DigSILENT PF - 03 exercises oc_s

P o w e r F a c t o r y T r a i n i n g . Ü b e r s t r o m - Z e i t - S c h u t z 1
PowerFactory Training
Ejercicios
Protección de Sobrecorriente
Version 1.02

Tabla de Contenido
1 Introducción ..................................................................................................................................... 3
2 Ejercicio 1: Coordinación de protección de Sobrecorriente en red industrial................................. 4
3 Ejercicio 2: Medición y Protección de Fallas a tierra ....................................................................... 7
4 Ejercicio 3: Protección direccional y definición de bloqueos........................................................... 8
5 Ejercicio 4: Digitalización de curvas de fusibles............................................................................ 10
6 Ejercicio 5: Protección diferencial.................................................................................................. 11

1 Introducción
El objetivo de los siguientes ejercicios de entrenamientos es proveer la práctica necesaria en el manejo de
PowerFactory para funciones de protección de sobrecorriente. Tras la finalización de los mismos se encontrará en
condiciones de llevar a cabo estudios de protección de sobrecorriente de manera independiente.
Ya que entre los participantes se pueden encontrar usuarios con poca experiencia como usuarios con experiencia
avanzada la rapidez de ejecución de los ejercicios puede variar entre los participantes. Tomé el tiempo necesario
para la resolución de los problemas de los ejercicios. Al final del día se resolverán los ejercicios conjuntamente.
Le deseamos éxito en la resolución de los ejercicios.

2 Ejercicio 1: Coordinación de protección de
Sobrecorriente en red industrial
En este ejercicio se procederá a realizar un estudio de la coordinación de protecciones de sobrecorriente para una
pequeña red industrial.
Se ejercitará aquí la utilización de interruptores de baja tensión, fusibles y protección de motores.
1. Importar el archivo: “Protection_OC.pfd”
2. Activar el proyecto: “Protection_OC” y el caso de estudio: “Exercise 2_Industrial Grid”.
3. Inserte un rele de protección de motores (“7SJ6001-xxAx0-0DA0”) y und transformador de corriente
(200A:1A) en la bahía “LS-M1” en la estación “Distribution” (Figura 2-1) y muestre el relé en un diagrama
corriente-tiempo con el nombre “Protección Red Industrial”.
4. Incluya la curva de arranque del motor “Motor-1” en el diagrama corriente-tiempo y ajuste un tiempo de
arranque de 1s. Modifique el modelo del motor en la página “Protección”.
5. Ajuste el rele de tal forma que éste no dispare durante el arranque del motor, pero que despeje
confiablemente corrientes de falla o sobrecargas. Verifique los ajustes por medio de cálculos de flujo de
carga y de cortocircuito
6. Seleccione el modo de coloreo “Rele, CT y VT” para identificar la ubicación de los reles.
7. En el interruptor “NS-LS-1”, barra “ST_6-LV” se debe de incluir una unidad de disparo del tipo: “MP
M20H1/800A”. Obseve que en PowerFactory la unidad de disparo trabaja con un CT con una relación de
transformación 1A:1A. No es necesario definir un tipo.
8. Incluya la unidad de disparo en el diagrama corriente-tiempo
9. Ajuste primero la curva de sobrecarga del interruptor de baja tensión según la Figura 2-1.
10. El nivel de disparo instantáneo debe de proteger el cable conectado de ser posible hasta el 80% de su
longitud.
11. Para la unidad de sobrecarga se debe escoger una curva I²t, la cual debe disparar en máximo 1,6 s. fallas
mínimas fase-fase en el motor o la carga.
12. Muestre los tiempos de disparo en la caja de resultados y calcule fallas en el motor o la carga.
13. Verifique que el cable “Cable-T4” está protegido correctamente por la unidad de disparo.
14. Incluya un fusible en el cable “Cable-L1”. Seleccione cualquier tipo de la biblioteca del proyecto.
15. Cree una copia del diagrama corriente –tiempo en la misma página (control+C -> Control+V). Ordene los
diagramas uno al lado del otro y elimine la curva del relé del protección del motor y la curva de arranque el
mismo
16. Incluya la curva del fusible en el diagrama recientemente creado y elija la corriente nominal del fusible de
tal manera que trabaje selectivo con la unidad de disparo del interruptor de bajo voltaje.
17. Incluir un relé con el tipo “P12x” y el CT respectivo en el lado de alto voltaje del transformador “T4” en la
salida de la estación St_6. Seleccionar una relación de transformación para el CT de 100:1.

