Ulrich Klapper, Michael Krugger, Miguel Gutierrez , Omicron electronics CIDEL 2010

1. Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y Cables: Mejora de la Confiabilidad de la Proteccion de Distancia Ulrich Klapper, Michael Krugger, Miguel Gutierrez , Omicron electronics CIDEL 2010

2. Contenido • Importancia de la Zlinea y Ko en la operación de la protección de impedancia • Cálculo y métodos de medición de ZL y Ko • Procedimiento de medición • Caso de estudio

3. Por que Medir la Impedancia de una Línea o Cable?

4. Zonas de Protección de la Protección de Distancia Zona 1 = 80-90% línea 1, T1 Zona 2 = 10-20% línea 1 + línea 2, T2 B C A P1 P2

5. Fundamentos de la Protección de Distancia ZF = V/I => Z medida desde la protección a la falla % = ZF/ZLinea x 100, posición de la falla V I P

6. Falla entre Fases • Localizacion de la falla es bastante precisa, Z distribuida a lo largo de la línea ZL = V/I % = ZL/ZLineaX100

7. kL = ZE / ZL Fallas a Tierra Localizacion de la falla no es tan precisa El factor KL (K0) afecta la precisión del relé de distancia

8. KL (K0) Afecta Alcance de Zona 1 Zona 1 se puede extenderse a línea BC o acortar su zona de protección B C A P1 P2

9. Potenciales Consecuencias de la Falta de Precisión de la Proteccion • 1- Perdida de selectividad (descordinacion) • Causa: sobrealcance • Efecto: Algunos abonados pierden servico electrico • 2- Retraso despeje de la falla • Causa: subalcance • Efecto: Pérdida de estabilidad • Efecto: Mayor esfuerzo generadores y transformadores • 3- Afecta la calidad del servicio electrico • 4- Afecta la confiabilidad del sistema electrico

10. P1 Zone 1 P 3 Zone 1 Zona 1 Zona 1 P 4 P 2 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia Linea 1 Linea 2 Consumidor

11. P 1 Zone 1 Zone 1 Zone 1 P 4 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 P 2 Consumer

12. P 1 Zone 1 Zone 1 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 Zone 1 P 4 P 2 Consumidor • P 3 and P 4 abren linea en60-100 ms. • P1 ve falla en zona 2, T2 >>T1 • Consumidor no pierde servicio electrico

13. P 1 Zone 1 P 3 Zone 1 Zone 1 Zone 1 P 4 P 2 Sobrealcance Proteccion de Distancia Line 1 Line 2 Consumidor

14. Sobrealcance Proteccion de Distancia Line 1 Line 2 Consumer • P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zona 1

15. Sobrealcance Proteccion de Distancia Line 1 Line 2 Consumidor • P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zone 1 • Consumidor pierde servicio electrico

16. Subalcance de Proteccion de Distancia Line 1 Line 2 Consumidor • P 1 ve la falla en Zone 2 en lugar de zona 1, P2 en zona 1 • Retardo del disparo de P1, pe de 60 a 300mseg.

17. Cálculo de Parámetros de Línea • Los parámetros dependen de: • 1- Disposicion geometrica de conductores en la torre

18. Cálculo de Parámetros de Línea • 2-Geometria torre • 3- Longitud linea • 4- Resistencia DC • 5- Resistividad del terreno • 6- Vano promedio • Etc. • El cálculo es proclive al error, ya que se necesitan demasiados parámetros • Con una medicion real no hay error

19. Resistividad del Terreno • Parametro con mas incertidumbre • Linea puede atravesar varios tipos de terreno • 100-700 ohm-m, variacion verano-invierno

20. Medición de la Impedancia de Línea y Tierra (K0)

21. Conexiones a la línea Método Convencional • Alta corriente > 100A • Medicion a frecuencia nominal 60hz • Senal/ruido >> => Ruido subestacion despreciable,

22. Nuevo Método • Corriente reducida 1-100A • Frecuencias de prueba diferente a 60hz • Ruido no afecta medicion

23. Principio de la Frecuencia Variable • La señal generada difiere de la frecuencia de la red • La medición es selectiva en frecuencia, mediante un filtro se excluyen todas las demás • => se eliminan las perturbaciones de la red

24. Extrapolacion de Mediciones a 60 HZ

25. Validez Nuevo Metodo • Prueba de cortocircuito en cable de potencia para comprobar metodo.

26. Consideraciones a Tener en Cuenta para la Medición

27. En Operacion Fuera de servicio a IC r0 U0 U10 CC CE h Voltaje Peligroso Debido a Acople Capacitivo de Linea Paralela

28. En Operacion Fuera de Servicio Voltaje Peligroso Debido a Acople Inductivo de Linea Paralela

29. Procedimiento de Medida

30. Conexion de Equipos de Inyeccion-Medicion

31. Disposición de Equipos

32. Tierra de trabajo Seccionadora de tierra Conexión Tierra de Trabajo

33. Medición Crítica!!! Medición de corriente inducida (15.5A !!), determina posible voltaje inducido. V < 500v => Medición segura V > 500v => No realizar prueba

34. Mediciones

35. Medición Impedancia Fase-Fase

36. Medición Impedancia Fase-Tierra

37. Medición Impedancia Sec. Cero

38. 7 Mediciones Mediciones redundantes garantizan mejor estimacion de parámetros

39. Medición Factor de Acople Mutuo Km en Línea Paralela Sistema I 3.I0 V01 (V02 ) Z0 = V0/I0) Sistema II Medic. 1 – Sistema II aterrizado en ambos extremos Medic. 2 – Sistema II flotante en un extremo ZM = 1/3 (V02 – V01)/I0 . V02/I0

40. Resultados L1-L2

41. Mediciones Realizadas en Linea 230KV, 170Km Iprueba = 1.5A,

42. Caso de Análisis : México • Disparo línea paralela 400KV por sobrealcance • Sobrecarga en otras líneas causó salida parcial sistema eléctrico. • Se sospecha de un mal cáculo de Ko . • Resistividad usada 100 Ω-m.

43. Disparo Erróneo Protección de Distancia : Kl Erróneo ρ=100 (Ω-m) ZONA DISPARO

44. Cálculo y Medición de ZL, Zo • Recálculo con 3 programas difererentes • Medición real de parametros • Errores • Recálculo Zo (K0) variando la resistividad ρ,Zo= f(ρ)

45. Reconstrucción de la Falla con el Factor K-factor Corregido : no Disparo ρ=60 (Ω-m) ZONA DISPARO

46. Concluciones • Asumir una resistividad 100 Ω-m, produjo una mala estimación de K0 y problemas de sobrealcance. • Se implementó programa para medir los parámetros de línea y reajuste de protecciones. • En general el error de Z1 es pequeño pero el error de Z0 puede ser considerable. • La medición de una línea toma menos de 20 minutos.

47. FIN Preguntas?