Criterios de Ajuste ECP-SEIN - COES

8/3/2019 Criterios de Ajuste ECP-SEIN - COES

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7 26/1/05 REB Prot. Barras Nota en punto 6 - pag. 68 JCG 7/1/05

6 26/1/05 REB Prot. Generadores JCG 7/1/05

5 5/1/045 JCG Pg.52-PFI JCG 5/1/05

4 10/10/03 JCG Agregados varios post Fase 1 Preliminar JCG 10/10/03

3 22/9/03 JCG Correcciones menores en frmulas y grficos JCG 22/9/03

2 2/4/03 JCG Agregados varios. Respuesta a Kema 19/12/02 JCG 2/4/03

1 18/7/02 HC Agregados varios en transformadores. Proteccinbarras.

JCG 18/7/02

Rev: Fecha: Nombre: Descripcin: Aprob: Fecha:

COMIT DE OPERACIN ECONMICA DELSISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL

(COES-SINAC)www.coes.org.pe

ESTUDIO DE COORDINACIN DE LASPROTECCIONES DEL SISTEMA ELCTRICOINTERCONECTADO NACIONAL

Nombre Fecha

Prepar: JCG/HC

Revis:

Aprob: J.C.Gaudio 18/07/02

CRITERIOS DE AJUSTE

Cdigo TRANSENER:

006XE-3-MT

Documento N: Revisin:

4

Nombre del documento: 006XE-3-MT.doc

CESI


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ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONESCOES-SINAC

Contrato TRANSENER N 013-2002

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Criterios de ajuste 006XE-3-MT_v7-1-05.doc 03/02/a

CESIReservamos todos los derechos sobre este documento y lainformacin contenida en el mismo. La reproduccin, uso odivulgacin a terceras partes, sin nuestra expresaautorizacin, est prohibida. TRANSENER S.A.

INDICE

1 ASPECTOS GENERALES 7

1.1 Criterio general de ajuste. 7

1.2 Recomendaciones. 8

1.3 Estudios bsicos (flujo y cortocircuito). 9

1.4 Consideracin de los efectos infeed y outfeed. 10

2 AJUSTE DE PROTECCIONES DE LNEAS DE TRANSMISIN. 12

2.1 Ajuste de protecciones distanciomtricas. 12

2.1.1 Mtodo para el ajuste. 12

2.1.2 Escenarios a considerar. 13

2.1.3 Habilitaciones generales. 13

2.1.4 Fuente dbil (weak infeed). 14

2.1.4.1 Habilitacin de la funcin fuente dbil. 14

2.1.4.1.1 Lnea abierta en un extremo. 14

2.1.4.1.2 Falta de habilitacin de las protecciones. 16

2.1.4.1.3 Falta de arranque. 16

2.1.4.2 Ajuste de la funcin fuente dbil. 16

2.1.4.2.1 Retardo de la funcin eco. 16

2.1.4.2.2 Funcin mnima tensin. 16

2.1.4.2.3 Bloqueo de la funcin fuente dbil para falla a espaldas de la proteccin. 172.1.5 Resistencia y reactancia aparente de falla. 18

2.1.5.1 Flujo con sentido exportador saliente. 18

2.1.5.2 Flujo con sentido importador entrante. 19

2.1.5.3 Criterios generales. 20

2.1.6 Impedancia de carga. 20

2.1.7 Ajuste del factor k0. 21

2.1.7.1 Factor k0 en lneas simples. 22

2.1.7.2 Factor k0 en lneas con diferencias en la resistividad del terreno. 23

2.1.7.3 Factor k0 en lneas paralelas con acoplamiento mutuo. 23

2.1.7.3.1 Caso de ambos circuitos en servicio. 24

2.1.7.3.2 Caso de circuito paralelo fuera de servicio y puesto a tierra en ambos extremos. 24

2.1.7.3.3 Caso de circuito paralelo fuera de servicio y no puesto a tierra en ambos extremos. 25

2.1.7.4 Criterio de ajuste del factor k0. 25

2.1.8 Impedancia de fuente (a espaldas de la proteccin). 25

2.1.9 Resistencia de falla a tierra. 26

2.1.10 Mrgenes de seguridad. 26

2.1.11 Ajustes zonales. 26


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2.1.11.1 Zona 1. 26

2.1.11.2 Zona de respaldo de lnea en sobrealcance. 30

2.1.11.3 Zonas de respaldo hacia delante. 32

2.1.11.4 Zona en direccin inversa. 32

2.1.11.5 Arranque. 332.1.11.6 Lmite para la excitacin de la zona de seleccin de fase fallada. 33

2.1.12 Temporizaciones. 34

2.1.12.1 Criterio general de ajuste. 36

2.1.13 Ajuste del esquema de teleproteccin. 37

2.1.13.1 Seleccin del esquema de teleproteccin. 37

2.1.13.2 Ajuste del esquema de teleproteccin. 39

2.1.14 Ajustes de la funcin oscilacin de potencia. 40

2.1.14.1 Criterios generales. 40

2.1.14.2 Ajuste del tiempo de trnsito. 40

2.2 Ajuste de protecciones diferenciales de lnea. 42

2.2.1 Criterios generales de ajuste. 42

2.3 Ajuste del recierre. 42

2.3.1 Tiempo activo. 42

2.3.2 Tiempo muerto pausa sin tensin. 43

2.3.3 Tiempo de reposicin. 43

2.3.4 Bloqueo de recierre posterior a una accin de comando de interruptor: 44

2.4 Ajuste de protecciones por sobrecorriente. 442.4.1 Corriente mxima de carga. 44

2.4.2 Mrgenes de seguridad. 44

2.4.3 Utilizacin de protecciones por sobrecorriente de fase. 44

2.4.4 Utilizacin de protecciones por sobrecorriente a tierra. 44

2.4.5 Seleccin de las etapas. 46

2.4.5.1 Criterios de seleccin. 46

2.4.5.2 Etapa de disparo instantneo. 46

2.4.5.3 Etapas para respaldo remoto. 47

2.4.6 Coordinacin de protecciones por sobrecorriente. 47

2.4.6.1 Criterios generales para la coordinacin. 47

2.4.6.2 Coordinacin de protecciones a tiempo definido. 48

2.4.6.3 Coordinacin de protecciones a tiempo inverso. 48

2.5 Ajuste de una proteccin sobrecarga. 51

2.6 Ajuste de la funcin stub. 51

2.7 Ajuste de la funcin sobretensin. 51

3 AJUSTE DE PROTECCIONES DE FALLA INTERRUPTOR. 52


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3.1 Ajuste del nivel de habilitacin. 52

3.2 Ajuste de los tiempos de disparo. 52

4 AJUSTE DE PROTECCIONES DE SOBRETENSIN. 55

4.1 Generalidades. 55

4.2 Aplicacin como proteccin a un transformador. 55

5 AJUSTE DE PROTECCIONES DE TRANSFORMADORES. 59

5.1 Esquema ideal de proteccin y respaldos. 59

5.2 Proteccin de sobreexcitacin o sobreflujo. 60

5.3 Protecciones en las acometidas al transformador. 61

5.3.1 Proteccin de fallas en la acometida e internas del transformador. 61

5.3.2 Proteccin contra fallas en barras. 62

5.3.3 Proteccin contra fallas en las lneas conectadas a las barras. 62

5.4 Protecciones de la acometida al terciario. 63

6 AJUSTE DE PROTECCIONES DE BARRAS. 64

6.1 Aspectos generales. 64

6.2 Supervisin de circuitos de corriente 64

6.3 Pendiente de Estabilidad 65

6.4 Nivel de disparo 65

6.5 Procedimiento general (protecciones convencionales). 66

6.6 Ajuste de protecciones diferenciales de alta impedancia. 67

7 AJUSTE DE PROTECCIONES DE GENERADORES. 70

7.1 Introduccin 70

7.2 Generalidades 70

7.3 Proteccin de sobrecorriente (50/51). 71

7.4 Proteccin contra energizacin inadvertida (50E). 75

7.5 Mnima Impedancia (21). 75

7.6 Fallas en el estator. Proteccin diferencial (87G). 75

7.7 Proteccin contra inversin de potencia (32R) 76

7.8 Carga desequilibrada (46) 767.9 Perdida de Excitacin (40) 77

7.10 Protecciones no incluidas en el ECP. 78

7.11 Proteccin de sobretensin (59) 78

7.12 Proteccin de subtensin (27) 79

7.13 Funcin Sincronismo y Verificacin de Tensin (25) 79

7.14 Proteccin de Desequilibrio de Tensin (60) 79

7.15 Proteccin contra sobreexcitacin o sobreflujo (24). 79

7.16 Proteccin de sofrefrecuencia (81O ). 79


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7.17 Proteccin de subfrecuencia (81U ). 80

