04 - RELE DE SOBRECORRIENTE.pdf

fusibles de media tension solicitadas por la cre

1. PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA
RELE DE SOBRECORRIENTE

2. RELE DE PROTECCIÓN
EsundispositivoDigital/Electrónicoqueutilizaun
microprocesadorparaanalizartensionesycorrientesdela
reddeenergíauotrasmagnitudesdelprocesoconel
propósitodedetectarfallasenunsistemaeléctricode
potencia.EntrelasproteccionesdeunSEPsetiene:
Relé de protección diferencial
Relé de protección de distancia
Relé de protección de sobre corriente fase-fase
Relé de protección de sobre corriente fase-neutro
Relé de protección de Frecuencia
Relé de protección de Tensión
Relé de protección de secuencia negativa

3. Lasnomenclaturasusadasgeneralmenteenlaprácticacomúnentodoelmundo,enrelaciónalasfuncionesdevarios
relevadoresyequipomisceláneoanexo,estánidentificadasenelCapitulo-Estandarizacióndefuncionesdedispositivos
dadoenlanormaANSI/IEEE.Losnúmerosclavesdedispositivosmayormenteusadossonlossig:
NOMENCLATURA E IDENTIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS
1.-ElementosMaestro
2.-Reletemporizadordearranqueocierre.
3.-Releverificadordecierre.
4.-Contactormaestro.
5.-Dispositivodeparo.
6.-Interruptordearranque.
7.-Interruptordeánodo.
8.-Dispositivodedesconexióncircuitodecontrol.
9.-Dispositivoinversor.
10.-Switchdesecuenciadeunidad.
12.-Dispositivodesobrevelocidad.
13.-Dispositivodevelocidadsincrónica.
14.-Dispositivodebajavelocidad.
15.-Dispositivoreguladordevelocidadofrecuencia.
17.-Switchdedescargaoderivación.
18.-Dispositivodeaceleraciónodesaceleración.
19.-Contactordetransiciónarranque-marcha.
20.-Válvulaoperadaeléctricamente.
21.-Relededistancia.
22.-Interruptordeigualaciónocompensador.
23.-Dispositivodecontroldetemperatura.
25.-Dispositivodesincronizaciónoverificacióndesincronismo.
26.-Dispositivotérmicoeninstrumentos.
27.-Relédebajovoltaje.
28.-Detectordeflama.
29.-Contactordedesconexiónoaislamiento.
30.-Reléanunciadoroindicador.
31.-Dispositivodeexcitaciónseparada
32.-Relédireccionaldepotencia.
33.-Switchdeposición.
34.-Dispositivomaestrodesecuencia.
35.-DispositivoparaoperarescobillasoponerenC.Canillos
colectores.
36.-Dispositivodevoltajedepolarizaciónopolaridad.
37.-Relédebajapotenciaobajacorriente.
38.-Dispositivodeproteccióndechumacera.
40.-Relevadordecampo.
41.-Interruptordecampo.
42.-Interruptordemarcha
43.-Dispositivomanualdetransferenciaoselección.
44.-Relédesecuenciadearranquedeunidades.
46.-Relédeinversióndefasesobalancedefases(corriente).

