo de iteraciones y un error permisible en los resultados
Figura 12. Simulación flujo de carga LOAD FLOW ANALYSIS
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Se configurará las alertas que se desean ver que para nuestro caso serán basadas en IEEE 1159 Std 1995 Tabla 2 ver Figura 14. Donde se determinará que se considera una sobre tensión y que
una sub tensión.
Con el icono Run Load Flow mostrado en la Figura 15, se ejecuta la simulación del flujo de carga del sistema que se ejecutó en la
ventana de inicio.
Terminado la ejecución del flujo de carga se procede a evaluar las alarmas y errores que se evidencien después de haber corrido el sistema, y solucionado las alarmas y errores se utiliza la herramienta Report Manager mostrado en la Figura 16, el cual genera el reporte de flujo de carga mostrado en el anexo 7.9.2. Figura 14. Configuración alertas del flujo de carga
Figura 15. Icono para correr el flujo de carga
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Para continuar con la descripción del entorno del programa ETAP se procede a realizar el informe corto circuito utilizando la norma IEC 90909, la cual se configura
con el icono de la Figura 17.
Para el estudio de cortocircuito se debe escoger el nodo o los nodos donde se quiere simular las fallas se deben configurar el tipo de corto que se quiere simular y que
este estipulado bajo la norma IEC 60909. Figura 17. Short-Circuit Analysis icono de cortocircuito
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Figura 19. Ajustes para cortocircuito
Para el caso de la red de los servicios auxiliares de corriente alterna se utilizó la norma IEC 60909 y se determinan los ajustes predeterminados, los cuales se
presentan en la Figura 19.
Figura 20. Selección norma para la simulación Run LG, LL, LLG
Con el icono Run LG, LL, LLG mostrado en la Figura 20, se ejecuta la simulación del cortocircuito del sistema que se
ejecutó en la ventana de inicio del programa.
Figura 21. Generar reporte de cortocircuito
Se procede a realizar el reporte de cortocircuito, este se debe generar después de que se solucionen las alarmas y errores que el informe presente con la ayuda del icono de
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Figura 22. Simulación de protecciones
Utilizando la opción Star-Protective Device Coordination mostrado en la Figura 22, se entra a la ventana de configuración para la coordinación de protecciones. La coordinación de protecciones de los servicios auxiliares de
la central se realizó bajo la norma IEEE 242 – 2001 o IEEE 3004 de la nueva serie 3000 de IEEE, en la configuración de la coordinación de debe seleccionar el barraje o nodo donde se quiere que se presenta la falla la Figura 23, presenta la ventana en donde se escoge el barraje o nodo que existen dentro del
sistema que se simulo Figura 23. Ajustes para la coordinac ión de proteccio nes
Con los iconos presentados en la Figura 24, se realiza la coordinación de protecciones de lo configurado en la Figura 23, estos iconos permitirán observar las curvas TCC de los dispositivos involucrados, dentro de las curvas
TCC y basados en la norma IEEE 242 se harán los ajustes de las protecciones con el fin de darle selectividad a las protecciones eléctricas ajustando las diferentes variables
con las que cuentan los dispositivos asociados. Figura 24. Iconos para la simulación de coordinaciones
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La ventana Seq of Op. Figura 25 se debe seleccionar el tipo de falla ya sea simétrica o asimétrica (1) y seleccionar si la falla es trifásica, línea tierra, línea-línea
o línea-línea tierra (2). 1
2
Figura 25. Ventana Se qof op de la configuración de la coordinación de protecciones
2
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Para realizar la coordinación de las protecciones es necesario delimitar la zona en la cual se quiere que se ajusten
sus protecciones por ende debemos escoger el barraje superior Figura 26 y el
barraje inferior Figura 27.
Figura 27. Selección barraje inferior Figura 26. Selección barra Superior
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Figura 28. Zona que se coordinará
Seleccionados los barrajes superiores EAP procede a resaltar la zona que se planea simular para la coordinación tal como se presenta en la Figura 28 en donde se observa que la zona es desde el interruptor
–Q5 hasta los barrajes principales TSAG2 interruptor CB52
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Figura 29. Selección de equipos a intervenir en la coordinación
Como se mencionó anterior mente se deben seleccionar los elementos que se quieren coordinar esta selección se realiza con ayuda de las ventanas mostradas en la Figura 29, donde se encuentran los barrajes que intervienen en la zona que se escogió previ amente y los interruptores que pertenecen a estos barraje.
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Para generar la curvas TCC se escogerá la opción “Craete single star view” y se oprimira “Create”
Tal como se presenta en la Figura 30, se podrá organizar la curva sacando el unifilar de la curva TCC ubicándolo a un costado o dejándolo allí, se podrán arreglar tamaños de letra, estilos de letra, organizar los label de cada elemento y el color de cada curva.
