Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y

Download Report

Transcript Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y

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 © OMICRON 4/27/2020 Page: 1

Contenido

•

Importancia de la Z linea y Ko en la operación de la protección de impedancia

•

Cálculo y métodos de medición de Z L y K o

•

Procedimiento de medición

•

Caso de estudio © OMICRON 4/27/2020 Page: 2

Por que Medir la Impedancia de una Línea o Cable?

© OMICRON 4/27/2020 Page: 3

Zonas de Protección de la Protección de Distancia Zona 1 = 80-90% l ínea 1, T1 Zona 2 = 10 20% línea 1 + línea 2, T2 A B C P1 P2 © OMICRON 4/27/2020 Page: 4

Fundamentos de la Protecci ón de Distancia Z F = V/I => Z medida desde la protección a la falla % = ZF/Z Linea x 100, posición de la falla V I P © OMICRON 4/27/2020 Page: 5

Falla entre Fases

Localizacion de la falla es bastante precisa, Z distribuida a lo largo de la línea

Z L = V/I % = Z L /Z Linea X100 © OMICRON 4/27/2020 Page: 6

Fallas a Tierra

Localizacion de la falla

es tan precisa

R L

R L Z L



1  /

I K L

L2 L1

R L X L X L X L

k L = Z E / Z L E

R E X E

El factor K L (K0) afecta la precisión del relé de distancia © OMICRON 4/27/2020 Page: 7

KL (K0) Afecta Alcance de Zona 1 Zona 1 se puede extenderse a línea BC o acortar su zona de protección A B C P1 P2 © OMICRON 4/27/2020 Page: 8

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

© OMICRON 4/27/2020 Page: 9

P1 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia Zone 1 P 3 Zone 1 Linea 1 Linea 2 Zona 1 P 2 Zona 1 Consumidor P 4 © OMICRON 4/27/2020 Page: 10

P 1 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia Zone 1 P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 Zone 1 P 2 Zone 1 Consumer P 4 © OMICRON 4/27/2020 Page: 11

P 1 Operacion Correcta de la Proteccion de Distancia Zone 1 P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 Zone 1 Zone 1 P 2 Consumidor

•

P 3 and P 4 abren linea en 60-100 ms.

•

P1 ve falla en zona 2, T2 >>T1

•

Consumidor no pierde servicio electrico P 4 © OMICRON 4/27/2020 Page: 12

Sobrealcance Proteccion de Distancia P 1 Zone 1 P 3 Zone 1 Line 1 Line 2 Zone 1 P 2 Zone 1 Consumidor P 4 © OMICRON 4/27/2020 Page: 13

Sobrealcance Proteccion de Distancia Line 1

•

P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zona 1 Consumer Line 2 © OMICRON 4/27/2020 Page: 14

Sobrealcance Proteccion de Distancia Line 1 Line 2

•

P 1, P 3 y P 4 ven falla en Zone 1

•

Consumidor pierde servicio electrico Consumidor © OMICRON 4/27/2020 Page: 15

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.

© OMICRON 4/27/2020 Page: 16

Cálculo de Parámetros de Línea

•

Los parámetros dependen de:

•

1- Disposicion geometrica de conductores en la torre © OMICRON 4/27/2020 Page: 17

• •

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 © OMICRON 4/27/2020 Page: 18

Resistividad del Terreno

•

Parametro con mas incertidumbre

•

Linea puede atravesar varios tipos de terreno

•

100-700 ohm-m, variacion verano-invierno © OMICRON 4/27/2020 Page: 19

Medición de la Impedancia de Línea y Tierra (K0)

© OMICRON 4/27/2020 Page: 20

Método Convencional

•

Alta corriente > 100A

•

Medicion a frecuencia nominal 60hz

•

Senal/ruido >> => Ruido subestacion despreciable,

Conexiones a la línea

© OMICRON 4/27/2020 Page: 21

Nuevo Método

•

Corriente reducida 1-100A

•

Frecuencias de prueba diferente a 60hz

•

Ruido no afecta medicion © OMICRON 4/27/2020 Page: 22

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 © OMICRON 4/27/2020 Page: 23

Extrapolacion de Mediciones a 60 HZ © OMICRON 4/27/2020 Page: 24

Validez Nuevo Metodo

•

Prueba de cortocircuito en cable de potencia para comprobar metodo.

Prueba Corto Circuito Nuevo metodo abs (100%) abs error Calculado Programa abs error X1/mOhm 167 168 + 0.5% 143 - 17% X0/mOhm 801 787 - 1.7% 636 - 26% © OMICRON 4/27/2020 Page: 25

Consideraciones a Tener en Cuenta para la Medición © OMICRON 4/27/2020 Page: 26

Voltaje Peligroso Debido a Acople Capacitivo de Linea Paralela

 10

h C C C E

 

ln{ 2

0 2      12

, ln( 2

)

0  

   

l r

0  0 , 2

m and a

( 2

0 ) 2  1 }  11 , 6

  8 , 85  10  12     

ln(

a r

0 )

 7 , 1

km U

0 

10 

C E C C



C C

 220000 3  7 , 1 18 , 7  10   10 9  9  48 , 2

kV I C



10   

C C

 220000  314  7 , 1  10  9 3  283

I C Fuera de servicio U 0 C E En Operacion a C C h r 0 U 10 © OMICRON 4/27/2020 Page: 27