4. 47.-Reledesecuenciadefases(voltaje).
48.-Reledesecuenciaincompleta.
49.-Reletérmicodemaquinasotransformadores.
50.-Releinstantáneodesobrecorriente.
51.-ReledesobrecorrienteC.A.contiempo.
52.-InterruptordeC.A.
53.-ReledeexcitaciónogeneradorC.D.
54.-InterruptordesobrevelocidadparaC.D.
55.-Reledefactordepotencia.
56.-Reledeaplicacióndecampo.
57.-Dispositivodecortocircuitooponeratierra.
58.-Reledefalladerectificador.
59.-Reledesobrevoltaje.
60.-Reledebalancedevoltaje.
61.-Reledebalancedecorriente.
62.-Reletemporizadorparaparooapertura.
63.-Reledepresión.
64.-Reledetectordetierra.
65.-Gobernador.
66.-Dispositivocontadordeoperaciones.
67.-ReledireccionaldesobrecorrienteC.A.
68.-Reledebloqueo.
69.-Dispositivopermisivodecontrol.
70.-Reóstato.
NOMENCLATURA E IDENTIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS
71.-Switchdenivel.
72.-InterruptordeC.D.
73.-Contactorderesistenciadecarga.
74.-Reledealarma.
75.-Mecanismocambiadordeposición.
76.-ReledesobrecorrienteenC.D.
77.-Transmisordepulsos.
78.-Reledemed.Deángulodefaseoprotec.Defueradepaso.
79.-RelederecierreC.A.
80.-Switchdeflujo.
81.-Reledefrecuencia.
82.-Relederecierre.
83.-Releautomáticodetransferenciaoselección.
84.-Mecanismodeoperación.
85.-Reledeondaportadoraohilopiloto.
86.-Reledebloqueosostenido.
87.-Reledeproteccióndiferencial.
88.-Motoromotorgenerador.
89.-Cuchillas.
90.-Regulador.
91.-Reledireccionaldevoltaje.
92.-Reledireccionaldevoltajeypotencia.
93.-Contactorcambiadordecampo.
94.-Relededisparoodisparolibre.

5. Porsuscaracterísticasdeconstituciónlosrelésdesobrecorrientesepuedenclasificarcomo:
Reléselectromecánicos.
Relésestáticos.
Relésdigitalesomicroprocesados
Porsuscaracterísticasdetiempodeoperaciónpuedenser:
Relésdesobrecorrienteinstantáneo.NumeroANSI50.
Relésdetiempo.NumeroANSI51.
Porsuscaracterísticasdetiempo–corriente,puedenser:
Tiempodefinido.
Tiempoinverso.
Tiempomuyinverso.
Tiempoextremadamenteinverso.
Porsuscaracterísticasderangodecorrienteyformadeconexión,puedenser:
Relésdesobrecorrientedefase.
Relésdesobrecorrientedeneutro.
Reléstrifásicos.
RELES DE SOBRECORRIENTE

6. Relédesobrecorrienteinstantáneo(50)
Esunrelevadorconuna“respuestainstantánea”paraunvalorpre-determinadodecorriente.Su
tiempoderespuestauoperaciónesmenora3ciclos(0.06segundos).
RELES DE SOBRECORRIENTE
Relédesobrecorrienteconretardodetiempo(51).
Esunrelevadorconuna“respuestaretardada”lacualseajustaaunacurvacaracterísticade
tiempo-corrientedefinidaoinversaquefuncionacuandolacorrienteenelcircuitoexcededeun
valorpre-determinado.
Seconocecomotiempoinversoalacaracterísticadetiempo–corrienteenqueamayorcorriente,
menoreseltiempode“respuesta”delrelevador;yconsecutivamenteamenorcorriente,mayor
seráeltiempodeoperacióndelrelevador.Esdecir,existeunarelacióndeinversidadentreel
comportamientodeambosparámetros.
Reléderecierre(79)
Elequipopermiteefectuarhasta4recierres
Lostiemposdelosrecierressepuedenprogramar.

7. RELES DE SOBRECORRIENTE
Principio Básico de la protección de sobrecorriente:

8. REPRESENTACION UNIFILAR

9. CONEXIONADO

10. FLUJO DE CORRIENTE

11. FLUJO DE CORRIENTE

12. TIPOS DE RELES DE SOBRECORRIENTE

13. POR CARACTERISTICA DE TIEMPO

14. CURVA DE TIEMPO INVERSO

15. CURVAS DE TIEMPO INVERSO

16. CURVAS DE TIEMPO INVERSO

17. CLASES DE SOBRECORRIENTES

18. CLASES DE SOBRECORRIENTES

19. 24.9 kV
A B C
2500 A
6MVA
2MVA9MVA
RA RB RC
24.9 kV 24.9 kV
4000 A7000 A
500:5 200:5 200:5 COORDINACION RELES DE SOBRECORRIENTE