18. Defina los ajustes del relé recientemente creado según la Figura 2-1 y muestre el relé en un diagrama
corriente-tiempo existente.
19. Incluya la curva de daño del transformador en el diagrama de Corriente-Tiempo.
20. La protección del transformador se tiene que ajustar de tal forma que las fallas internas sean disparadas en
la medida de lo posible en tiempo instantáneo (I>>>). Calcule un corto circuito trifásico máximo en el lado
secundario del transformador. Para mantener la selectividad con los relés aguas abajo se va a seleccionar
un factor de seguridad del 20%. En otras palabras el ajuste de sobrecorriente se seleccionará 20% arriba
del valor de corriente de cortocircuito calculado.
21. El nivel de sobrecorriente I>> debe disparar fallas mínimas de fase-fase hasta la estación “Distribution” en
la red industrial. Asegúrese que este relé no dispara en condiciones normales de operación (comprobación
por medio de un cálculo de flujo de carga).
22. El nivel de protección por sobrecarga debe de ajustarse entre 120% y 150% de la corriente nominal del
transformador.
23. Verifique que la corriente Inrush del transformador no produce un disparo del relé.
24. Cree un reporte tabular con los ajustes de los relés.
25. Cree una ruta de protección que incluya todos los relés definidos y cree una diagrama corriente-tiempo
para esta nueva ruta.
26. Para editar la gráfica con el diagrama unifilar seleccione la opción “Edit graphic in new tab”. En la nueva
gráfica puede por ejemplo ocultar las cajas de resultados.

Figura 2-1: Dispositivos de protección del Ejercicio 1

3 Ejercicio 2: Medición y Protección de Fallas a
tierra
1. Continúe con el ejercicio anterior. Active ahora en el dispositivo de protección del transformador
(Transformador T4) el nivel de protección “Ie>>>” (curva de tiempo definido) y muestre este relé en un
diagrama corriente-tiempo nuevo. Solamente muestre en este diagrama las funciones de protección para
fallas a tierra. El ajuste de definirse de tal forma que la mínima falla a tierra en el transformador debe
desconectarse en tiempo instantáneo. Observe que para este nivel de protección se está utilizando el
mismo CT que mide las corrientes de fase.
2. Agregue una copia del relé del transformador T4 en el lado secundario del transformador T3. Utilice un CT
con una relación de transformación 1000/1. Solamente considere el nivel Ie>>> (todos los otros niveles de
protección deben de ponerse fuera de servicio). Defina los ajustes del nivel de protección de tal forma que
trabaje selectivo con la protección de T4.
3. Ahora se debe de medir la corriente que fluye a través del punto estrella del lado secundario de T3. Para
tener acceso al punto estrella se tiene que modificar un poco la configuración de la red. Si activa el caso de
estudio “Exercise 3-1_Earth fault protection” se activarán las modificaciones.
4. Inserte un CT monofásico con una relación de transformación 100/1 en el nuevo reactor de tierra y conecte
este nuevo CT con el relé que se definió anteriormente. Adapte los ajustes.
5. Active ahora el caso de estudio “Exercise 3-2_Earth fault protection”. Ahora T3 es modelado como un
autotransformador. Repita los cálculos y explique las diferencias.

4 Ejercicio 3: Protección direccional y definición de
bloqueos.
En este ejercicio se muestra la definición de dispositivos de protección direccionales de sobrecorriente en
PowerFactory.
1. Activar el caso de estudio “Directional Overcurrent”.
2. La red de 10 kV en este ejemplo es una red radial con solo una alimentación. En cada cable y carga se han
definido dispositivos de protección. Para este ejercicio se considera solamente la protección de
cortocircuito.
Figura 2: Ejercicio 3
3. Verifique por medio de diagramas de corriente-tiempo y cálculos de cortocircuito si con los ajustes
predefinidos se cubren todas las posibles fallas en la red.
4. Esta red tiene que ser alimentada adicionalmente a través de la estación ST-2. Esta red externa nueva
puede cubrir la alimentación de todas las cargas. Verifique sí los ajustes de protección todavía son
correctos para la operación simultánea de las dos redes externas. Observe la variable m:Tfct.
5. La protección de la red va a ser ahora optimizada usando dispositivos de protección de sobrecorriente
direccionales. Adicione en las líneas L-1 y L-2 en la estación ST-1 relés del tipo “Rel-Ioc-Toc-Dir”. Además
tome en cuenta que aquí tienen que ser definidos transformadores de potencial adicionales. En estos
alimentadores los dispositivos de protección predefinidos tienen que ponerse fuera de servicio. En los
alimentadores sin TC defina nuevos con una relación de transformación 500/1.
ST-2/BB
ST-1/BB
110-kV-Netz
UW_1/BB
Externes Netz_10-kV
L_2
NA2XS(F)2Y1x185RM12/20kVir
4,00km
Last8
1,50 MW
0,95
L_8
NA2XS(F)2Y1x95RM12/20kVit
2,50km
L_7
3,00km
Last7
3,00 MW
0,95
L_6
2,00km
L_5
4,00km
Last4
1,00 MW
0,95
Last3
2,00 MW
0,95
Last6
1,50 MW
0,95
Last5
2,00 MW
0,95
L_3
4,00km
L_4
3,00km
L_1
N2XS(F)2Y1x240RM/2512/20kVit
3,00km
T-1
T-110/10-40MVA
Externes Netz