Voltaje Peligroso Debido a Acople Inductivo de Linea Paralela

M was M measued

 0 , 44

mH to

Fuera de Servicio

A fault current of

3000

A results in

2  3000

 314  0 , 44  10  3  /

 414 , 5

km With U

a line length

 10 , 5  414 , 5

V of

10 , 5  4 , 35

kV km the voltage is

En Operacion © OMICRON 4/27/2020 Page: 28

Procedimiento de Medida

© OMICRON 4/27/2020 Page: 29

Conexion de Equipos de Inyeccion-Medicion

© OMICRON 4/27/2020 Page: 30

Disposición de Equipos

© OMICRON 4/27/2020 Page: 31

Conexión Tierra de Trabajo

Tierra de trabajo Seccionadora de tierra © OMICRON 4/27/2020 Page: 32

Medición Crítica!!!

Medición de corriente inducida (15.5A !!), determina posible voltaje inducido. V < 500v => Medición segura V > 500v => No realizar prueba © OMICRON 4/27/2020 Page: 33

Mediciones

© OMICRON 4/27/2020 Page: 34

Medición Impedancia Fase-Fase

© OMICRON 4/27/2020 Page: 35

Medición Impedancia Fase-Tierra

© OMICRON 4/27/2020 Page: 36

Medición Impedancia Sec. Cero

© OMICRON 4/27/2020 Page: 37

7 Mediciones

Mediciones redundantes garantizan mejor estimacion de parámetros © OMICRON 4/27/2020 Page: 38

Medición Factor de Acople Mutuo Km en Línea Paralela Sistema I 3.I

0 V 01 ( V 02 ) Sistema II Z 0 = V 0 /I 0) Medic. 1 – Sistema II aterrizado en ambos extremos Medic. 2 – Sistema II flotante en un extremo Z M = 1/3 (V 02 – V 01 )/I 0 . V 02 /I 0 © OMICRON 4/27/2020 Page: 39

Resultados L1-L2

Measured Values L1-L2

f [Hz] V1 [V] sec ° 30 50 46.785

76.715

70 90 100.99

79.278

110 96.91

0 0 0 0 I [A] sec 0.9742

° 0.9741

0.9679

0.5935

0 0.5934

-65.64

-74.37

-78.73

-81.03

-82.51

R [Ω] 19.809

21.218

20.39

20.828

21.289

X [Ω] 43.751 48.02652

75.84

Z [Ω] 78.7522

102.32 104.3318

131.95 133.5837

161.92 163.3135

Interpolated Value for 50 Hz

50 73.8875

0 0.97415

-74.613

20.0995

73.0355 75.75074

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 R (f) X (f) R calc (50Hz) X calc (50Hz) 50 100

Frequency [Hz]

150

© OMICRON 4/27/2020 Page: 40

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

Z E from Measurement L1-E Z E from Measurement L2-E Z E from Measurement L3-E

Impedance results:

Line impedance Z L Ground impedance Z E Positive sequence impedance Z 1 Zero sequence impedance Z 0

Grounding Factor:

k L = Z E / Z L R E / R L and X E / X L Z 0 / Z 1

Caculation from L-E tests

Z 0 k L = Z E / Z L

Calculated Data (Cusomer)

Line impedance ZL

Difference [%]

Zero sequence impedance Z0

Difference [%]

36.298

34.683

38.750

R [Ω]

18.692

36.865

18.692

129.287

128.424

84.197

74.034

82.602

X [ Ω ]

91.175

80.156

91.175

331.641

332.006

16.5148

86.1379

-11.6497

-5.52413

92.7101 356.7974

-28.291 7.585431

91.688

81.755

91.239

Z [ Ω ]

93.071

88.226

93.071

355.950

[1]

0.948

1.972

3.825

[2]

355.978

0.948

66.68° 64.90° 64.87°

Phi (°)

78.41° 65.30° 78.41° 68.70° -13.11° 0.879

-9.71° 68.85° -12.93°

Caso de Análisis : México

• • • •

Disparo línea paralela 400KV por sobrealcance Sobrecarga en otras líneas causó salida parcial sistema eléctrico.

S e sospecha de un mal cáculo de Ko .

Disparo Erróneo Protección de Distancia : Kl Erróneo

Cálculo y Medición de Z L , Zo

• • • •

Recálculo con 3 programas difererentes Medición real de parametros Errores Recálculo Zo (K0) variando la resistividad ρ, Zo= f(ρ) CPCU 1 PROGRAMA Z1 Zo Z1 Zo Error Z1 % Error Zo % Resistencia

8.337

Reactancia

54.72

Impedancia

55.352

Angulo

81.337

29.314

136.185

139.304

77.853

8.86

39.283

-6.2732398

-34.007641

54.78

160.25

-0.1096491

-17.670815

55.49

165

-0.2493135 % -18.445989 %

80.81

76.22

0.647922

2.097543

Reconstrucción de la Falla con el Factor K-factor Corregido : no Disparo ρ =60 (Ω-m) ZONA DISPARO © OMICRON 4/27/2020 Page: 45

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.

Preguntas?

Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y

Transcript Medición del Factor de Tierra K0 en Líneas de Transmisión y