20. COORDINACION DE RELES DE SOBRECORRIENTE1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
C U R R E N T ( A )
S
E
C
O
N
D
S
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
T I M E - C U R R E N T C U R V E S By
F o r N o .
C o m m e n t D a t e
1
1 . P h a s e r e la y R A I E C _ I T D = 0 . 2 4
A 6 9 . k V - B 6 9 . k V 1 L
C T R = 5 0 0 : 5 P ic k u p = 4 . 5 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 7 . 6 1 s
2
2 . P h a s e r e la y R B I E C _ I T D = 0 . 1 4
B 6 9 . k V - C 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 5 0 : 5 P ic k u p = 5 . 7 4 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 0 . 2 7 2 s
3
3 . P h a s e r e la y R C I E C _ I T D = 0 . 0 5
C 6 9 . k V - D 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 0 0 : 5 P ic k u p = 5 . 0 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 3 . 6 6 8 7 s
DECALAJE
Δt
RA
RB
RC

21. EJERCICIO # 124.9 kV
A
51
1800 A
500:5
DETERMINARELTIEMPODEACTUACIONDELRELE51PARAELCORTOCIRCUITODE1800A,ELCUALESTA
CONFIGURADOCONUNARRANQUEDE3Asec,CURVAIEC-NIYUNDIALDE0,2
Alimentador
FORMULAS:
�
��=
�????????????��
??????
??????
−1
??????=
??????
��
���×??????
??????��
??????=
1800??????
500
5
×3??????
??????=�
�
��=
0,2×0,14
6
0,02
−1
??????
��=�,��??????��,�????????????????????????????????????
DESARROLLO:

22. EJERCICIO # 224.9 kV
A
51
1800 A
500:5
DELEJERCICIOANTERIORCALCULARELDIALPARAUNTAPDE3AsecCONUNTIEMPODEOPERACIÓNDE0,9s
Alimentador
FORMULAS:
�
��=
�????????????��
??????
??????
−1
�??????????????????=�,��
�????????????�=
�
��×??????
??????
−1
�
�????????????�=
0,9×6
0,02
−1
0,14

23. Calcularlascorrientesdearranquedecadareléenvaloressecundarios
EJERCICIO # 3
DELSIGUIENTEDIAGRAMACALCULARLOSAJUSTESDEARRANQUEDELASPROTECCIONESR1,R2YR3;ASICOMO
TAMBIENLOSDIALESDECADARELÉ
1
??????
�????????????(??????�)=1,2×251,02A
??????
�??????�=
30??????????????????
3×69�??????
??????
�??????�=251,02??????
??????
�????????????(??????�)=301,22??????
??????
??????��(??????�)=
301,22??????
300/5
??????
??????��(??????�)=5,02????????????????????????
??????
�????????????(??????�)=1,2×334,69A
??????
�??????�=
40??????????????????
3×69�??????
??????
�??????�=334,69??????
??????
�????????????(??????�)=401,63??????
??????
??????��(??????�)=
401,63??????
350/5
??????
??????��(??????�)=5,74 Asec
??????
�????????????(??????�)=1,2×376,53A
??????
�??????�=
45??????????????????
3×69�??????
??????
�??????�=376,53??????
??????
�????????????(??????�)=451,84??????
??????
??????��(??????�)=
451,84??????
500/5
??????
??????��(??????�)=4,52????????????????????????
DATOS:
�
��=
�????????????��
??????
??????
−1
�????????????�=
�
��×??????
??????
−1
�
∆
??????=300ms Curva = IEC-NI
??????
�=
�
3×??????
??????
??????��=
??????
�????????????(��??????)
���
??????
�????????????(??????�)=??????
����??????���??????�×??????
�
??????=
??????
��
���×??????
??????��69 kV
A B C
4000 A
30MVA
10MVA5MVA
RA RB RC
69 kV 69 kV
5500 A6500 A
500:5 350:5 300:5

