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Nota de aplicación

Sujeto a cambio sin previo aviso. Material impreso No. ZR-CR04E Doc. CR033184BE V01a 2015

SVERKER 900Sistema de prueba de relés y subestaciones

Prueba de esquemas de protección basados en la medición de impedanciaSe usan ampliamente los esquemas de impedancia para proteger distintos recursos dentro de los sistemas de energía eléctrica. Los equipos de protección de relés que utilizan tales esquemas se benefician con el monitoreo continuo de la tensión y la corriente dentro del circuito protegido, con las que calculan un valor de impedancia que se emplea para establecer si el circuito está operando en una condición normal o no.

Importante Lea y cumpla con las instrucciones de se-guridad del manual del usuario.

Procedimientos de prueba ▪ Prueba de protección de falla/pérdida de excitación (ANSI 40)

▪ Prueba de protección de respaldo de baja impedancia (ANSI 21B)

▪ Prueba de protección de distancia de línea (ANSI 21)

Dependiendo de las aplicaciones, tal como se muestra en los ejemplos de las siguientes figuras, es de interés la prueba del comportamiento de la protección para la impedancia medida en diferentes cuadrantes del plano R-X.

Plano R-X para aplicaciones típicas de protección de máquinas

Plano R-X para protección típica de distancia y aplicaciones de baja impedancia

El instrumento de impedancia en SVERKER 900 es una herramienta poderosa para simular impedancias en los cuatro cuadrantes del plano R-X y le permite probar la

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mayoría de las protecciones basadas en impedancia. (ver sección 4.5 en el manual del usuario de SVERKER 900).

Conexión1] Conecte el SVERKER 900 de acuerdo con la

figura siguiente, usando el suministro auxiliar si es necesario.

2] Seleccione la entrada binaria para disparo y el nivel de inicio, (vea la sección "Entradas binarias" en el manual del usuario de SVERKER 900).

Prueba de protección de falla de campo/pérdida de excitación (ANSI 40)

En la operación de máquinas sincrónicas la pérdida de excitación es una falla común por motivos tales como, cortocircuito de los devanados de campo, apertura inesperada de un interruptor de campo, etc. En cualquiera de estos casos una máquina comienza a tomar potencia reactiva de la red y opera como un motor o generador de inducción.

Las protecciones de falla de campo basadas en la medición de impedancia se usan eficazmente para monitorear impedancias de terminales de motores /generadores sincrónicos. En estos esquemas las zonas de operación se localizan normalmente en los cuadrantes tercero y cuarto, ya que la impedancia terminal medida en estos cuadrantes representa un cambio de modo de operación de la máquina ante fallas de campo.

Este esquema de protección en general consiste en más de una zona de operación con temporizadores respectivos para proporcionar tiempos de disparo diferentes para diferentes condiciones de carga. Además, las características más comunes son las formas MHO circulares con desplazamiento.

AjustesEn este ejemplo se prueba la protección de falla de campo (Sepam G87) con dos zonas de mho desplazadas como se muestra abajo.

Los ajustes dependen del generador de potencia usado. El fabricante recomienda los siguientes ajustes para un generador de 3,15 MVA.

Xa = 1,321 Ω Xb = 13,907 Ω con retardo de tiempo T1= 70 ms Xc = 30,646 Ω con retardo de tiempo T2 = 500 ms

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Donde Tensión primaria especificada Unp = 6,3 kV Tensión secundaria especificada Uns = 110 V

Relación de transformador de corriente TC: 100/1 A Xd = 233% X'd = 21%

Verificación de cableado y prueba de estabilidad1] En la vista “Previa a la falla”, seleccione la

dirección correcta de TC (para este ejemplo, hacia el objeto bajo prueba) y establezca la tensión y corriente secundarias nominales como se ilustra abajo.

2] Pulse el botón de inicio y lea los correspondientes valores de tensión y corriente medidos desde el relé. Si los cableados son correctos y si se selecciona la correcta dirección de TC, el relé no se disparará y permanecerá estable.