7.18 Prdida de paso o Sincronismo (78). 80

7.19 Fallas en el rotor. Supresin de campo. Imagen Trmica. Fallas mecnicas.Sobrevelocidad. 80

8 PROTECCIN DE REACTORES. 818.1 Generalidades. 81

8.2 Criterios de ajuste. 81

8.2.1 Ajuste de protecciones diferenciales. 81

8.2.2 Ajuste de protecciones de sobrecorriente de fase. 81

8.2.3 Ajuste de protecciones de cuba. 81

8.2.4 Ajuste de protecciones de sobrecorriente de neutro. 81

9 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SHUNT. 82

9.1 Generalidades. 829.2 Tipos de instalacin. 82

9.3 Resonancia. 83

9.4 Sobretensiones. 83

9.5 Fenmenos asociados. 83

9.6 Criterios de equipamiento y ajuste. 83

9.6.1 Proteccin ante sobrecarga. 83

9.6.2 Proteccin ante cortocircuitos externos. 83

9.6.3 Proteccin de sobretensin. 83

9.6.4 Proteccin de subtensin. 84

9.6.5 Proteccin contra desbalance. 84

10 PROTECCION DE EQUIPOS AUTOMTICOS DE COMPENSACIN REACTIVA (SVC). 85

11 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SERIE. 86

11.1 Perturbaciones en un banco de capacitores. 86

11.2 Criterios de equipamiento. 87

11.2.1 Composicin de un banco de capacitores. 87

11.2.1.1 Proteccin de sobrecarga. 88

11.2.1.2 Proteccin de desbalance. 89

11.2.1.3 Proteccin de falla interruptor. 89

11.2.1.4 Proteccin del chispero. 89

11.2.1.5 Proteccin de descarga a plataforma. 89

11.2.1.6 Recierre. 89

11.2.1.7 Protecciones de sobrecarga de varistores. 90

11.2.1.8 Supervisin del circuito de disparo del chispero. 91

11.2.1.9 Proteccin ante oscilaciones subsincrnicas. 91

11.2.1.10 Supervisin de la corriente de lnea. 91


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11.2.1.11 Proteccin diferencial. 92

11.2.1.12 Proteccin contra fallas en los programas de proteccin. 92


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ESTUDIO DE COORDINACION DE LAS PROTECCIONES DELSEIN. CRITERIOS DE AJUSTE.

1 ASPECTOS GENERALES

1.1 Criterio general de ajuste.

El criterio general de ajuste consistir en privilegiar la seguridad ala dependibilidad.

Seguridad: es la capacidad de la proteccin de evitar operacionesindeseadas (...no operar cuando no se requiere su operacin).

Dependibilidad: es la capacidad de la proteccin de operarcorrectamente (...operar cuando se requiere su operacin).

Existen varias causas que pueden ocasionar operaciones incorrectas deuna proteccin. Entre ellas merecen destacarse las siguientes:

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De todas las posibles causas de operaciones incorrectas de lasprotecciones, desde el punto de vista de su ajuste, nos interesan lassiguientes

Falta de conocimiento de la proteccin: no nos referimos aqusimplemente a la lectura de los manuales, sino a haber efectuado

consultas a los fabricantes, ensayos dedicados, etc.

Incorrecta aplicacin incorrecta interpretacin del mtodo demedida de la proteccin:

Toda proteccin posee lmites impuestos por su diseo. Paraaplicarla correctamente es preciso informarse previamente dedichos lmites y evitar excederlos en el ajuste.

Ajuste inadecuado:

Por lo general, la utilizacin de amplios alcances reactivos resistivos tiende a ser fuente de problemas. Se debe partirsiempre de un ajuste restringido a lo mnimo indispensable,


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aumentando los alcances slo en la medida necesaria. Algunosejemplos tpicos de estos problemas son: arranques en fasessanas, fallas monofsicas vistas en lazos bifsicos, arranquesen direccin opuesta, etc.

Criterios no-uniformes: resulta muy importante discutir y

analizar los criterios a seguir en el proceso de ajuste ycoordinacin de las protecciones, ya que la ausencia decriterios claros y definidos da lugar a situacionescontradictorias y confusas que degradan la confiabilidadgeneral.

1.2 Recomendaciones.

Las decisiones en protecciones surgen siempre como un COMPROMISO entrelo que se gana y lo que se pierde en cada caso. Sin embargo, esnecesario conocer perfectamente, de antemano, cules son dichasganancias y prdidas.

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Algunos ejemplos de situaciones de compromiso son las siguientes:

Dependibilidad versus Seguridad.

Selectividad versus Respaldo.

Tiempo de despeje de falla versus Seguridad.

Selectividad versus Alcance.

Redundancia y Disponibilidad versus Costo.

Aunque la probabilidad de ocurrencia de una situacin sea muy baja,esta situacin puede ocurrir en cualquier momento. Luego, en casoscrticos, donde se requiere elevada seguridad, se prefiere hablar dePOSIBILIDADES en lugar de PROBABILIDADES. En estos casos, el costoeconmico provocado por la situacin anmala es siempre superior al delas soluciones alternativas para evitarla.


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Los ajustes apropiados y las configuraciones adoptadas dependen detodo el equipamiento integrante del sistema de proteccin. Loselementos constitutivos de este sistema deben guardar entre ssimilares caractersticas de confiabilidad, para lograr el efectodeseado.

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.

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Es preciso conocer todos los detalles de funcionamiento de cadaproteccin, en particular sus algoritmos y respuestas transitorias ypermanentes ante las distintas situaciones de falla.

1.3 Estudios bsicos (flujo y cortocircuito).

El estudio de coordinacin de protecciones comprende a los flujosbsicos (mxima, media y mnima) mas las contingencias operativas quedefinan, en cada caso, los lmites para el ajuste.

Para el clculo de los cortocircuitos se utilizan, para los

generadores, las impedancias subtransitorias no-saturadas.

De esta manera, se tratan de identificar situaciones de bajo o faltade aporte al cortocircuito y las situaciones que dan lugar a losvalores mximos y mnimos de aporte a cada cortocircuito.

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Las barras a fallar son todas las barras reales comprendidas en elestudio mas 5 barras ficticias en cada tramo, ubicadas al 0 20- 50 80 y 100% de dichos tramos.

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6

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Para la determinacin de los valores de cortocircuito se utiliza elprograma PSS/E26.2

Para cada barra se simularn los siguientes cortocircuitos:

Monofsicos a 0, 10 y 50 ohm de Rfalla a tierra.

Bifsicos a 0, 2 y 4 ohm de Rfalla entre fases.

Trifsicos a 0 ohm.

Bifsicos a tierra, 0 ohm de Rfalla entre fases y 0, 3 y 6 ohm deRfalla a tierra.

Fases abiertas (no en todas las barras).

1.4 Consideracin de los efectos infeed y outfeed.

Bsicamente, los efectos infeed y outfeed estn producidos por lainyeccin o la extraccin de corriente de aporte a la falla en barrasremotas. Esto distorsiona las mediciones de las protecciones, quesolamente pueden medir una parte de la corriente total de falla.

Cuando se analizan las corrientes, tensiones e impedancias vistas por

las protecciones para una falla pasando la barra remota, muchas vecesresulta problemtico cumplir con los criterios de respaldo si no seconsidera el efecto infeed ( outfeed, segn el caso).

Al respecto deben diferenciarse situaciones como la indicada a laizquierda (ver figura siguiente), donde la falta de infeed es una casosumamente ocasional y de muy baja probabilidad de ocurrencia, del casomostrado a la derecha, donde la simple falta del aporte desde Belimina el infeed en la barra.


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2 AJUSTE DE PROTECCIONES DE LNEAS DE TRANSMISIN.

2.1 Ajuste de protecciones distanciomtricas.

2.1.1 Mtodo para el ajuste.En el presente estudio de coordinacin de protecciones no seutilizarn, para las protecciones distanciomtricas, los mtodosclsicos de ajuste (por recetas de manuales), en los que se planteanlos alcances de las respectivas zonas nicamente a partir deporcentajes de cubrimiento de impedancias de la lnea protegida y laslneas subsiguientes.

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En su lugar y aprovechando las posibilidades que brindan los mediosinformticos actuales, el ajuste se efectuar por superposicingrfica de la representacin de los valores de impedancia complejapara las distintas fallas (impedancias vistas), obtenidos delestudio de cortocircuito, con las caractersticas de operacin de laproteccin. De este modo se ajustarn los lmites reactivo y resistivode cada zona de proteccin hasta los alcances deseados, con una claravisin de las fallas que cubrirn cada una de ellas.

Este mtodo permite adems considerar fenmenos tales como:

Valores de k0 diferentes a los de la lnea protegida.

Aportes intermedios en la barra remota (infeed outfeed).

Resistencia y reactancia aparente de falla.

Impedancia mutua de secuencia cero en lneas de doble terna.

En la figura anterior se observa cmo un mismo caso es interpretadopor dos protecciones de distinto fabricante.