24. EJERCICIO # 3
PARACOORDINARSEAGARRADEA2RELES:COMENZAMOSCONRCYRB69 kV
A B C
4000 A
30MVA
10MVA5MVA
RA RB RC
69 kV 69 kV
5500 A6500 A
500:5 350:5 300:5
CalculardelDialparaRC2
Se toma el dial mas bajo que permita el relé
En este caso como el relé es digital se toma:
�??????????????????
????????????=�,��
Utilizar la I
MAX_CCque circula por R
By R
Ca la
misma vez que es 4000 A
Como ya se conoce el Dial
RC, se puede calcular
el T
OPpara RC con la I
MAX_CC= 4000A
�
��_??????�=
�????????????�
??????��
??????
??????�
??????
−1
�
��_??????�=
0,05×0,14
??????
??????�
0,02
−1
??????
??????�=
??????
��??????_��_??????�
���
??????�×??????
??????��(??????�)
??????
??????�=
4000??????
60×5,02??????
??????
??????�=��,��
??????
��_??????�=�,��??????
CalculardelDialparaRB3
??????
��_??????�=??????
��_??????�+∆
??????
�
��_??????�=0,13??????+0,3??????
??????
��_??????�=�,��??????
�????????????�
??????�=
�
��(??????�)×??????
??????�
??????
−1
�
�????????????�
??????�=
0,43??????×??????
??????�
0,02
−1
0,14
??????
??????�=
??????
��??????_��_??????�
���
??????�×??????
??????��(??????2)
??????
??????�=
4000??????
70×5,74??????
=�,��
�??????????????????
??????�=�,��
Para los
4000A
Para los
4000A
4000 A

25. EJERCICIO # 3
CONTINUAMOSCONRBYRA69 kV
A B C
4000 A
30MVA
10MVA5MVA
RA RB RC
69 kV 69 kV
5500 A6500 A
500:5 350:5 300:5
CalculardelDialparaRA4
Utilizar la I
MAX_CCque circula por R
Ay R
Ba la
misma vez que es 5500 A
Como ya se conoce el Dial
RB, se puede calcular
el T
OPpara RB con la I
MAX_CC= 5500A
�
��_??????�=
�????????????�
??????��
??????
??????�
??????
−1
�
��_??????�=
0,14×0,14
??????
??????�
0,02
−1
??????
??????�=
??????
��??????_��_??????�
���
??????�×??????
??????��(??????�)
??????
??????�=
5500??????
70×5,74??????
=��,��
??????
��_??????�=�,��??????
??????
��_??????�=??????
��_??????�+∆
??????
�
��_??????�=0,36??????+0,3??????
??????
��_??????�=�,��??????
�????????????�
??????�=
�
��(??????�)×??????
??????�
??????
−1
�
�????????????�
??????�=
0,66??????×??????
??????�
0,02
−1
0,14
??????
??????�=
??????
��??????_��_??????�
���
??????�×??????
??????��(??????�)
??????
??????�=
5500??????
100×4,52??????
=��,��
�??????????????????
??????�=�,��
5500 A
Para los
5500A
Para los
5500A

26. EJERCICIO # 3
�
��_??????�=
�????????????�
??????��
??????
??????�
??????
−1
�
��_??????�=
0,24×0,14
??????
??????�
0,02
−1
??????
??????�=
??????
��??????_��_??????�
���
??????�×??????
??????��(??????�)
??????
??????�=
6500??????
100×4,52??????
??????
??????�=��,��
??????
��_??????�=�,��??????69 kV
A B C
4000 A
30MVA
10MVA5MVA
RA RB RC
69 kV 69 kV
5500 A6500 A
500:5 350:5 300:5
CACULANDOELTIEMPODEOPERACIÓNPARARACONLAI
CC_MAXDE6500A
Encontrar el TOP del relé RA para la I
MAX_CCde 6500 A5
6500 A
Para los
6500A