3] Antes de seguir adelante con otras pruebas, recuerde restablecer la corriente a cero a fin de simular una condición sin carga como estado previo a la falla en las pruebas.

Prueba de enganche1] En la vista “Falla + Búsqueda de enganche

manual”, establezca las relaciones de los transformadores de tensión y de corriente en el menú de configuración si se requiere. En este ejemplo la característica se da en ohmios primarios, por lo tanto las relaciones de los transformadores de tensión y de corriente se establecen como se muestra abajo.

2] El próximo paso es seleccionar el tipo de la falla trifásica y colocar el punto de prueba


fuera de la característica de operación del relé estableciendo los valores R-X o Z correspondientes Φ para comenzar la búsqueda del enganche.

3] Para buscar manualmente el enganche, pulse el botón de inicio y mueva el punto de prueba hacia el área de la característica de operación simplemente seleccionando uno de los ajustes de impedancia y rotando la perilla para cambiar el valor seleccionado. En este ejemplo, el punto de prueba se mueve del primer cuadrante al cuarto cuadrante cambiando el Φ valor. Como se puede ver abajo, a medida que el punto de prueba ingresa en la característica de operación del relé, se registra una señal de disparo.

Prueba de temporizaciónEn la vista Previa a la falla/Falla se puede verificar el tiempo de disparo para los puntos de prueba de interés.

1] Inicie la prueba con el mismo último punto de prueba de la prueba de enganche o establezca un nuevo punto de prueba y continúe verificando los tiempos de disparo. En este ejemplo moviéndose sobre el eje

X y usando algunos puntos de prueba, los tiempos de disparo para la zonas 1 y 2 se verifican como se muestra abajo.

2] Se puede seguir el mismo procedimiento en cualquier dirección o área del plano de impedancia para verificar los tiempos de disparo.

Prueba de alcanceEn la vista “Búsqueda binaria manual” se puede verificar eficazmente la característica de operación del relé.

1] Pulse el botón de inicio para generar con los valores previos a la falla establecidos mientras ubica el punto de prueba. Seleccione uno de los ajustes de impedancia y rote la perilla para la ubicación deseada.

2] Cuando esté listo pulse la perilla para aplicar los ajustes de falla y observe el tiempo de disparo registrado en la tabla.

3] Mueva el punto de prueba usando la perilla sin detener la prueba y pulse la perilla para aplicar los nuevos ajustes de falla y para registrar el nuevo resultado de prueba en la tabla, respectivamente.


En este ejemplo se encuentra el alcance de las zonas 1 y 2 sobre el eje X usando unos pocos puntos de prueba como se muestra arriba. Para una vista gráfica mayor, toque sobre el gráfico. Además puede cambiar entre las vistas Polar y Cartesiana como se muestra abajo.

Prueba de protección de respaldo de baja impedancia (ANSI 21B)

Es común usar la protección de baja impedancia para detectar fallas no despejadas en la red. La aplicación más común es la protección de respaldo contra cortocircuitos de fase a fase para unidad de generador/generador-transformador.

Ese esquema de protección consiste en general en una zona de operación con un temporizador para actuar como protección de respaldo. Además, las características más comunes son las formas circulares de mho.

En condiciones de operaciones normales la impedancia medida vista desde el relé está ubicada fuera de la zona de operación, y cuando se produce una falla la impedancia medida entra en la zona de operación. Si la protección principal no opera dentro del tiempo predefinido, esta protección operará como respaldo y despejará la falla.

AjustesEn este ejemplo se prueba la protección de respaldo de baja impedancia (Sepam G87) con características de operación circulares como se muestra abajo.

Los ajustes dependen del generador de potencia usado. El fabricante recomienda un ajuste del 30 % de la impedancia especificada del generador para el mismo generador de 3,15 MVA.

Zs = 0,30 x Zn = 3,77 Ω con retardo de tiempo T= 900 ms

Donde Tensión primaria especificada Unp = 6,3 kV Tensión secundaria especificada Uns = 110 V Relación de TC: 100/1 A Zn= 12,59 Ω


Verificación de cableado y prueba de estabilidad1] En la vista “Previa a la falla”, seleccione

la dirección correcta de transformador de corriente y establezca la tensión y corriente secundarias nominales como se ilustra abajo.