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2.1.2 Escenarios a considerar.Para la determinacin de los escenarios a considerar en el estudio, setomarn en cuenta los flujos definidos por el COES. A su vez, secontemplarn aquellas contingencias operativas que tengan influenciaen la determinacin de los ajustes (p.ej.: lneas paralelas fuera de

servicio).

Las situaciones de mximo y mnimo aporte al cortocircuito y mximo ymnimo flujo por la lnea, en un punto dado de la red, determinarnlas corrientes de cortocircuito mximas y mnimas en dicho punto,necesarias para establecer umbrales de habilitacin o bloqueo de lasprotecciones y coordinar las protecciones por sobrecorriente de fase ytierra de respaldo.

Por otra parte, debern detectarse eventuales situaciones de bajoaporte al cortocircuito, insuficiente para lograr el arranque de lasprotecciones.

2.1.3 Habilitaciones generales.Todas las protecciones poseen umbrales de habilitacin, los cuales sonnecesarios debido a la existencia de errores y tolerancias en elmtodo de medicin propio, errores en los transformadores de medida,etc.

Resulta una prctica usual ajustar estas habilitaciones a los valoresmnimos dados por los fabricantes (p.ej.: 0.1-0.2 Inom para lacorriente de fase, 0.1 Inom para la corriente de neutro, etc.).

Sin embargo, este recurso puede ser empleado, en ciertos casos, paradiscriminar fallas en barras de media o baja tensin de la estacinsiguiente.

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Por lo expuesto, se adoptarn en principio los valores mnimos dehabilitacin, para luego, una vez avanzado el proceso de ajuste,incrementar dichos valores segn las necesidades derivadas del mismo.


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2.1.4 Fuente dbil (weak infeed).Cuando las corrientes de aporte caen por debajo de los umbralesmnimos de habilitacin de las protecciones, se producen losdenominados casos de fuente dbil (weak infeed). Tambin puedenproducirse estas situaciones por falta de arranque de las

protecciones, aunque las mismas hayan sido habilitadas.

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)

Las consideraciones acerca del ajuste de esta funcin son muyimportantes, porque la utilizacin de la misma implica la posibilidadde generar actuaciones no selectivas de la proteccin.

Por ello, la utilizacin de la funcin fuente dbil siempre debecontrastarse contra las consecuencias de no contar con esta funcin(situacin de compromiso).

2.1.4.1 Habilitacin de la funcin fuente dbil.

2.1.4.1.1 Lnea abierta en un extremo.Para los casos en que una lnea se encuentre abierta en un extremo,las protecciones instaladas en el mismo se encuentran siempre ante unasituacin de fuente dbil, por aporte nulo desde dicho extremo.

Esto llevara a la conclusin de que todas las proteccionesdistanciomtricas deberan contemplar el caso de fuente dbil, almenos por ese motivo. Sin embargo, esto no es as, distinguindose lossiguientes casos:

Esquemas de teleproteccin por sobrealcance:

Este esquema requiere del intercambio de seales deteleproteccin entre las protecciones instaladas en ambosextremos de la lnea. Cuando, para una falla en la lnea, laproteccin de un extremo (p.ej.: el extremo opuesto) no arranca,se activa la funcin fuente dbil, ante lo cual dicha proteccinreenva la seal de teleproteccin recibida en ese extremo y quefuera emitida por las protecciones del extremo propio (funcin"eco").

No obstante, si una lnea se energiza desde un solo extremo ydicha lnea se encuentra averiada, las protecciones siempreoperan en forma instantnea a travs de la funcin "cierre sobrefalla", la cual permanece activa por un perodo de tiempo


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posterior al cierre manual de la lnea (usualmente entre 200 y400 ms).

Por lo tanto, la necesidad de la funcin fuente dbil paraobtener el disparo instantneo en el caso que una lnea seencuentre abierta en un extremo, se reduce a la posible aparicin

de una falla en el perodo en que la lnea permanece abierta endicho extremo, con posterioridad a la finalizacin del perododel cierre sobre falla.

El siguiente esquema de tiempos permite una mayor aclaracin aeste punto:

Cierre lnea en A Cierre lnea en B

Cierre s/falla en A Necesidad de fuente dbil T[seg]

En el caso en que no estuviese habilitada la funcin fuente dbilen el extremo B, la proteccin en A operara en segunda zona,para el perodo posterior al cierre sobre falla. Luego, asumiendouna adecuada coordinacin con las protecciones de las lneasantecesoras, no debera ocurrir otra cosa que la prdida de lalnea fallada (en t2) (ver siguiente esquema):

A BC Z1c

Z2c

Z3c

Z1a

Z2a

Observaciones: T3c>T2a

Esquemas de teleproteccin en subalcance, extensin de zona, etc:

En las actuales protecciones numricas, estos esquemas hanquedado en desuso, ya que resulta muy sencillo contar con unazona independiente de la teleproteccin y otra zona que actebajo el principio de sobrealcance. No obstante, en los antiguosrels del tipo electromecnico analgico, con conmutacin dealcance de la zona 1, no es posible utilizar la funcin eco ni lafuncin fuente dbil para este tipo de esquema de teleproteccin.

Por lo expuesto, la posibilidad de utilizacin de la funcin fuentedbil cuando el extremo opuesto se encuentra abierto, se considerarnicamente en los siguientes casos:

a) Cuando no est asegurada la coordinacin entre la zona 1 de lalnea en cuestin y las zonas 2 de las lneas precedentes.

b) Cuando las protecciones no posean una zona 1 independiente de lazona en sobrealcance.


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2.1.4.1.2 Falta de habilitacin de las protecciones.Cuando se detecten casos de falta de habilitacin de las proteccionesen un extremo, es imprescindible habilitar la funcin fuente dbil sise desea mantener el cubrimiento de fallas en el 100% de la lnea, con

un esquema de teleproteccin por sobrealcance.Dado que una de las acciones incluidas en la funcin fuente dbilconsiste en la seleccin de la fase en falla mediante una deteccin demnima tensin, su utilizacin posibilita la realizacin del recierremonofsico en todos los casos.

2.1.4.1.3 Falta de arranque.El caso tpico es la falta de arranque para fallas resistivas alejadasde la proteccin (p.ej.: en la barra opuesta). Normalmente, no puedeutilizarse la funcin fuente dbil para este propsito porque losniveles de tensin para este tipo de fallas son elevados y resulta muy

difcil la discriminacin de la fase fallada en esas condiciones. Porotra parte, de utilizarse esta funcin, sera necesario cubrir desdeun extremo con una zona hacia atrs, a la zona en sobrealcance delextremo opuesto (esquema de teleproteccin por sobrealcance). Estoresulta sumamente dificultoso.

Por las razones expuestas, se desaconseja la utilizacin de la funcinfuente dbil para solucionar problemas de alcance ante fallasresistivas.

2.1.4.2 Ajuste de la funcin fuente dbil.

2.1.4.2.1 Retardo de la funcin eco.En ciertas protecciones es posible ajustar un tiempo de retardo parael reenvo de la seal por eco. Este retardo se introduce generalmentepara prevenir la emisin del eco ante inestabilidades del arranque dela proteccin. Un valor normal para este retardo es 100 ms.

2.1.4.2.2 Funcin mnima tensin.Para ajustar los umbrales de deteccin por mnima tensin se debeseguir el siguiente procedimiento:

1. A partir del valor mnimo de tensin en el sistema, en operacin

normal en emergencia, para la lnea en cuestin (p.ej.: 0.9pu), se adopta un margen, (p.ej.: 0.05 pu), se consideran loserrores involucrados en la medicin (p.ej.: 4% => (1 0.04 =0.96 pu) y la relacin de retorno de la funcin mnima tensin(p.ej.: 0.97). Luego se calcula el valor mximo que es posibleajustar con estos supuestos (ver figura siguiente).


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2. Observar cul es el mximo valor de tensin en la fase en falla,para fallas en la lnea y aplicarle un margen de seguridad. Noobstante, aqu se tropieza con una dificultad: cuanto mayor seala resistencia de falla, en particular para fallas alejadas, latensin ser mayor, por lo que habr que adoptar un criterio paralimitar dicho valor.

Comparar el valor obtenido en (2) con el obtenido en (1) y adoptar elmenor.

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2.1.4.2.3 Bloqueo de la funcin fuente dbil para falla a espaldas de la proteccin.Cuando se decida habilitar la funcin fuente dbil en un extremo, lamisma deber estar asociada a un esquema de teleproteccin ensobrealcance.

Para bloquear la funcin fuente dbil para fallas a espaldas de laproteccin distanciomtrica, la misma deber contar con una zona

orientada hacia atrs u otro mtodo equivalente.

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5978L

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9785

El criterio de ajuste de esta zona de bloqueo es que el alcanceresistivo y reactivo de la misma cubra, con un margen de seguridad del20%, el alcance de la zona en sobrealcance de la proteccin delextremo opuesto.