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Figura 31. Organización unifilar zona de coordinación
Con ayuda de las herramientas Zoom IN One-Line Diagram y Zoom Out One-Line Diagram mostradas en la Figura 31, se lograra realizar un aumento o reducción en e4l tamaño mostrado en las gráficas TCC.
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Figura 32. Configuración Curva TCC
Figura 33. Parámetros a organizar de las gráficas TCC
Cada vez que se seleccione un elemento se resaltara, en “Setting” Figura 32, en donde se encuentra toda la información que se pueda obtener del interruptor que se le planea configurar u organizar; esta información es de carácter selectivo Figura 33, en donde el usuario decide qué información le parece conveniente observar de la curva TCC.
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Figura 34. Características del interruptor a mostrar en las curvas TCC Figura 35. Características del cable
Para el ejemplo que se está trabajando se decide mostrar de los interruptores Fabricante, Modelo y Corriente Figura 34, para no saturar tanto la curva TCC; en la Figura 35 se presenta el multiconductor que esta relacionando los nodos superiores con el inferior, Los demás datos se podrán exportar en el informe final de ajuste de dispositivos.
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La Figura 36, presenta el resultado de la configuración de los Setting de todos los elementos que interviene en la zona que se planeó intervenir mostrando fabricante y descripción de la familia
a la que ese elemento pertenece.
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Para realizar el ajuste de cada elemento hay tener en cuenta lo siguiente en la coordinación de protecciones se tendrá
Figura 37:
Interruptores TMD (rele termo magnético con umbral térmico ajustable y magnético fijo), lo
cual nos indica que el único ajuste que podemos conseguir es en el térmico del interruptor desde el (70 hasta el 100) de la
corriente nominal.
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Figura 38. Ajustes de la curva de cada elemento
La Figura 38 presenta los diferentes posibles ajustes que los Interruptores con unidad de disparo electrónica tienen (con ajuste L (protección contra sobre carga a tiempo largo dependiente) ajuste S (protección contra cortocircuito con retardo regulable) ajuste I (protección contra cortocircuito instantáneo)
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Las ilustraciones 39, 40 y 41 presentan los ajustes L, los ajustes S y los ajustes I; en estas mismas se logra evidenciar que sucede con la curva TCC cuando se selecciona alguno de estos tipos de ajustes, el personal que esté a cargo de la coordinación debe detectar el comportamiento
de cada una de los ajustes estos le permitirán tener un gran espacio de trabajo.
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Figura 41. Ajuste de disparo I
La función de tiempo prolongado LTPU Long Time Pick Up, mostrada en la Figura 41, se configura según los resultados obtenidos del flujo de cara mostrado en el capítulo 7.5.1. O según los datos la corriente nominal de la sección del sistema que esté involucrado.
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Al momento de seleccionar los ajustes es muy posible que la coordinación en un principio no este adecuada Figura 42, parte izquierda, para ella se selección un ajuste L en el interruptor –Q17, lo cual implica que
por zonas el interruptor -52-15 quede por debajo del interruptor –Q17 y en caso de
una sobrecarga el interruptor –Q17 se dispara primero que el -52-15, dando por
fallido el criterio de selectividad de las coordinaciones, por ende es necesario cambiar el tipo de ajuste en busca de una
coordinación mostrada en la Figura 41 parte derecha.
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Figura 43. Verificación secuencia de operación
Figura 44. Reporte de coordinación
Es válido recordar que los ajustes son basados en las norma IEEE 242- 2001 con el fin de darle selectividad a las protecciones eléctricas ajustando las diferentes variables con las que cuentan los dispositivos asociados.
Al momento de tener las curvas en un óptimo comportamiento se procede a realizar una verificación de la coordinación amperimetrica o secuencia de operación la cual se realiza con la opción Fault
Insertion (PD Sequence of Operation) mostrada en la Figura 43. Finalizada cada curva TCC se podrá exportar los ajustes de las protecciones como anexo a la coordinación de protecciones. Con el fin de obtener el informe necesario se utiliza la opción Devise setyting reports Figura 44.
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Figura 45. Resultado del orden de la apertura de los interruptores
La Figura 45, presenta la simulación con el orden en el que se deben abrir los interruptores en caso de producirse una falla en el circuito señalado.
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6.3.AJUSTES DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE LOS SERICIOS AUXILIARES.
6.3.1. GENERADOR.
Figura 46. ventana de información para las características del generado
La Figura 46, presenta la ventana de inicio
(información) al momento de insertar un generador en ETAP, en donde para el caso de la red que se está trabajando se modifican los siguientes criterios.