2] Pulse el botón de inicio y lea los correspondientes valores de tensión y corriente medidos desde el relé. Si los cableados están correctos y si se selecciona la dirección de transformador de corriente correcta, el relé no se disparará y permanecerá estable.

3] Antes de seguir adelante con otras pruebas recuerde restablecer la corriente a cero a fin de simular una condición sin carga como estado previo a la falla en todas las pruebas.


manual”, establezca las relaciones de los transformadores de tensión y de corriente en el menú de configuración si se requiere. En este ejemplo la característica se da en ohmios primarios por lo tanto las relaciones de los transformadores de tensión y de corriente se establecen como se muestra abajo.

2] El próximo paso es seleccionar el tipo de la falla de dos fases para simular el cortocircuito fase a fase y colocar el punto


de prueba fuera del área de característica de operación del relé estableciendo los valores R-X o Z correspondientes Φ para comenzar la búsqueda del enganche.

3] Para buscar manualmente el enganche, pulse el botón de inicio y mueva el punto de prueba hacia el área de la característica de operación seleccionando simplemente uno de los ajustes de impedancia y rotando la perilla para cambiar el valor seleccionado. En este ejemplo, el punto de prueba se mueve a lo largo del ángulo constante Φ=20° cambiando el valor de Z. Como se puede ver abajo, a medida que el punto de prueba ingresa en el área característica de operación del relé, se registra una señal de disparo.


1] Inicie la prueba con el mismo último punto de prueba de la prueba de enganche o establezca un nuevo punto de prueba y continúe verificando los tiempos de disparo. En este ejemplo se usan cuatro puntos de

prueba para verificar el tiempo de disparo en diferentes cuadrantes como se muestra abajo.

2] Se puede seguir el mismo procedimiento en cualquier dirección o área del plano de impedancia para verificar los tiempos de disparo. Se puede seguir el mismo procedimiento en cualquier dirección o área del plano de impedancia para verificar los tiempos de disparo.



2] Cuando esté listo pulse la perilla para aplicar los ajustes de falla y observe el tiempo de disparo registrado en la tabla. Mueva el punto de prueba usando la perilla sin detener la prueba y pulse la perilla para


aplicar los nuevos ajustes de falla y registrar el nuevo resultado de prueba en la tabla, respectivamente.

En este ejemplo se encuentra el alcance de esta zona de operación circular para intervalos de ángulo de 45° con referencia al origen usando unos pocos puntos de prueba como se muestra arriba. Para una vista gráfica mayor, toque sobre el gráfico. Además puede cambiar entre las vistas Polar y Cartesiana como se muestra abajo.

Se puede seguir el mismo procedimiento en cualquier dirección o área del plano de impedancia para verificar la característica de operación del relé. Por otra parte, las fallas fase a fase para otras combinaciones de fases se pueden probar de la misma manera simplemente seleccionando el tipo deseado de falla y recogiendo los resultados de la prueba para el tipo de falla correspondiente.

Prueba de protección de distancia de línea (ANSI 21)En las redes actuales con mayor frecuencias las líneas y cables aéreos se protegen con relés de distancia de línea. Este esquema de protección consiste en general en más de una zona de operación para que actúe también como protección de respaldo para las líneas adyacentes.

En condiciones de operaciones normales la impedancia medida vista desde el relé está ubicada fuera de las zonas de operación, y cuando se produce una falla la impedancia medida se desplaza en el plano de impedancia y puede o no entrar y permanecer dentro de las zonas de operación predefinidas. Normalmente se dispone de un temporizador individual para la operación de cada zona.

Las características de operación de los relés de distancia de línea pueden tener diferentes formas basadas en tecnologías y métodos provistos por diferentes fabricantes (por ej. Mho, cuadrilateral, Lenz, etc.)

AjustesLos ajustes de protección de distancia dependen de la configuración de red y también tienen diferentes variantes para diferentes fabricantes de relés, que están fuera del alcance de esta nota de aplicación.