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Debe ponerse especial cuidado en que la proteccin en la que elbloqueo se debe ejecutar sea habilitada para todas las fallas quetrate de cubrir la zona orientada hacia atrs, porque de lo contrario,no se podr cumplir el objetivo deseado y se producirn disparos noselectivos.

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2.1.5 Resistencia y reactancia aparente de falla.La pre-transferencia de potencia en la lnea produce sobrealcance siel extremo donde est ubicada la proteccin es exportador y subalcancesi es importador, debido a la modificacin de los valores aparentes deimpedancia de falla vistas por la proteccin.

En la zona de disparo instantneo (normalmente la zona 1), algunasprotecciones cuentan con algoritmos que compensan el efecto de lacarga. En aquellas protecciones que no cuenten con esa compensacindebern contemplarse los valores aparentes de las impedancias defalla, para garantizar un cubrimiento efectivo de las fallasresistivas en todas sus zonas.

2.1.5.1 Flujo con sentido exportador saliente.Cuando el pre-flujo de potencia en la lnea es elevado y tiene sentidoexportador saliente de la barra donde la proteccin se encuentraubicada, las impedancias vistas por la proteccin, para valorescrecientes de resistencia de falla, por un lado se modifican por elefecto de la doble alimentacin a la falla y por otro tienden al valorde la impedancia de carga, para valores importantes de dicharesistencia de falla (ver figura).


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En el diagrama R-X de la figura se observaque, si se quiere ajustar el alcancereactivo de una zona 1, por ejemplo, al80% de la reactancia de la lnea, el valor

que se le puede dar al alcance resistivoestar limitado, en el plano R-X, por ellugar geomtrico de las fallas en la barraopuesta para valores crecientes deresistencia de falla. En la prctica, sernecesario ajustar a la zona 1 con unalcance reactivo inferior al 80% a fin dedarle un alcance resistivo suficiente(Rfalla = 20 30 ohm, p.ej.).

Sin embargo, debe tenerse presente que existen protecciones conalgoritmos de compensacin de la carga circulante por la lnea, encuyo caso este problema no debe ser considerado.

,#

5

=>+?4N7J&

)0&)

''

El mismo problema de sobrealcance tiende a limitar a la zona 2, lacual se ajusta normalmente a un valor mayor que el 120% de lareactancia de la lnea. En este caso, la limitacin viene dada por la

zona 1 de la lnea siguiente.

2.1.5.2 Flujo con sentido importador entrante.Cuando el pre-flujo de potencia en la lnea tiene sentido importador entrante a la barra donde la proteccin se encuentra instalada, elefecto es el inverso. En la figura siguiente se muestra este problema.

Z falla - Rfalla=0

Z carga

Z falla - valores

crecientes deRfalla

X

R


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En este caso la proteccinincurre en subalcance, es decirque las impedancias aparentes defalla tienden a ser, paravalores crecientes deresistencias de falla, mayoresque para el caso de resistenciade falla igual a cero.

El efecto producido es lalimitacin de los alcancesresistivo y/o reactivo para unadeterminada zona en particular.

En el caso de una zona 1, no esaconsejable aumentar el alcancereactivo ms all del lmite del80% de la reactancia de lalnea.

Para una zona 2, el lmitereactivo depender de cun largasea la o las lneas siguientes,

ya que es necesario evitar sobrepasar la zona 1 de las lneassiguientes.

2.1.5.3 Criterios generales.En resumen, ante las distintas condiciones de pre-flujo de potenciapor la lnea en estudio, debern tenerse en cuenta los siguientescriterios:

Observar con atencin las impedancias aparentes vistas por lasprotecciones para los distintos casos de flujo por la lnea, enparticular cuando el sentido es exportador, ya que en dichoscasos se producen efectos de sobrealcance.

Considerar los principios de medicin de cada proteccin, ya queexisten casos en que los mismos limitan el efecto de sobrealcance poseen mtodos diferentes de medicin (p.ej.: algoritmosrpidos).

Adoptar mrgenes de seguridad para las distintas zonas demedicin, para toda la extensin del alcance resistivo que se haconsiderado para el ajuste.

2.1.6 Impedancia de carga.Todas las zonas ajustadas para los lazos bifsicos trifsicosdebern evitar incursionar en la zona de carga.

Para calcular la impedancia de carga es preciso conocer la potenciamxima admisible para la lnea en cuestin. Este dato se encuentraincluido normalmente en los flujos base del estudio y el mismo dependede los lmites del equipamiento instalado y de las condicionesoperativas del sistema de transmisin.

Z falla - Rfalla=0

Z carga

Z falla - valores crecientes de Rfalla

X

R


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La impedancia de carga mnima se calcular mediante la siguientefrmula:

Zcarga mn = (0.85 Unom)2/Pmxima

Para considerar la potenciareactiva, se adoptar un ngulomximo para la carga de 30.

En casos crticos de ajuste, lazona de carga podr considerarse,en el plano de impedancias, de lamanera indicada en la figura de laizquierda, debido a que normalmentela coexistencia de altos valores depotencia activa y reactiva esimprobable.

En los casos de lneas en paralelo,deber tenerse en cuenta el valortransitorio que adquiere laimpedancia de carga cuando seproduce la salida de servicio de lalnea paralela.

Cuando se abre la lnea paralela,existe una transferencia depotencia instantnea y un fenmenooscilatorio posterior, hasta llegaral valor final estacionario (verfigura).

A los efectos prcticos, se considerar MVAmax = 2 MVA previo.

Existen protecciones en las cuales es posible utilizar un blindajepara evitar la zona de carga, en cuyo caso se podr considerar elmismo en el ajuste.

2.1.7 Ajuste del factor k0.Existen diferentes formas de definir el factor de compensacinhomopolar (k0). La diferencia depende del origen de la proteccin.Usualmente los diseadores de protecciones europeos definen k0 de la

siguiente forma:

[ ]=


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Nomenclatura:

R1 = Resistencia de secuencia positiva de la lnea.

X1 = Reactancia de secuencia positiva de la lnea.

R0 = Resistencia de secuencia cero de la lnea.

X0 = Reactancia de secuencia cero de la lnea.

Rm0 = Resistencia mutua de secuencia cero entre las lneas.

Xm0 = Reactancia mutua de secuencia cero entre las lneas.

Z1 = Impedancia de secuencia positiva de la lnea.

Z0 = Impedancia de secuencia cero de la lnea.

Zm0 = Impedancia mutua de secuencia cero de la lnea.

R0EQ = Resistencia equivalente de secuencia cero de la lnea.

X0EQ = Reactancia equivalente de secuencia cero de la lnea.

2.1.7.1 Factor k0 en lneas simples.A continuacin se detalla el clculo del factor de compensacinhomopolar a partir de los parmetros de la lnea para un circuitosimple:

( ) ( )

( )

+

+=

C


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2.1.7.2 Factor k0 en lneas con diferencias en la resistividad del terreno.Existen lneas que transitan por terrenos de diferente resistividad,para los cuales el factor k0 puede ser bastante diferente. En estoscasos, lo ms importante es la forma en que se ha modelado a la lneaen el programa de cortocircuito.

Por ejemplo, si una lnea atraviesa dos zonas de estascaractersticas, en el modelado debera particionarse la misma,creando una barra intermedia y asignando diferentes parmetros a cadatramo de lnea. Una vez modelado de esta forma, la eleccin de unvalor de k0 pasa a tener una importancia secundaria.

Lo que queremos decir es lo siguiente: si una lnea tiene un valorreal de k0 = 0.8 y se ajusta en el rel k0 = 1, mientras que en elmodelado se haya utilizado k0 = 0.8 y el clculo de las impedancias seefecte con el algoritmo propio del rel no se cometer error por elmtodo grfico empleado en el ajuste. Pero si una lnea posee un k0real de 0.8 y se modela un k0 = 1 en el programa de cortocircuito,

entonces s se cometer un error.En todo caso, el margen mnimo del 20% adoptado para la determinacinde los ajustes, contempla un 10% de incertidumbre para el clculo delas impedancias mediante el programa de cortocircuito. Si resultanecesario, deber ampliarse este margen.

2.1.7.3 Factor k0 en lneas paralelas con acoplamiento mutuo.Cuando existen circuitos paralelos prximos entre s, la influenciadel acoplamiento mutuo homopolar modifica considerablemente el factork0 dependiendo del estado del circuito paralelo.

Para analizar este efecto se consideran a continuacin tres estadosbsicos:

1. Ambos circuitos en servicio.

2. Un circuito fuera de servicio y puesto a tierra en ambosextremos.

3. Un circuito fuera de servicio y no puesto a tierra en ninguno desus extremos.

Existe otro estado: lnea paralela fuera de servicio y puesta a tierraen un solo extremo, el cual se han excluido de este anlisis parasimplificar el mismo.

