Estudio de coordinación de la protección haname

CONTRATIS TAS GENERALES HANAME S.A.C.

Tec. Electromecánico Instrumentista PORRAS SEGUNDO HANZ

ESTUDIO DE COORDINACIÓN DE LA PROTECCIÓN DEL PROYECTO

“SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN, PLANTA DE AGREGADOS DE MATERIALES NO METALICOS – BAÑOS

TERMALES”

1. Corrientes Nominales

Para realizar la adecuada selección de los equipos de protección del sistema eléctrico es necesario conocer las corrientes nominales que se esperan que circulen en las líneas y ramales del sistema. Para esto se ha realizado un flujo de carga con las demandas correspondientes al año en máxima demanda.

Se ha tomado como criterio para la selección de los fusibles, escogerlos de tal manera que su corriente nominal sea como mínimo 1,5 veces la corriente esperada en los ramales donde se conectarán. Pero este criterio no es suficiente, se debe tomar en cuenta la coordinación de la protección.

2. Corrientes de Cortocircuito

La selección de los equipos y la adecuada coordinación de la protección se basan en las corrientes esperadas de falla del sistema para lo cual es necesario hacer el cálculo de las corrientes de cortocircuito del sistema. Para esto será necesario conocer los parámetros eléctricos de todos los elementos del sistema es decir, de las líneas, de los transformadores y los recloser (reconectadores).

Punto de Diseño

Tensión Nominal Primaria VA = 10 kV

Potencia de Cortocircuito P.A. PccA = 5.64 MVA

Factor de Potencia Cos Ø = 0.9

Características de la Red Proyectada

Longitud de la Línea L = 0.199 km

Tipo de Conductor Al, Cu Aluminio

Sección de Conductor empleado S = 25 mm2

Sistema Trifásico. Bifásico. Monofásico Trifásico

Temperatura a corregir Tf = 50 °C

Disposición de la Línea : 1 - 2

800 mm

2 - 3

800 mm



Características del Transformador

Potencia Nominal del Transformador Ptrafo = 250 kVA

Vcc del Transformador Vcc = 4 %

Tensión Nominal Secundaria VCBT = 0.23 kV

Máxima Demanda MD = 208.2 kW

Información Técnica de Catálogos de los Materiales

Ri = Resistencia a Temperatura Inicial = 0.952 Ohm/km

Ti = Temperatura Inicial = 20 °C

= Coeficiente Térmico de Resistencia a 20°C = 0.0036 1/ °C

K = Constante Eléctrica = 0.999

Sen Ø = 0.44

Cálculos Preliminares

Resistencia Corregida

Rf = Ri x (1 + α x (Tf - Ti))

Rf = 1.0548 Ohm/km

Distancia Media Geométrica

DMG = √ (D 1-2 x D 2-3 x D 1-3) DMG = 1007.94 mm

Radio Equivalente

Re = (√ S / p )x 10 -3 3.14159265 Re = 2.821 mm

Reactancia

X = 0,037699 x (0,5 + 0,4605 x log (DMG/Re))

X = 0.0632 Ohm/km Impedancia

Z= R Cos f + X Sen f

Z= 0.9769 Ohm/km



3. CALCULOS DE COORDINACION DE LA PROTECCION

BARRA A

PccA = 5.64 MVA DONDE : VA = VB

VA = 10 KV

IccA = PccA / (VA)

IccA = 0.564 kA

LINEA ENTRE BARRAS A - B

PccL1 =

PccL1 = 296.88 MVA

BARRA B

PccB = (PccA x PccL ) / (PccA + PccL )

PccB = 5.53 MVA

IccB = PccB / VB

IccB = 0.553 kA

TRANSFORMADOR

PccT = Ptrafo / Vcc

PccT = 6.25 MVA

BARRA C

PccC = (PccT x PccB )/ (PccT + PccB )

PccC = 2.94 MVA

IccCMT = PccC / ( VMT )

IccCMT = 0.294 kA

BARRA C: BAJA TENSION

IccCBT = (IccCMT x VCMT) /(VCBT )

IccCBT = 12.76 kA

VA2/(Z x L x (3)^(1/2))



SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO

In = P/ (VCBT x CosØ x (3)^(1/2)) Id = 1,15 x In ITM. SELEC. REG.

In = 580.70 A Id = 667.80 A 750 A 75 %

Relación de Corriente del Int. Termomag.:

I/Ir = IccCBT / I ITM

I/Ir = 17.02

Una vez conocidas las corrientes de cortocircuito del sistema se puede proceder a la coordinación de la protección.

Para realizar la coordinación de la protección se necesita trabajar con las curvas de los fusibles y escoger la más adecuada para el sistema que se tiene. La gráfica que muestra la curva de los fusibles a utilizar.