En este ejemplo se prueba la protección de distancia (ABB REL670) con 3 zonas de característica cuadrilateral para fallas de fase a tierra y fallas de fase a fase como se muestra abajo. Las características se presentan en ohmios secundarios para:

Tensión secundaria especificada Uns = 110 V Corriente secundaria especificada Ins= 1 A

Característica cuadrilateral para fallas de fase a tierra


Característica cuadrilateral para fallas de fase a fase

Verificación de cableado y prueba de estabilidad1] En la vista “Previa a la falla”, seleccione

la dirección correcta de TC y establezca la tensión y corriente secundarias nominales como se ilustra abajo.

2] Pulse el botón de inicio y lea los correspondientes valores de tensión y corriente medidos desde el relé. Si los cableados están correctos y si se selecciona la dirección de transformador de corriente correcta, el relé no operará y permanecerá estable.

3] Antes de seguir adelante con otras pruebas recuerde restablecer la corriente a cero a fin de simular una condición sin carga como estado previo a la falla en todas las pruebas.


manual”, establezca las relaciones de los transformadores de tensión y de corriente en el menú de configuración si se requiere.

En este ejemplo las características se dan en ohmios secundarios y las características de fase a tierra se definen en ohmios por bucle. Como se muestra abajo los ajustes predeterminados se pueden usar directamente.


2] El próximo paso es seleccionar el tipo de la falla y colocar el punto de prueba fuera del área de la característica de operación del relé estableciendo los valores R-X o Z correspondientes Φ a fin de comenzar a buscar la búsqueda del enganche.

3] Para buscar manualmente el enganche, pulse el botón de inicio y mueva el punto de prueba hacia el área de la característica de operación simplemente seleccionando uno de los ajustes de impedancia y rotando la perilla para cambiar el valor seleccionado. En este ejemplo, el punto de prueba se mueve a lo largo del ángulo de línea Φ=78° cambiando el valor Z. Como se puede ver enseguida, a medida que el punto de prueba ingresa en el área de la característica de operación del relé, se registra una señal de disparo.


1] En el menú de configuración establezca el temporizador para estado Previo a la falla y Falla. Si es aplicable establezca los temporizadores Retardo a la desconexión (off delay) y Posterior a la falla para verificar el comportamiento del relé después de la operación. Como se muestra abajo los ajustes predeterminados se pueden usar directamente.

2] Inicie la prueba con el mismo último punto de prueba de la prueba de enganche o establezca un nuevo punto de prueba y continúe verificando los tiempos de disparo. En este ejemplo moviéndose a lo largo del ángulo de línea Φ=78° y usando unos pocos puntos de prueba se verifican, los tiempos de disparo para las zonas 1, 2 y 3 como se muestra abajo.


3] Se puede seguir el mismo procedimiento en cualquier dirección o áreas del plano de impedancia para verificar los tiempos de disparo. Por otra parte, la prueba para otro tipo de fallas se puede probar de la misma manera simplemente seleccionando el tipo deseado de falla y recogiendo los resultados de la prueba para el tipo de falla correspondiente como se muestra en el siguiente ejemplo para fallas L1L2.



2] Cuando esté listo pulse la perilla para aplicar los ajustes de falla y observe el tiempo de disparo registrado en la tabla. Mueva el punto de prueba usando la perilla sin detener la prueba y pulse la perilla para aplicar los nuevos ajustes de falla y registrar

el nuevo resultado de prueba en la tabla, respectivamente.

En este ejemplo se encuentran los alcances de las zonas 1 y 2 para intervalos de ángulo de 45° con referencia al origen usando unos pocos puntos de prueba como se muestra arriba. Para una vista gráfica mayor, toque sobre el gráfico.

3] Se puede seguir el mismo procedimiento en cualquier dirección o áreas del plano de impedancia para verificar la característica del relé. Por otra parte, la prueba para otro tipo de fallas se puede probar de la misma manera simplemente seleccionando el tipo deseado de falla y recogiendo los resultados de la prueba para el tipo de falla correspondiente.

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