Proteccin

Esquema bsico del caso de lneas paralelas con acoplamiento mutuo


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2.1.7.3.1 Caso de ambos circuitos en servicio.El esquema de impedancias para este caso es el siguiente:

Los puntos A y B del grfico anterior corresponden a los extremos dela lnea y el punto C a ubicacin de la falla monofsica.

Los clculos de la resistencia y reactancia equivalentes de secuenciahomopolar son los siguientes:

,7,7,7P += C7C7C7P +=

y el factor de compensacin k0 resulta ser:

( ) ( )

( )

+

+=

C


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+

+=99

99

PC7,7

,7C7C7

,793C7,7


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2.1.9 Resistencia de falla a tierra.El valor mximo de la resistencia de falla a tierra en una lneadeterminada depende de varios factores, a saber:

La resistividad del terreno.

La existencia de hilos de guardia. La resistencia de puesta a tierra de las torres (valores tpicos:

10-20 ohm).

La resistencia del arco elctrico.

Se debe considerar una tolerancia mnima de la resistencia de fallapara las distintas redes 220kV / 138kV / 60kV / 13.2kV y 10kV, bajo laconsideracin de que la tensin de arco por metro baja a medida queaumenta la corriente de falla (Warrington).

Los valores de resistencia de falla tpicos a simular en los estudiosson, por ejemplo: 0, 25 y 50 ohm para fallas monofsicas, 0, 3 y 6 ohm

para fallas bifsicas, 0, 10 y 20 ohm para fallas bifsicas a tierra y0 ohm para la falla trifsica. Estos valores se adoptan solamente aefectos de referenciar la evolucin de la impedancia en funcin de laresistencia de falla y no deben interpretarse como los lmites que hayque alcanzar.Por ello, los valores adoptados pueden ser diferentes alos indicados, ya que los mismos se adaptan normalmente paravisualizar adecuadamente en el plano de impedancias la evolucin deuna falla en funcin de la resistencia de falla.

2.1.10 Mrgenes de seguridad.A los efectos de evitar actuaciones incorrectas por errores en lamedicin se considerar una incertidumbre total en el lmite de las

caractersticas de operacin del 20%. Este valor contemplaraproximadamente los errores de la proteccin (5 %), de lostransformadores de medicin (5%) y de los estudios de cortocircuito(10%), incluyendo el de los parmetros utilizados para los mismos.

02A978

:8

:8.?./


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mutuos entre lneas, etc., se necesita limitar el alcance de la zona 1a un porcentaje de la lnea.

Recomendaciones:

El alcance de la zona 1, para lneas simples, no debe sobrepasar el

80% de la lnea, para fallas mono, bi y trifsicas.

Este margen deber considerarse para toda la extensin dada alalcance resistivo de la zona 1, de acuerdo con el principio demedicin de la proteccin en cuestin, con el fin de evitar elsobrealcance cuando el flujo tiene sentido exportador.

C

,

";78C(

;78C(

#

AA65

"L53

En el caso de lneas paralelas con acoplamiento mutuo, se deber

considerar adems el sobrealcance adicional que se produce en casode haber adoptado un k0 para los dos circuitos en servicio y estarla lnea paralela fuera de servicio y puesta a tierra en ambosextremos.

El alcance resistivo debe cubrir con ms un 20% de margen los

valores previstos de resistencia de falla para fallas en la lneaprotegida.

Normalmente se consideran valores de alcances resistivos de 20 ohmpara lneas en terrenos de resistividad normal y de hasta 50 msohm en terrenos de elevada resistividad.

"697!,

#!:7!"#93O!

C

,

.,

El alcance resistivo de la zona 1 debe ser considerado en particularcuando el esquema de teleproteccin adoptado sea el de subalcance.


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En estos casos, la emisin de la seal de teleproteccin se efectamediante la zona 1, por lo que resulta imprescindible para el buenfuncionamiento del esquema una adecuada superposicin entre laszonas 1 de los rels de los dos extremos de la lnea. Estasuperposicin (normalmente mayor a un 20% de la reactancia de lalnea) debe garantizar adems un buen alcance resistivo, enparticular para fallas ubicadas en la mitad de la lnea.

En los casos en que el esquema de teleproteccin sea el desobrealcance y los rels posean zonas 1 independientes, el buenfuncionamiento del esquema se traslada al ajuste de la zona ensobrealcance. En estos casos, si no se pudiera darle a las zonas 1un alcance resistivo o reactivo suficiente, queda an la oportunidadde operacin a travs de dichas zonas en sobrealcance.

C

,

05

R

Consideracin de la operacin secuencial.

Cuando sea imposible cubrir las resistencias de falla deseadas y noexista ningn recurso disponible para mejorar esta posibilidad,deber investigarse si la operacin secuencial (apertura de unextremo, cese de la carga en la lnea y visualizacin de las

impedancias de falla en el otro extremo al desaparecer la carga) esfactible.

%

)


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Las impedancias vistas los valores de corriente en las fases sanas

no deben ingresar en las zonas 1.

Para los casos de falla en la lnea protegida, si alguna impedanciafuera vista en zona 1 en las fases sanas, se abortarainmediatamente el recierre monofsico, en los casos en que se

empleara este recurso.Si se empleara el recierre trifsico todo depende de la programacinde tal recierre y de si se abortara o no el mismo para fallas bi-trifsicas.

Para fallas hacia atrs, en particular, fallas en las barras, debetenerse en cuenta que en las fases sanas normalmente las mismas sonvistas hacia delante. Si alguna de las impedancias fuera vista enzona 1, se producira el disparo instantneo para falla en sentidoinverso.

05

.A

6

La zona 1 debe mantener un margen de seguridad generoso respecto de

la carga permanente y transitoria.

En particular deben evitarse los valores transitorios de impedancia corriente de carga en los casos de salida de servicio de lneasparalelas.

El alcance resistivo debe ser suficiente para garantizar el buen

funcionamiento del esquema de teleproteccin y el despeje de fallasresistivas.

Esto ya fue explicado anteriormente, dependiendo del tipo deproteccin y del esquema de teleproteccin adoptado.

No es conveniente ajustar un alcance resistivo mayor que tres veces

el valor dado al alcance reactivo.

Este principio general es saludable, por problemas vinculados almtodo de medicin de las protecciones distanciomtricas y esrecomendado por los fabricantes. No siempre puede ser tenido encuenta, en particular cuando se trata de lneas muy cortas, donde elalcance resistivo juega un papel fundamental.


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2.1.11.2 Zona de respaldo de lnea en sobrealcance.En toda aplicacin de una proteccin de distancia a una lnea detransmisin debe existir una zona en sobrealcance (normalmentedesignada como zona 2) a fin de brindar respaldo local temporizadopara fallas en la lnea protegida.

Para ello se debe ajustar la misma sobrepasando la barra opuesta en un20% como mnimo (120% XL), para todo tipo de fallas y modos deoperacin del sistema en estudio.

C

,

&L


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Donde:

Tprot = mximo tiempo de actuacin de la zona instantnea de laproteccin principal de una lnea siguiente (p.ej.: 60ms).

Tint = mximo tiempo de operacin del interruptor de la lneasiguiente (p.ej.: 40 ms).

Trep = tiempo de reposicin de la medicin en zona 2 de laproteccin propia, con carga presente (p.ej: 50 ms).

Margen = margen de seguridad (p.ej.: 100 ms).

=9'

=/2

9:7O:7?E

El alcance resistivo debe ser lo ms amplio posible, aunque con laslimitaciones expuestas a continuacin:

a) Las impedancias vistas en las fases sanas, para fallas haciadelante y hacia atrs no deben ingresar a la zona ensobrealcance.

Esto es necesario para garantizar el xito del recierremonofsico o trifsico, de acuerdo con la programacin del mismo.

b)No es conveniente ajustar el alcance resistivo ms all de tresveces el alcance reactivo.

c) Si la zona usada en el esquema de teleproteccin de sobrealcancees utilizada como respaldo de la lnea en t2, no deber verfallas en las barras de media y baja tensin de la estacin

siguiente.Por ejemplo, si en la estacin siguiente existiera untransformador de rebaje de 220/132 kV, no deben verse fallas enbarras de 132 kV. Si no fuera posible evitarlo, queda comorecurso utilizar una zona en sobrealcance con temporizacininfinita (sin disparo) y disponer otra zona para hacer las vecesde zona 2.

d) Deber evitarse que las fallas monofsicas en la lnea protegidasean vistas por los lazos bifsicos, cuando dichos lazos seanhabilitados.


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En todas las protecciones, las fallas monofsicas son vistas enlos lazos bifsicos. Para ello, cada proteccin cuenta conmtodos para inhibir estas mediciones, ante fallas monofsicas.Deber controlarse que esos mtodos funcionen adecuadamente, afin de no producir un bloqueo del recierre monofsico porexcitacin bifsica.

