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Venttajas V s de los l relés r s A OALIMEN AUTO NTADOS S So obre--inte ensid dad & Fallo a tierrra
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Vicente Cárdenas E6-31 y Japón. 1 de 5 Telf: (593-2) 2250-942 / 2266-660 / Cel: 0999 583 666 Quito-Ecuador
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Fig 1. Centro de tran nsformacion.
1. INTR RODUCC CIÓN Las proteccciones autoa alimentadas surgen ante el hecho inn negable de que loss centros de e transforma ación no posseen una ru utina de mantenimie ento que garrantice que dicho d centro este operatiivo. Las razones de e esta realida ad son divers sas, entre otrras: Inaccesibiliidad del cen ntro. No tod dos los centrros están a pie de carretera. A Algunos se encuentran e enterrados, e o en zonas de d difícil acceso. Desconocim miento. Los centros de transformaciión, como ya a se ha indicado, m muchas vece es (el 50% más m o meno os dependiendo del país), son ccomprados por p particulares, que dessconocen las s rutinas de mantenimiento de dichos centro os. Falta de p personal cua alificado. Las s compañíass eléctricas poseen personal cu ualificado, pe ero su labor de mantenim miento se ce entra en la distribucción primaria a, dejando los centros de transforrmación como una tarea subsidiaría, ya que no se po osee person nal para todo lo enccomendado.
Fig 2. Seccionnador con fusible e interruptor en vacio. v
Ante esta realidad, la necesidad de un equiipo electróniico que carezca de e mantenimie ento pasa de e un deseo a una necesid dad.
Dentro de las rutinas de d mantenimiento la mayyor parte del mismo, o la mayorr necesidad del mismo, viene v deriva ado de la nec cesidad de verificarr y comproba ar el estado de d las bateríías de alimen ntación. Dado que los dispaross de los centros de transsformación siempre s son definitiivos, y careccen de reeng ganche, y po or tanto de motores m para la ccarga de muelles, m surg ge la posib bilidad de realizar aparellaje d de segregacción, ya sea como c ruptor o como inte erruptor, que en vezz de bobinas de disparo posean p percu utores de dis sparo.
ectroimanes que quedan n cargados al a cierre Los percuttores son ele del aparellaje, y para soltarlo se precisan de bajas energ gías de disparo. Exxisten difere entes modelo os y tension es, y en general la selección d del mismo ess un compro omiso entre sseguridad me ecánica y energía de disparo, pero en ge eneral constiituyen un elemento fiable y de gran calidad d.
..Fig 3. Percutor de d disparo
No obstantte, en much has instalacio ones el emp pleo de un percutor p no siempre e es posible e, ya que supone la mod dificación me ecánica de los meccanismos de cierre y disp paro de los in nterruptores, ya que normalmen nte pueden venir v de seriie con bobin nas de dispa aro. Asi, es posible el empleo de equipos s accesorioss que actúan n como acumulado ores de energía para poder genera ar el disparo o de la bobina. So on accesorios que puede en ser carga ados previam mente a su instalacción o en la misma, en caso c de disp poner de tensión de alimentació ón auxiliar.
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Este equip po garantiza mantener la a energía de disparo (30 0J) al menos s 72 horas, es decir, un fin de semana, y además, en e caso de e encontrarse completam mente desca argado pose ee un tiemp po de carga a suficientem mente corto (menor ( de diiez segundoss) para dispo oner disparo o en el meno or tiempo possible. Por descontado la cantidad de energía emplleada en el disparo, es s relación diirecta con el e tipo de bobina b emp leado, y cu uanta menorr energía re equiera, mayyor remanen nte quedará en el TCM, y con ello o aumentará á el tiempo de e almacenam miento de diccha energía.
Fig 4..Aacumulador de energía para bobbinas M. TCM
2. AUTO OALIMENTACIÓN La alimenta ación princip pal en un relé é autoalimen tado provien ne de la corriente pasante en prrimario de dicho centro d de transforma ación. La propia corriente prrimaria de alimentacion a n del centro, aparte de ser medida, se e utiliza para obtener ene ergía con la q que alimenta ar los equipos de protección.. Esto oblig ga por otra parte, a qu ue los relés s de protec cción autoalimen ntados tenga an un consumo muy bajjo, de modo o que no se vea reflejado en la linea, y de esta ma anera la funccionalidad de e los equipos s no puede ser ttan extensa como se des see.