0.01

0.1

1

10

100

1000

10 100 1000 10000 100000

mili

Seg

I/Ir

COORDINACIÓN DE PROTECCIONES



0.01

0.1

1

10

100

1000

10 100 1000 10000 100000

Seg

A

COORDINACIÓN DE PROTECCIONES

750A - 750 D MIN 15 MAX 15 MIN 30 MAX 30



El procedimiento para seleccionar el fusible más adecuado para un punto del sistema, que puede ser un ramal o una troncal, consiste en seleccionarlo primero según la corriente nominal en máxima demanda. Luego, se debe graficar la curva tiempo – corriente de fusión y aclaramiento de los fusibles e intersectar estas curvas con las corrientes de cortocircuito que cada fusible deberá interrumpir. Para cada fusible en una troncal se deberá verificar que el tiempo de aclaramiento para las corrientes de cortocircuito de los ramales que se conectan a él, es menor al 75% del tiempo de fusión de los fusibles que protegen cada uno de los ramales. Si los fusibles seleccionados previamente no cumplen con esto, se deberá escoger un fusible superior.

4. SELECCIÓN DEL FUSIBLE F2

In(F2) = P(KVA) / ( VA x (3)^(1/2))

In(F2) = 14.4 A

Seleccionamos el fusible Link, Tipo K de 15 A

De acuerdo a la coordinación entre fusibles del tipo K, de la Tabla Chance, el Fusible de Respaldo debe ser de una capacidad de

30 A Los fusibles seleccionados son de tipo K (rápido).

Datos de protecciones aguas arriba

Seccionador tipo cut-out

12 A

Recloser

Cortocircuito Nominal 2500 A Corriente Nominal 630 A

Para la coordinación de fusibles y setear adecuadamente el recloser existente (aguas arriba) consiste tener la corriente nominal que soportará y en escoger las curvas tiempo-corriente rápida y lenta de mismo de tal manera que para todas las corrientes de cortocircuito en los ramales y troncales, el tiempo en que se cruzan con la curva rápida del recloser sea menor al tiempo en que se cruzan con las curvas de fusión de los fusibles de los ramales correspondientes, así mismo el tiempo en que se cruzan las corrientes de cortocircuito con la curva lenta del recloser debe ser mayor al tiempo en que se cruzan con las curvas de aclaramiento de los fusibles para cada ramal.

Siguiendo este procedimiento se ha seleccionado la curva de tiempo extremadamente inverso según IEEE Std C37.112-1996 y su ecuación es:

491,0

1

2,282

PSM

ITMSt

El seteo es el siguiente:

TMS = 0,5 (mínimo según el manual del recloser N12 de Nulec Industries)

PSM = 30 A (valor seleccionado según la corriente nominal)

El tiempo de recierre se ha seteado en 3 segundos.

De la curva característica del ITM (I/Ir) seleccionado, obtendremos el

tiempo de actuación, que es = 2.80 miliseg.



CUADRO DE COORDINACION FUSIBLES TIPO K

FUSIBLE DE RESPALDO

FUSIBLE 6 8 10 12 15 20 25 30 40 50 65 80 100 140 200 PRINCIPAL

1 145 220 295 370 490 620 840 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400 2 100 185 295 370 490 620 840 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

3 60 150 295 370 490 620 840 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

6 170 320 490 620 840 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

8 190 400 620 840 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

10 250 480 840 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

12 310 700 1000 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

15 440 750 1300 1600 2250 2650 3450 5800 9400

20 480 1000 1600 2250 2650 3450 5800 9400

25 600 1175 2250 2650 3450 5800 9400

30 740 1840 2650 3450 5800 9400

40 1150 1950 3450 5800 9400

50 1250 2650 5800 9400

65 1500 5800 9400

80 4800 9400

100 3000 9400

140 4500

200

Marca CHANCE

IccB = 553 A & F2 = 30 A ´=> F1 = 15 A



CONCLUSIONES

Para la coordinación el criterio establecido es lo siguiente:

El punto máximo de coordinación para una corriente de corto circuito común a ambos dispositivos se tiene en la intersección de la curva rápida del restaurador (corregida por un factor “K”) con la característica MMT del fusible.

El punto mínimo de coordinación para una corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos se tiene en la intersección de la característica MCT del fusible con la curva lenta del restaurador.

El rango de corrientes definido entre estos dos puntos, es el rango de coordinación para el cual se cumple la premisa establecida para el criterio. Para niveles de falla fuera de dicho rango, se tendrá operaciones no selectivas con otro comportamiento del arreglo y que pudieran ser indeseables.

El denominado factor “K1”, corresponde a un multiplicador que desplaza la curva rápida del restaurador verticalmente sobre el eje coordenada del tiempo, para compensar el efecto de calentamiento – enfriamiento sufrido por el fusible debido a las operaciones rápidas de disparo y recierre del restaurador. Es decir, se trata de un factor de seguridad para evitar la función, el calentamiento excesivo o la deformación irreversible del fusible durante las primeras operaciones del restaurador.

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