2.1.11.3 Zonas de respaldo hacia delante.Con las zonas de respaldo se procurar cubrir al menos la barrasiguiente a la de la estacin remota, considerando una incertidumbredel 20 % en los lmites zonales, a los efectos de evitardescoordinaciones y prdida de selectividad con los respaldos remotosde otras protecciones instaladas por delante y por detrs.

De no ser factible alcanzar la barra subsiguiente con las zonas derespaldo, se dar prioridad a la seguridad por sobre la dependibilidaden la selectividad, renunciando al respaldo remoto y dejando solamente

el respaldo local que brinda la redundancia del equipamiento (cuandoexista), as como el respaldo por proteccin por sobrecorriente. Sieste problema se diese en una red sin protecciones redundantes, serecomendar la implementacin de dicha proteccin redundante y PFI,para cubrir la no-actuacin de la proteccin y del interruptor,respectivamente.

Resultar conveniente (y en algunas oportunidades ser inevitable)cubrir buena parte de los transformadores de la barra opuesta con laszonas de respaldo. Esta intencin tiene como lmite la no-incursin enla red de media tensin, especialmente considerando la operacin enparalelo de transformadores.

La consideracin acerca de la inyeccin de corriente en las barrasintermedias ser similar a la descripta en el punto anterior.

=


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la zona en sobrealcance del extremo opuesto de la lnea, tanto en elalcance reactivo como en el resistivo.

2.1.11.5 Arranque.El arranque de la proteccin normalmente se ajusta al finalizar el

esquema de ajuste zonal, tratando de cubrir a las zonas ajustadas.

Debern cuidarse los siguientes detalles:

Si el recierre monofsico opera con el arranque, es decir si laseleccin de fases para el recierre se efecta mediante dichoarranque, entonces deber evitarse el arranque en las fases sanas

para los casos de recierre monofsico. Si existe la posibilidad de

que el recierre opere con una seleccin de fases comandada por losdisparos, en lugar de los arranques, deber contemplarse pasar a

este mtodo de seleccin (esto no es posible en los rels dotados deun nico mdulo de medida con conmutacin de tensiones y corrientesmediante el arranque).

Deber evitarse el ajuste de tiempos finales comandados por elarranque, a menos que esto sea estrictamente necesario. Cuando seobtenga un esquema de respaldo eficiente dotado de una cantidad dezonas mnima (p.ej.: tres zonas), se evitar el ajuste de tiemposfinales, poniendo los mismos en inactivo.

Cuando no sea necesario ajustar una zona hacia atrs, se le dar alarranque hacia atrs un valor mnimo necesario para asegurar la

operatividad del rel (p.ej.: 5 ohm).

2.1.11.6 Lmite para la excitacin de la zona de seleccin de fase fallada.

La seleccin de fase fallada puede realizarse con la zona de arranque,con alguna zona de medicin con una zona especialmente destinada aese fin, dependiendo de la proteccin considerada.

Cualquiera sea el caso, se compatibilizar la necesidad de lograr elrespaldo remoto y el alcance resistivo pretendidos, con la de evitardos situaciones de riesgo, fundamentalmente relacionadas con elalcance resistivo, a saber:

1. Excitacin por fases sanas (no falladas): esta situacin no derivaren un bloqueo innecesario y no deseado de la posibilidad derecierre. De resultar inevitable, el equipamiento tolerar laexcitacin por fases sanas sin producir inhibicin del recierre. En

tal caso, la discriminacin de falla evolutiva deber realizarse apartir de un segundo disparo y no de una segunda excitacin. Asentonces, la lgica de discriminacin de fallas, de seleccin defases y de arranque de recierre deber activarse a partir de losdisparos por fase.

2. Ingreso del punto de impedancia de carga dentro del lugar geomtricodel blindaje para el bloqueo del disparo por oscilacin de potencia.Esta situacin puede provocar un bloqueo permanente delfuncionamiento de la proteccin, mientras subsista la misma bienalguna otra situacin no deseada en la proteccin, dependiendo delprograma de bloqueo (o disparo) por oscilacin de potencia

seleccionado.


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2.1.12 Temporizaciones.La primera zona ser instantnea.

El valor mnimo de la temporizacin de la segunda zona se adoptarbajo el siguiente criterio:

t2 = (tprot + tint + trep) FSdonde:

t2: temporizacin mnima de la 2da zona.

tprot: tiempo mximo de operacin de la proteccin en zona 1.

tint: tiempo de operacin del interruptor.

trep: tiempo de reposicin de la proteccin, luego deldisparo en zona 1.

FS: factor de seguridad que incluye las incertidumbres enlos valores y la garanta de selectividad.

En protecciones que operan bajo la modalidad de sobrealcance, conposibilidad de efectuar recierre mediante weak-end infeed, seincorporan otras condiciones, tales como:

tHF: tiempo de transmisin de la seal de teleproteccin,incluyendo rels auxiliares de interfase hasta la funcincumplida.

tv: retardo de la seal eco.

El ajuste de tv depende de la relacin impedancia de fuente /impedancia de lnea del extremo dbil, ya que la funcin de tv esprevenir la devolucin de la seal de teleproteccin por eco ante

arranques retardados de la proteccin, con demoras que pueden resultarde un orden lmite de 40 ms. Es aceptable entonces considerar unajuste de tv de 75 ms.

Se tiene entonces, sin weak-infeed:

En esquemas de sobrealcance:

(tprot + tint + trep + tHF) 1,5

t2 = (45 + 40 + 35 + 20) 1,5 = 208 ms.

En esquemas de aceleracin de estado:

(tprot + tint + trep + tHF + tconmutacin de zona) * 1,5

con tconmutacin de zona = 15ms, resultar t2 = 225ms

Con weak-infeed:

t2 = (tprot + tHF+ tv + tHF + tint + trep) FS

t2 = (45 + 15 + 75 + 15 + 40 + 35) 1,5 = 337 ms.

En conclusin, se adoptar un valor superior a 350 ms para el caso deesquemas de sobrealcance con funcin weak-end infeed, pudiendoreducirse a 250 ms en otra modalidad de teleproteccin y en 220 kV,donde los requerimientos del menor tiempo de mantenimiento de fallahacen a una mayor garanta de estabilidad del sistema.


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Estos valores podrn sufrir alteraciones por exceso, en los casos enque el lmite del alcance de una 2da. zona se superponga con el lmitede alcance de la 1ra. zona de la proteccin de la lnea subsiguiente.En tal situacin resultara riesgosamente comprometida la selectividaden la funcin de respaldo, de no adoptar tales precauciones. De todosmodos estas situaciones deben tratar de evitarse, para no ajustartiempos de 2da. zona anormalmente elevados.

El ajuste de t2 deber contemplar adems un margen suficiente porsobre el valor del tiempo 2 de las PFI asociadas a los interruptorescomprendidos dentro del alcance de la zona 2, como se indica en lafigura siguiente.

Este criterio de coordinacin depender del esquema de la estacindonde est ubicada la PFI (ver ajuste de PFI). Por ejemplo, si laestacin fuera de simple barra, entonces no ser necesario coordinaresos tiempos.

029T='I=4944=405

=99

9

=

"

='

Se adoptar para t2 el mayor valor resultante de talesconsideraciones, en tanto la estabilidad del sistema lo permita. De locontrario se ajustarn en la PFI iguales temporizaciones para sus dosetapas.

Para la tercera zona se adoptar t3 del orden de 2 t2.

Para las zonas adicionales lado lnea se procurar mantener elcriterio anterior, cuidando la coordinacin en el avance sobre lostransformadores, al igual que con t3. (p.ej.: t4 = 2 t3).


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2.1.12.1 Criterio general de ajuste.La o las zonas de respaldo hacia delante se ajustarn de acuerdo conun esquema de coordinacin cuyo principio general es el siguiente:

Z1a

Z2a

Z3a

Z1b

Z2b

20%

20%20%

A B C

D

Z2a

Z3a

T1t

T2t

DIF

20%

mn max

maxmax

80% Xt

50% Xt


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La zona 2 del rel en A, no debe sobrepasar el alcance de la primeraetapa temporizada ubicada en la acometida al transformador. Porejemplo: la etapa de respaldo local cubre hasta el 50% Xt en 150 ms yla zona 2 cubre slo una fraccin de Xt en 400 ms.

La zona de respaldo del rel en A debe estar temporizada un escaln

por encima de la zona de respaldo local de la proteccin de laacometida al transformador. Esto es complicado de cumplir normalmente,porque la zona de respaldo ubicada en la acometida al transformadordebe estar temporizada por encima del tiempo de actuacin de lassalidas ubicada en la barra D. Cuando se hace necesario ajustar estetiempo por encima de los t2 de las salidas en D (p.ej: 500 ms)normalmente el t2 de la proteccin de respaldo local en la acometidase ajusta por encima del segundo. El t3 del rel en A deber ajustarsepor encima de este valor (p.ej.: 1.5 seg).

