ANÁLISIS DE FALLAS EN SISTEMAS DE POTENCIA Ing. José Caraballo Medina, Msc. En Ingeniería Eléctrica Consultor en Sistemas de Potencia
Análisis de fallas en sistemas de potencia CONTENIDO • Clasificación de las fallas en Sistemas de potencia.
• Redes de secuencia. • Comportamiento de la frecuencia.
• Procedimientos para el análisis de fallas en sistemas eléctricos ✓ Registros Oscilográficos y herramientas. Análisis de sistemas de
protecciones.
• Resumen
Análisis de fallas en sistemas de potencia Clasificación de las fallas en Sistemas de potencia. 1. Simétricas • Trifásicas aisladas y a tierra (10% de ocurrencia) 2. Asimétricas • Monofásicas. (70 – 80 % de ocurrencia) • Bifásicas aisladas y a tierra (10% de ocurrencia)
AnĂĄlisis de fallas en sistemas de potencia Redes de secuencia. Red de secuencia Positiva
Red de secuencia Negativa
Red de secuencia Cero
Ua1 Ub2
Ua0 Ub0 Uc0
Uc1
1 1 đ?‘ˆđ?‘Ž đ?‘ˆđ?‘? = 1 đ?‘Ž2 1 đ?‘Ž đ?‘ˆđ?‘?
Ub1
1 đ?‘Ž đ?‘Ž2
đ?‘ˆ0 đ?‘ˆ1 đ?‘ˆ2
1 đ?‘ˆđ?‘Ž + đ?‘Ž2 đ?‘ˆđ?‘? + đ?‘Žđ?‘ˆđ?‘? 3
Uc2
Ua2
đ?‘ˆđ?‘?2 =
1 3
đ?‘Ž2 đ?‘ˆđ?‘?
1 đ?‘ˆđ?‘?0 = đ?‘ˆđ?‘Ž + đ?‘ˆđ?‘? + đ?‘ˆđ?‘? 3
đ?‘ˆđ?‘?1 =
đ?‘ˆđ?‘Ž + đ?‘Žđ?‘ˆđ?‘? +
Anรกlisis de fallas en sistemas de potencia Redes de secuencia.
Anรกlisis de fallas en sistemas de potencia Redes de secuencia. โ ข Fallas trifรกsicas
Fallas Monofรกsicas
Anรกlisis de fallas en sistemas de potencia Redes de secuencia. โ ข Fallas bifรกsicas
Fallas bifรกsicas a tierra
AnĂĄlisis de fallas en sistemas de potencia Comportamiento de la frecuencia en un sistema elĂŠctrico
Freq = 60.397 Hz Frecuencia en aumento Perdida de Carga
Análisis de fallas en sistemas de potencia Comportamiento de la frecuencia en un sistema eléctrico.
Freq = 58.869 Hz Frecuencia en descenso Perdida de Generación
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis de fallas en sistemas eléctricos •Realizar consultas a los operadores. •Recabar registros históricos del SCADA, registros oscilográficos, registros de protecciones e informes preliminares de fallas. IEEE C37.111-2013
Inicio Revisar Antecedentes de fallas
Realizar análisis y documentación • Validar hipótesis de Fallas. • Simulación de falla • Compartir resultados • Realizar documentación
Revisar Comportamiento de las corrientes y tensiones; determinar tipo de falla
Realizar la descomposición en redes de secuencia; Determinar diagramas de impedancia
•Disponer de herramientas de análisis de registros. •Synchowave – SEL •Sigra – Siemens •Indactic – Wineve – ABB •Plantear hipótesis para el análisis de fallas
•En las herramientas de cálculos determinar: red de secuencia positiva, cero y negativa. •Determinar diagramas de impedancia de las protecciones
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis del comportamiento de sistemas de protecciones. ✓Registros Oscilográficos y herramientas. ✓Evaluación del comportamiento de sistemas de protecciones.