Fig55. Relé autoalimentado
por En este ccaso tenemo os dos form mas de con nseguir la alimentación a corriente:
2.1.
Allimentación por Corriente c con CT´s separados pa ara medid da y alime entación::
En este caso se disp ponen de do os núcleos diferenciado os, con distintos materiales constitutivoss. El separa ar los núcleo os permite qu ue, a niveles s de corriente d de primario realmente mínimas ell equipo de e protección n se encuentre operativo. Actualmente e se están consiguiend do equipos con valores de corriente de e alimentació ón de 5 ampe erios primarios monofásicos. Por el conttrario estos equipos presentan la de esventaja de e que en cen ntros con niveles de corrien nte de prima ario elevado os, el equipo o debe evac cuar mucha corriente. Por último ú hay qu ue destacar q que los CT son s específicos y deben esta ar sintonizado os con la pro otección.
2.2.
ble núcleo para Fig 6. CT de dob alimentación n y medida.
Allimentacion por Corriente c con CT´s únicos pa ara la med dida y la alimenta ción:
En este tipo de equiposs, la corriente proviene d de CT´s norm malizados de tipo /1 o /5. De e una mane era general se considerran que deb ben arrancar (es decir, estarr operativos)), con un nivel de 0.2xIn monofásica. Es decir, sii por ejemplo, po oseemos un n CT 100/1, el e equipo esstará operativ vo a partir de e 20 amperios d de primario. En E este tipo de relés los CT´s son no ormalizados y su única conssideración es e que debe en disponer unos VA suficientes, s para p garantizar el arranque de la protección. En cua alquier caso, este nivel no es excesivo, normalmente e bastan 2V VA, ya que la protecció ón acomoda a su carga a la ccorriente passante. En el caso de usar CT normalizado os /1 o /5, se e ha mencionado que de eben proporcionar unos VA suficientes s para poder al imentar al re elé de protec cción ntado. Eso también t con ntribuye a d iseñar relés s que presenten autoalimen poca resisttencia a los CT´s, es de ecir, que carrguen poco a los CT´s para p que la sele eccion de esttos sea viable tanto técni ca como eco onómicamen nte.
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Fig 7. CT normaalizados /1 o /5
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Conviene recordar en este apartado que en los equipos autoalimentados es muy importante disponer de transformadores de alimentación internos separados para cada fase. En muchos equipos se economiza en este aspecto, agrupándose varias alimentaciones sobre un mismo transformador. Esto supone incrementar notablemente el nivel de arranque monofásico, ya que si se cablean el resto de circuitos, provocarán circulaciones de corriente que aumentarán el nivel de arranque. Además de la alimentación por corriente es normal disponer de otras alimentaciones, que se consideran secundarias, pero que poseen su importancia:
Alimentación por Tensión alterna. Al tratarse de un centro de transformación es normal disponer de baja tensión. La gran ventaja de incluir tensión auxiliar en los equipos autoalimentados radica en que en caso de tener faltas muy resistivas, por debajo de 0,2xIn, es muy probable que la tensión no se vea comprometida, y con ello se garantice el disparo. También en centros telecomandados, el alimentar a la protección con tensión auxiliar supone tener garantías de mando y gestión de alarmas, aun cuando la corriente pasante sea nula (especialmente durante la noche o fines de semana). Es decir, si la tensión auxiliar está garantizada esta posibilidad de alimentación proporciona tiempos de disparo más bajos.
Alimentación por Tensión continua. Existen modelos que poseen alimentación de continua a 24 Vdc. A primera vista no parece tener sentido colocar protecciones autoalimentadas con alimentaciones de continua, pero veremos que sí lo tiene. Existen centros que la gestión del telemando viene dado con sistemas sms, y para ellos se dispone de una pequeña remota que va alimentada con estos niveles de continua. Ciertamente existen relés de protección que trabajan a 24 Vdc, pero la diferencia entre un relé normal y uno autoalimentado es su consumo. Un relé autoalimentado, alimentado a 24 Vdc consume 20 veces menos que un relé convencional, y si la batería se agotase completamente el relé autoalimentado seguiría disparando.