2.1.13 Ajuste del esquema de teleproteccin.

2.1.13.1 Seleccin del esquema de teleproteccin.La teleproteccin tiene por objeto lograr la operacin sincronizada delas protecciones distanciomtricas de ambos extremos de la lnea, paracualquier ubicacin del cortocircuito en el 100 % de la longitudtotal. Permite as la efectividad del recierre, en el tiempo muertoajustado, ante fallas de tal tipo y de produccin fugaz. En el caso defallas para las que no se permita el recierre (polifsicas), lateleproteccin asegurar la actuacin en tiempo mnimo, en ambosextremos de la lnea.

Se privilegiar la dependibilidad y el menor tiempo de transmisin alos requisitos de seguridad, teniendo en cuenta que en la recepcin el

disparo se decide previa medicin de la proteccin.

Esquema de comunicaciones para la teleproteccin.

En principio, el esquema de teleproteccin a utilizar ser el llamadosobrealcance autorizado (permissive overreaching), con zona 1independiente.

Este esquema se adapta perfectamente a varios casos, entre ellos:

Lneas cortas:

Debido a la necesidad de cubrir altas resistencias de falla.

Lneas con compensacin serie:


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Como consecuencia de la existencia de capacitores serie, la zonade operacin instantneo de la proteccin debe ser muy corta oinexistente, dependiendo del nivel de compensacin (80% de XL XC).

Lneas con eventual extremo de dbil generacin (weak end

infeed):A partir de la utilizacin de la lgica weak-end infeed, serequiere el cubrimiento seguro del 100% de la longitud de lneapor la caracterstica de operacin instantneo de la proteccindel extremo de fuerte generacin.

La modalidad que se describe requiere que, ante una falla en lnea, laproteccin de cada extremo elabore su disparo por medicin en zona desobrealcance, sin hacerlo efectivo sobre los interruptores, emitiendoseal de autorizacin, por teleproteccin al extremo opuesto. As, laproteccin con su actuacin ya decidida en tiempo instantneo, operarsu disparo al arribo de la recepcin de seal de teleproteccin,

emitida por el otro extremo.

A B

ZA

ZB

&

disparo Int. B

Zona 1

Zona 1

HF

&

disparo Int. A

HF

ETP

ETP

Esquema de teleproteccin en sobrealcance.

El alcance de la zona dedicada a este esquema de teleproteccin paracada extremo se ajustar aproximadamente entre el 120 % y el 150 % dela impedancia de lnea. En la aplicacin weak end infeed, serequerir adems que el lmite de la caracterstica para la deteccinde fallas a espaldas de la proteccin, supere el alcance de la zona ensobrealcance del extremo opuesto.

La dependencia de las comunicaciones se minimizar utilizando lossiguientes recursos:

Ajustando la zona 1 independiente hasta el 80% de la longitud dela lnea.

Cruzando las seales de teleproteccin entre los sistemas 1 y 2 mejor an, utilizando el esquema doble serie-paralelo.

Activando el cambio automtico del modo de operacin de laproteccin a autoaceleracin de estado, cuando laindisponibilidad de seal se debe a un problema de los equipos deteleproteccin.


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Un caso particular consiste en analizar las consecuencias de una fallamonofsica permanente (no extinguida durante el tiempo muerto derecierre) prxima a un extremo, ante un desajuste de los valores delos tiempos muertos de recierre entre extremos. En este caso, esposible la no existencia de la seal de teleproteccin que acelera elestado de la proteccin que ordena el recierre en primer lugar. Parasolucionar este inconveniente se recomienda emular la recepcin de unaorden de teleproteccin con la emisin de la orden de recierre.

No se utilizarn los esquemas subalcance con interdisparoautorizado, bloqueo y desbloqueo, salvo especificacin particularen contrario. El esquema de extensin de zona, utilizado en losantiguos rels con conmutacin de medicin, queda superado por elesquema de sobrealcance con zona 1 independiente.

El receptor proveer una seal de supervisin del canal, la cualcomprender la falla de los equipos de teleproteccin, equipos detransmisin y/o fuera de servicio de los mismos. La deteccin delestado de alarma informado por el equipo receptor de comunicaciones,se utilizar para orientar acciones en la proteccin, destinadas aprescindir de la teleproteccin.

En caso de ausencia de la teleproteccin, se aceptar en toda o partede la extensin total de la misma un mayor tiempo de disparo o unaligera prdida en la selectividad (sobrealcance con retraccin a 1zona ante el disparo de la proteccin).

2.1.13.2 Ajuste del esquema de teleproteccin.Recomendaciones:

Siempre que sea factible se preferir el esquema de sobrealcance

permisivo, con zona 1 independiente en subalcance. Esto dependerdel tipo de proteccin, usualmente las numricas lo poseen. Esteesquema es necesario si se emplea fuente dbil.

El esquema de sobrealcance sin zona 1 independiente tiende a tener

poca dependibilidad, ya que su funcionamiento depende enteramentedel canal de comunicaciones. En estos casos se evaluar laposibilidad de utilizar un esquema de extensin de zona un esquemade subalcance permisivo.

Se deber tratar de garantizar un funcionamiento independiente del

canal de comunicaciones, en caso de falla del mismo. Normalmente, sedetermina la falla de un canal de comunicaciones mediante unainformacin provista por el equipo (corte de la seal piloto) y conella se activa una funcin interna que dispone una zona ensobrealcance (extensin propia)con retraccin durante el tiempo dereclamo.


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2.1.14 Ajustes de la funcin oscilacin de potencia.

2.1.14.1 Criterios generales.La evolucin temporal de los valores de impedancia medidos por laproteccin, obtenido a travs de los estudios dinmicos, permitirobservar el compromiso en el funcionamiento de la proteccin, as comoel ajuste del blindaje de bloqueo de la operacin por oscilacin depotencia.

Los resultados de los estudios permitirn adems una rpidaobservacin del carcter de la oscilacin: estable o inestable,evitando adems el clculo de la evolucin del lugar geomtrico de lasimpedancias medidas durante la oscilacin.

Con los estudios enunciados podrn adems determinarse los efectos dela oscilacin en las dos fases de transmisin, durante el tiempomuerto de recierre de la fase en falla.

Resultar conveniente adoptar esquemas de bloqueo por oscilacin depotencia capaces de desbloquear el disparo si durante la oscilacin seproduce una falla balanceada o desbalanceada.

En caso de utilizar la opcin de disparo por oscilacin de potencia seevitar disparar a los interruptores con tensiones en contrafase.

Se preferirn los esquemas de bloqueo por oscilacin de potenciacapaces de discernir si una oscilacin es o no recuperable y por lotanto desbloquear a la proteccin en lugar de generar tiempos debloqueo fijos. An en tal situacin deber contarse con la posibilidaddel bloqueo permanente, durante la oscilacin de potencia.

2.1.14.2 Ajuste del tiempo de trnsito.Cuando el bloqueo por oscilacin de potencia se efecte midiendo eltiempo del pasaje de la impedancia vista a travs de dos blindajes(tiempo de trnsito) y la decisin de bloqueo se adopte cuando eltiempo calculado sea mayor que el valor ajustado, el clculo seefectuar como sigue:

a) Se ajustar el blindaje externo con un margen adecuado (mn.20%)respecto de la carga (valor Zext).

b) El ajuste del tiempo de trnsito deber efectuarse a partir de uncierto valor de velocidad de variacin de la impedancia en el

tiempo. Este valor mnimo normalmente es del orden de 400-500ohm/segundo.

c) El valor de la diferencia entre Zext y Zint surge de la siguienteecuacin:

Zext-Zint [ohm] = v[ohm/seg] * (Taj + Error] [seg]

Donde:

V = velocidad de variacin adoptada (mnimo 400-500 ohm/seg - mximo1000-1200 ohm/seg).

Taj = tiempo de pasaje de la impedancia ajustado (valores normalesmayores a 30 ms, del orden de 30-60 ms).


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Error = error mximo del tiempo de ajuste de pasaje de la impedancia(a falta de un valor se adoptarn 10 ms).

Ejemplo:

Si el blindaje externo se ajusta a 100 ohm y se adopta v = 400ohm/seg, entonces Zext-Zint = 400 * (0.030+0.010) = 16 ohm. LuegoZint = 100 - 16 = 84 ohm.

Las zonas ajustadas para los lazos bifsicos o trifsicos deben a suvez guardar un margen respecto del valor ajustado para el blindajeinterno por oscilacin de potencia.

Una vez hecho esto debe verificarse lo siguiente:

V = 16 ohm / (0.03-0.01) seg = 800 ohm/seg

Es decir, como el error est expresado en un ms/menos el valorsupuesto, deber verificarse que para un valor del tiempo de pasajeigual al valor ajustado menos el error supuesto, la velocidad depasaje no exceda de un valor situado entre 1000-1200 ohm/seg.