1. Info (ID): en donde se tiene la posibilidad de identificar el elemento a trabajar (Gen 1).
2. Configuration-Operation Mode Se escoge la
opción de Swing (Oscilación) con la intensión que al momento de realizar los estudios de flujo de carga y cortocircuito se tenga una magnitud y un ángulo definido en el generador.
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Figura 47. Ventana Rating configuración Generador
La Figura 47, presenta la ventana de configuración de características del generador en donde se debe tener presente los siguientes datos:
1. Potencia.
2. Tensión
3. %PF
Estos datos serán tomas de la tabla 1, en donde se describes los valores de entrada del generador que se utilizarán para los servicios auxiliares de la central. 2
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En la Figura 48, se presenta la ventana de
Imp/Model, la cual es la que nos permite tener un modelamiento de las impedancias del
transformador, para obtener los datos de la impedancia del transformador se da clic en Typical Data (1), opción con la cual se calcula el modelo dinámico del generador.
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Figura 49. Ventana de Grounding configuración Generador
La ventana Grounding mostrada en la Figura 49, hace referencia a la forma en la cual se encuentra conectada el generado a tierra que para el caso de la red de los servicios auxiliares se tiene una conexión solida; tal como se muestra en el ítem 1 de la Figura 49.
Es importante tener presente que ETAP 12.6 presenta diferentes opciones de conexión a tierra tales como Abierta, conexión a través de
resistencia y conexión a través de reactancia. 1
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Figura 50. Ventana Rating configuración transformador de potencia
6.3.2. TRANSFORMADORES DE POTENCIA.
La ventana de configuración de características del transformador permite definir valores técnicos definidos por los datos de entrada de las ilustraciones 3, 4, 7, 8 y 9; estos valores se representan en la Figura 50, de siguiente manera:
1. Voltage Rating Prim. (Tensión en primario).
2. Voltage Rating sec. (Tensión en secundario).
3. Power Rating Rated (Potencia del
transformador).
4. Type /Class Type. En donde se describe si está inmerso en algún liquido o seco
5. Sub Type. En donde se describe características
del tipo del transformador como lo es tipo de ventilación
6. Altitude. Factor de altitud en la cual se instalará el transformador
7. Ambient Temp. Temperatura del ambiente en
donde se instala el transformador. 1 2 3 4 5 6 7
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Figura 51. Ventana Tap de configuración transformador de potencia
La Figura 51, presenta la ventana de configuración de los Tap del transformador de potencia; se pueden indicar los valores porcentuales o los valores de tensión dependiendo de cuál se utilice el otro se calcula con el software, en el caso de los
transformadores de potencia se utilizó la función en porcentaje. Las cuales se describen de la siguiente manera:
1. %TAP Prim.
2. %TAP Sec.
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Figura 52. Ventana Grounding configuración transformador de potencia
La ventana Grounding representa los datos de la configuración de la tierra para los
transformadores de potencia Figura 52, en donde se muestra lo siguiente.
1. Primary: en donde se utiliza la opción de no conexión a tierra esto debido a que la conexión en el primario es Delta.
2. Secondary: conexión sólidamente a
tierra.
3. Vector: en donde se selección la
conexión de los devanados del transformador acompañado de la conexión a tierra y el grupo vectorial.
4. Angle: Grados de desfase entre las
tensiones del primario y las tensiones del secundario.
1
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Figura 53. Ventana de Impedance para la configuración de transformador de potencia
La Figura 53, hace referencia a la ventana de Impedance (Modelamiento de impedancia) en donde se tiene dos opciones para calcular todos los valores, la primera es Typical Z& X/R y la segunda Typical X/R para la simulación de la red de lo servicios auxiliares se utilizó Typical X/R (1) en donde se incluyeron los valores de (2) %Z Positive y (3) %Z Zero.
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Figura 54. Configuración corriente de arranque
La Figura 54, presenta la venta de Protection en donde se pude determinar el múltiplo de la corriente de magnetización, el cual según la norma IEEE 141-193 Capitulo 5 PAG 242; debe ser
aproximadamente de 8 a 12 veces la corriente de plena de carga del transformador y debe ser un periodo máximo de 0.1s, para nuestro caso se tomó el multiplicador 8 (1) y una duración de dos 2
aproximadamente 32.66ms (2). 1
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6.3.3. TRRANSFORMADORES DE CORRIENTE.
Figura 55. Ventana Info para la configuración de los transformadores de corriente CT`s
Para la configuración de los transformadores de corriente se tiene la ventana de info (información) Figura 55, en donde se debe configura el ID (1) o nombre con el cual se identificará el TC en el diagrama de ETAP.
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Figura 56. Ventana Rating configuración CT`s
La ventada de configuración de características (Rating) de los transformadores de corriente