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis del comportamiento de sistemas de protecciones. EJEMPLO S/E Guri "B" - Línea Generador 19 Falla 06/04/16 14:12:56
Falla de tipo monofasica
300
Va
-200 -700
300
Vb
-200 -700
300
Vc -200 -700 -100
-50
0
50
100
150
200
mseg
17.000
Falla de característica monofásica con 15,4 kA
Ia
-3.000
mseg
-23.000
17.000
Ib
-3.000
mseg
-23.000
17.000
Ic
-3.000
mseg
-23.000
17.000 7.000
3Io
-3.000 -13.000 -23.000 -100
-50
0
50
100
150
200
mseg
Componente de secuencia cero de 15, 04kA
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis del comportamiento de sistemas de protecciones. S/E Guri "B" - Línea Generador 19 Falla 06/04/16 14:12:56 Voltajes de Secuencia (módulo y ángulo)
KV
/Vo/
/V+/
/V-/
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 -100
-50
0
50
Grados
100
ang(Vo)
150
ang(V+)
200 mseg
ang(V-)
180
90
0
-90
-180 -100
amp
-50
0
50
Corrientes de Secuencia (módulo y ángulo)
100
/Io/
150
/I+/
200 mseg
/I-/
6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 -100
-50
0
50
Grados
100
ang(Io)
150
ang(I+)
200 mseg
ang(I-)
180
90
0
-90
-180 -100
-50
0
50
100
150
200 mseg
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis del comportamiento de sistemas de protecciones. EJEMPLO S/E Guri "B" - Línea Generador 19 Falla 06/04/16 14:12:56 ohmios
Im pedancias Monofásicas (módulo y ángulo)
/Za/
/Zb/
/Zc/
600 500
• La impedancia de falla se
400 300
observa que es de 6 ohms.
200 100
0 -100
-50
0
50
Grados
100
ang(Za)
150
ang(Zb)
200 mseg
ang(Zc)
180
Se evidencia el disparo de la unidad a los 56ms.
90
0
-90
-180 -100
•
-50
0
50
100
150
200 mseg
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis del comportamiento de sistemas de protecciones. EJEMPLO S/E Guri "B" - Línea Generador 19 Falla 06/04/16 14:12:56 jX (ohmios)
M1 Arrq
Circulos LZ96
M2 Arrq Aux
M3 ZfA
Mor Zm-Zs'
80
60
Se evidencia operación de la zona 40
1 de la línea generador. 20
0
-20
-40
-60
-80 -80
-60
-40
-20
0
20
40
60
R (ohmios) 80
Análisis de fallas en sistemas de potencia Procedimientos para el análisis del comportamiento de sistemas de protecciones. EJEMPLO • El día
06/04/16 14:12:56 ocurre el disparo de la Unidad 19 por actuación del relé de
sobrecorriente del Generador (51V) con una Potencia Activa de 523 MW y -69 Mvar, por activación del Disparo Eléctrico por Actuación de la Protección de 51 V Arranque y Disparo (Sobre-Corriente del Generador). • De acuerdo a los registros oscilográficos se evidencia que ocurre una falla monofásica con impedancia de 6 ohms. Se evidencia el disparo de la unidad a los 56ms.
• Se evidencia operación de la zona 1 de la línea generador.
Anรกlisis de fallas en sistemas de potencia Herramientas de anรกlisis
Resumen • Las herramientas de análisis permiten realizar una verificación del comportamiento del sistema de potencia y de protecciones. • Las redes de secuencia es una herramienta útil para determinar los tipos de fallas y sus comportamientos. • Se presenta un procedimiento para realizar análisis de eventos en los sistemas eléctricos. • El análisis de los registros oscilográficos puede ser ejecutado con cualquier herramientas empleando el formato IEEE COMTRADE (IEEE C37.111-2013)
Preguntas ?
Ing. José Caraballo Medina, MSc. Especialista en Sistemas de Potencia Estudios y modelación de sistemas de potencia, análisis de contingencias, coordinación de protecciones, Estudios de Estabilidad de sistemas electricos Email: josecaraballo@Gmail.com Teléfono: 3125819602