Resumiendo:

Cualquiera sea el mtodo de ajuste del bloqueo por oscilacin depotencia deber garantizarse que la velocidad de pasaje de la

impedancia medida entre dos blindajes se encuentre entre 400 y 1200ohm/seg.

=3=U!V>"U!?5VJ.4U5V

==

"U!?5V

!"


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2.2 Ajuste de protecciones diferenciales de lnea.

2.2.1 Criterios generales de ajuste.Los criterios generales que debern seguirse para el ajuste de lasprotecciones diferenciales de lnea son los siguientes:

El valor de sensibilidad ajustado deber ser el mximo compatiblecon el despeje de fallas en la lnea, en particular para fallasresistivas, tratando de que dicho umbral de sensibilidad seubique por encima de la mxima corriente de carga.

Para el clculo de la corriente diferencial, se tomarn en cuentalos aportes de ambos extremos. La funcin cierre sobre fallagarantizar la apertura instantnea ante esa condicin. Para loscasos en que la lnea est cerrada en un solo extremo y se hayaagotado el perodo de cierre sobre falla, se podr tolerar unmenor alcance resistivo, sin sacrificar el principio expuesto enel primer punto.

Uno de los valores importantes en consideracin es la corrientediferencial mnima la cual si no hay indicacin contraria delfabricante se podra indicar en un valor de Idifmin = 2.5 Icap,siendo Icap la mxima corriente capacitiva de la lnea

Toda proteccin diferencial de lnea debe poseer un respaldoremoto por distancia sobrecorriente de fase y tierra, lascuales deben ser ajustadas segn los criterios establecidos paralas mismas.

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T5M

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2.3 Ajuste del recierre.

2.3.1 Tiempo activo.Tiempo comprendido entre el instante de excitacin de la proteccin yel lmite de tiempo tolerado para el disparo, dentro del cual seautoriza el recierre. Tiene por objeto evitar la posibilidad delrecierre para disparos de la proteccin en zonas superiores a laprimera. En consecuencia su valor de ajuste se deber adoptar entre

los tiempos de la 1ra. y 2da. Zona.


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W0M

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>7

F

&. 07AOI


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recomienda en todos los casos consultar al fabricante de losinterruptores.

2.3.4 Bloqueo de recierre posterior a una accin de comando de interruptor:El bloqueo resultante del/los dispositivo/s de recierre, puede

disponer de un ajuste independiente al anterior, en cuyo caso seadoptar un valor inferior al mismo.

2.4 Ajuste de protecciones por sobrecorriente.

WM

, W

LM

WM

WLM

055 +

L

""

.

2.4.1 Corriente mxima de carga.La corriente mxima de carga se determinar de la siguiente manera:

Imax = MVAmx / 3 (0.85 Unom)

2.4.2 Mrgenes de seguridad.Para las etapas instantneas ajustadas a temporizaciones bajas (


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Se distinguen dos tipos de aplicacin:

Proteccin por comparacin direccional:

Esta proteccin se utiliza para lograr un disparo en tiempo corto(p.ej: 150-200 ms) para fallas en la lnea protegida. Estautilidad es de suma importancia en el caso de extremos remotoscon fuertes aporte y la imposibilidad de ajustar la proteccin deimpedancia por limitaciones de carga.

De disponerlo habilitado, su alcance en corriente debe contemplarel 100% de la longitud de lnea. Es recomendable entonces obtenerde los estudios, el valor de corriente residual correspondiente ala condicin de corriente de cortocircuito monofsico mnima,para fallas ubicadas a un 150% de la longitud de lnea. Losvalores de resistencia de falla a considerar sern superiores almximo valor considerado para el ajuste de la proteccindistanciomtrica, dependiendo de la naturaleza del terreno en lazona del electroducto. El nivel de deteccin de corriente deber

ajustarse por debajo de ese valor en un 20%, considerando lasincertidumbres involucradas. Deber procurarse analizar adems elvalor de tensin residual, para observar si supera al mnimocorrespondiente a la sensibilidad direccional. El nivel dedeteccin de corriente residual para la discriminacindireccional, de ser de implementacin independiente, deberajustarse con una mayor sensibilidad. La temporizacin a asignaral modo comparacin direccional, deber considerar el mximotiempo de despeje de falla por la zona 1 de las proteccionesdistanciomtricas, con el adicional de un intervalo selectivo,resultando en valores de tiempo del orden de los 150 ms, menor alt2 de las lneas concurrentes a la barra donde acomete la lnea

en cuestin.

Cuando se utilice esta proteccin se evitar la habilitacin dela funcin fuente dbil y del eco, dada la baja seguridad quetiene este recurso. Alternativamente, en caso de la necesidad deluso de la funcin eco, se deber usar para la teleproteccin deesta unidad un tono diferente al utilizado para la proteccin deimpedancia.

Proteccin de respaldo:

La utilizacin de protecciones por sobrecorriente a tierra comorespaldo es muy til en lneas de transmisin, en particular

cuando existen limitaciones al alcance resistivo en lasprotecciones distanciomtricas.

Con un 2do. detector de nivel de corriente residual, concondicionamiento direccional, se cumplir con el objeto de laproteccin, con el adicional de brindar respaldo local, hasta la2da. barra subsiguiente (lado lnea), procurando evitar concerteza la incursin, con el alcance, en otros niveles detensin, transformadores mediante. Las situaciones a analizar porestudios sern coincidentes con las anteriores, pero con un mayoralcance, de ser posible sin comprometer la selectividad. Esteltimo propsito obliga a la adopcin de temporizacioneselevadas, del orden de los segundos, para evitar


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descoordinaciones con zonas superiores de protecciones de lnea ycon protecciones de transformadores.

Debe prestarse especial atencin al aplicar esta proteccin en lasvecindades de una central de generacin, ya que es comn, en esoscasos, que los valores de tensin homopolar sean bajos ante fallas en

las lneas. Si dicho valor cae por debajo del umbral de sensibilidadmnimo necesario para garantizar la discriminacin direccional, laproteccin no actuar correctamente se bloquear. En tales casos esposible, en algunas protecciones, seleccionar el criterio direccionalpor corriente de secuencia negativa directamente utilizar unaproteccin por sobrecorriente de secuencia negativa en reemplazo de laproteccin por sobrecorriente a tierra.

2.4.5 Seleccin de las etapas.

2.4.5.1 Criterios de seleccin.Los criterios para seleccionar y ajustar las distintas etapas de lasprotecciones por sobrecorriente son similares a los expuestos para lasprotecciones distanciomtricas, a saber:

Una etapa instantnea debe tratar de cubrir fallas en la lnea,evitando llegar a la barra opuesta. Cuando se utilizanprotecciones distanciomtricas con recierre monofsico, seprescinde de esta etapa.

Una etapa de respaldo para fallas en la lnea a proteger, quetienda a cubrir fallas en el 100% de la lnea, para lo cual sedeber ajustar en sobrealcance, con un margen del 20% mnimo,respecto a la barra opuesta. La temporizacin de esta etapa

seguir las reglas generales expuestas para la proteccindistanciomtrica.

Una etapa de respaldo para las lneas siguientes, en un tiemposuperior.

Los valores de ajuste deben ser contrastados con los casos de mxima ymnima corriente de aporte al cortocircuito, evitando el sobrealcanceen todas las etapas y considerando el subalcance en las etapas derespaldo.

Los lmites al ajuste son los mismos que los expuestos para lasprotecciones distanciomtricas, por ejemplo, evitar llegar a verfallas en barras de media tensin de transformadores ubicados en la

estacin opuesta con la etapa de respaldo de la lnea, etc.

2.4.5.2 Etapa de disparo instantneo.El umbral por sobrecorriente fijado para esta zona no deber superarel valor de la corriente para una falla al 80% de la lnea, para loscasos de mximo aporte al cortocircuito. Para casos de mnimo aporte,el alcance ser menor.

Con el fin de considerar la influencia de la componente aperidica,teniendo en cuenta que la zona 1 es de disparo instantneo, seaconseja mayorar el valor obtenido por el procedimiento anterior en unfactor de 1.15.


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Otro mtodo de ajuste (ms conservativo), consiste en seleccionar elvalor mximo para una falla al 50% de la lnea.

2.4.5.3 Etapas para respaldo remoto.El respaldo remoto deber seguir lineamientos similares a los que

rigen para las zonas de respaldo de las proteccionesdistanciomtricas.

Si la proteccin posee ms de una etapa y es posible ajustar una etapacubriendo la lnea protegida, sin ingresar a las barras de menortensin de la estacin siguiente y sin superar la las zonasinstantneas de las lneas siguientes, entonces podr ajustarse dichaetapa a una temporizacin media (del orden de una zona 2).

El umbral por sobrecorriente fijado para esta etapa deber garantizarun margen mnimo de +20% respecto a la mxima corriente en la barraopuesta, para todo el rango considerado de extensin de r

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Criterios de Ajuste ECP-SEIN - COES