Alimentación por batería portable. El KitCom es un adaptador que permite alimentar los relés SIA desde el puerto de comunicaciones frontal, permitiendo a su vez comunicar con el equipo localmente mediante RS232. Este adaptador proporciona 12 voltios gracias a dos pilas tipo AA de 1,5 V colocadas en su interior.
Fig 9. Kitcom. Alimentacion por bateria a 12 Vdc.
Es muy útil para casos como operaciones de puesta en marcha, descargas y reparaciones del centro de transformación. La alimentación por batería garantiza la completa operación del equipo, incluyendo el disparo. La posibilidad de usar alimentación por batería externa a la vez que se activa el contacto de disparo gracias al menú de test, permite comprobar el correcto funcionamiento del circuito de disparo previo a la energización del centro de transformación.
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3. Tiempo o de Disp paro El tiempo de disparo o es muy dependiente de la enerrgía disponib ble, y de ccómo esté diseñado d el relé autoalimen ntado. La ene ergía disponible para alim mentar el relé va a perm mitir cargar loos condensadores de dissparo en mayor o menor tie empo y, obv viamente, cu uanto antes se carguen los condenssadores, me enores seran n los e disparo. tiempos de Así trabaja ando en valores de corrie entes de arra anque (0,2xIn n), el disparo o se puede lllegar a demorar un segu undo, mientras que esos tiem mpos van a irr cayendo fu ertemente según aumen nta la corriennte pasante. Así A a la corrriente nominal, esste tiempo puede p ser de 200 miliseg gundos, y lleg ga a caer a 60 6 milisegunndos a tres veces v la corrriente nominal. Ló ógicamente si el nivel de e energía neccesario es menor, m espec cialmente porrque se utiliz za un percuto or de menor ene ergía estos tiempos t pue eden ser infe eriores. Tam mbién hay qu ue consideraar si la corriente es trifá ásica, reduciéndo ose en generral los tiempo os en la mita ad. en un equipo o autoalimen ntado si se p produce una falta estando en servicioo, los tiempo os de disparo o son Por tanto, e exactamen nte iguales a un equipo convencion al. Así que cuando se establece ell tiempo de disparo se hace desde la pe eor de las co ondiciones, es e decir, con el equipo ap pagado. El tiempo d de arranque de la electró ónica es la o otra parte a considerar c en n el tiempo dde disparo. Un U relé normal en sus secuen ncias de arra anque puede e llevarse un n tiempo con nsiderable en n comprobacciones y gesttión de ajusttes, y por tanto lo os relés auto oalimentados poseen se ecuencias de e arranque diferenciadas d s. En genera al, con corrie entes bajas el tie empo de arrranque se difumina con las necesidades de ene ergía del dissparo, y porr el contrario o con corrientes altas, donde e la energía de disparo es muy abu undante, el tiempo de di sparo, viene e marcado por p el arranque d de la electrón nica. Esto lleva a que se diseñen equipos autoalim mentados co on placas de e procesamieento diferenciadas segu un su velocidad d de arranque.. Las conside eradas de “A Arranque norrmal” y las co onsideradas de “Arranque rapido”, sie endo estas ultim mas en las qu ue se consigu ue reducir lo os tiempos de e disparo, su uma del tiem mpo necesario o de arranqu ue de la electroniica como dell tiempo nece esario de ac umulacion de energia pa ara hacer un disparo corrrecto. En la siguie ente tabla se e pueden ver los diferenttes tiempos de disparo en e equipos aautoalimentad dos (SIAC5), con distintos va alores de corrriente monofasica y trifassica.
SIAC5 Tiempo de disparo (ms)
1200 1000 800 600 400 200 0
0,2
00,4
1
1,6
2
8
10
Time (ms)) dual‐power
20
20
20 2
20 0
200
20
20
Time (ms)) 3Phase self‐p power & FastModel
194
1119
86 8
64 4
644
60
60
Time (ms)) 3Phase self‐p power
262
1168
146
14 40
1400
140 0
140
Time (ms)) 1Phase self‐p power & FastModel
844
3338
141
10 06
1066
103 3
103
Time (ms)) 1Phase self‐p power
1060 1
4496
230
16 62
1400
140 0
140
x IIn
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