27. EJERCICIO # 3
??????
??????��(??????�)=�,���_????????????????????????
??????��(??????�)=�,74 A_sec??????
??????��(??????�)=�,���_??????????????????
�??????????????????
??????�=�,���??????????????????
??????�=�,14�??????????????????
??????�=�,��
??????
��_??????�=�,��??????69 kV
A B C
4000 A
30MVA
10MVA5MVA
RA RB RC
69 kV 69 kV
5500 A6500 A
500:5 350:5 300:5
ENRESUMENSETIENE:
??????
��_??????�=�,��????????????
��_??????�=�,��??????
Para los
4000A
Para los
5500A
Para los
6500A

28. CURVAS IEC-NI1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
C U R R E N T ( A )
S
E
C
O
N
D
S
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
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F o r N o .
C o m m e n t D a t e
1
1 . P h a s e r e la y R A I E C _ I T D = 0 . 2 4
A 6 9 . k V - B 6 9 . k V 1 L
C T R = 5 0 0 : 5 P ic k u p = 4 . 5 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 7 . 6 1 s
2
2 . P h a s e r e la y R B I E C _ I T D = 0 . 1 4
B 6 9 . k V - C 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 5 0 : 5 P ic k u p = 5 . 7 4 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 0 . 2 7 2 s
3
3 . P h a s e r e la y R C I E C _ I T D = 0 . 0 5
C 6 9 . k V - D 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 0 0 : 5 P ic k u p = 5 . 0 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 3 . 6 6 8 7 s
0,05
0,14
0,24
301,22 A_pri
(5,02 A_sec)
401,63 A_pri
(5,74 A_sec)
451,84 A_pri
(4,52??????_??????????????????)
4000 A
0,13 s
0,43 s
RA
RB
RC

29. CURVAS IEC-NI1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
C U R R E N T ( A )
S
E
C
O
N
D
S
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
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.2
.3
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F o r N o .
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1
1 . P h a s e r e la y R A I E C _ I T D = 0 . 2 4
A 6 9 . k V - B 6 9 . k V 1 L
C T R = 5 0 0 : 5 P ic k u p = 4 . 5 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 7 . 6 1 s
2
2 . P h a s e r e la y R B I E C _ I T D = 0 . 1 4
B 6 9 . k V - C 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 5 0 : 5 P ic k u p = 5 . 7 4 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 0 . 2 7 2 s
3
3 . P h a s e r e la y R C I E C _ I T D = 0 . 0 5
C 6 9 . k V - D 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 0 0 : 5 P ic k u p = 5 . 0 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 3 . 6 6 8 7 s
0,05
0,14
0,24
5500 A
0,36 s
0,66 s
301,22 A_pri
(5,02 A_sec)
401,63 A_pri
(5,74 A_sec)
451,84 A_pri
(4,52??????_??????????????????)
RA
RB
RC

30. CURVAS IEC-NI1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
1 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 2 3 4 5 7 1 0 0 0 0 0 2 3 4 5 7
C U R R E N T ( A )
S
E
C
O
N
D
S
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
2
3
4
5
7
10
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30
40
50
70
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
7 0 0
1 0 0 0
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
. 0 1
. 0 2
. 0 3
. 0 4
. 0 5
. 0 7
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
T I M E - C U R R E N T C U R V E S By
F o r N o .
C o m m e n t D a t e
1
1 . P h a s e r e la y R A I E C _ I T D = 0 . 2 4
A 6 9 . k V - B 6 9 . k V 1 L
C T R = 5 0 0 : 5 P ic k u p = 4 . 5 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 7 . 6 1 s
2
2 . P h a s e r e la y R B I E C _ I T D = 0 . 1 4
B 6 9 . k V - C 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 5 0 : 5 P ic k u p = 5 . 7 4 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 1 0 . 2 7 2 s
3
3 . P h a s e r e la y R C I E C _ I T D = 0 . 0 5
C 6 9 . k V - D 6 9 . k V 1 L
C T R = 3 0 0 : 5 P ic k u p = 5 . 0 2 A N o in s t . T P @ 1 . 1 = 3 . 6 6 8 7 s
0,05
0,14
0,24
6500 A
0,61 s
301,22 A_pri
(5,02 A_sec)
401,63 A_pri
(5,74 A_sec)
451,84 A_pri
(4,52??????_??????????????????)
RA
RB
RC