6. Ponga el bloque “Toc” (Curva IDMT) fuera de servicio. Seleccione ajustes adecuados para los nuevos relés.
El ajuste de sobrecorriente tiene que ser mayor que 1 kA.
7. En la estación ST-2 tiene que definir también nuevos relés. Utilice aquí un relé del tipo “I>/I>>” y
transformadores de corriente con relación de transformación 500/1. Seleccione ajustes adecuados por
medio de cálculos de cortocircuito.
8. Calcule un cortocircuito por pasos (Calculate ->Short circuit trace) en la mitad de la línea L_1. Intente
calcular cortocircuitos por paso en otras lugares.
9. Para verificar el funcionamiento correcto de las protecciones direccionales es recomendable utilizar los
diagramas distancia-tiempo. Para crear diagramas distancia-tiempo se debe definir una ruta de protección
a lo largo del camino que debe ser coordinado.
10. La ruta recién definida se encuentra en la sub-capeta “Paths” en la carpeta “Network Model”. La creación
de un diagrama distancia-tiempo se muestra en la figura siguiente:
11. Escoja en el diagrama tiempo-distancia la opción “Barrido de Cortocircuito” y active esta función.
12. Repita los pasos 8 al 10 para rutas diferentes y verifique la desconección selectiva de fallas.
13. El bloque que puso fuera de servicio en el paso 6 tiene que ser ahora restaurado. Ajuste el ajuste de
sobrecorriente a 1,2xIn (referencia al CT) con una curva “IEC-Very Inverse” y defina el ajuste de tiempo
para que la selectividad con los demás relés se mantenga. Observe que este nivel también se puede definir
con una dirección. Observe los cambios en el diagrama tiempo-distancia.
14. Verifique la protección de reserva para las cargas 3 y 4. Determine cuanto tiempo toma hasta que una falla
al final del cable es totalmente desconectada en caso de reserva.
15. Para acelerar la desconexión de la falla para la protección de reserva se modelará un bloqueo entre los
relés R_L1 y R_T-1. El nivel “I>>” del relé “R_T-1” será activado y se ajustará con un tiempo de disparo de
0,35. Este disparo va a ser bloqueado cuando el relé “R_L1” es arrancado.
16. Defina un relé nuevo con el tipo “Rel-Com” en el mismo cubículo que “R_L1”. Este nuevo relé trabaja como
comunicación entre dos relés diferentes. R-1 es el relé que manda el bloqueo y R-2 es el relé que está
siendo bloqueado. Seleccione para R-1 el relé “R_L1” y para R-2 el relé “R_T-1”.

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5 Ejercicio 4: Digitalización de curvas de fusibles
En este ejercicio se define una característica I-t de un fusible. La característica es provista en formato gráfico
como archivo BitMap. Esta ha sido generada mediante un escaneo.
1. Activar de nuevo el caso de estudio “Overcurrent Protection”.
2. En la estación “St-1”, Salida “Cable L2” se incluirá un fusible con tipo “gL-224ª”.
3. Agregar una nueva gráfica del tipo “Curve-Input” (Instrumento Virtual VisDefcrv).
4. Elegir como dibujo de fondo el archivo “gL35-224.bmp”.
5. Fijar el origen para los ejes X e Y y el alcnace de cada uno.
6. Crear una nueva matriz (IntMat) en el caso de estudio.
7. Digital la característica de 224 A.
8. Crear una nueva característica I-t y trasnferir los datos recientemente digitalizados.
9. Crear un nuevo tipo de fusible, y elegir la caraterística I-t recientemente creada.

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6 Ejercicio 5: Protección diferencial
En este ejercicio se mostrará como se puede modelar una protección diferencial en PowerFactory.
1. Activar el caso de estudio “Diff-Protection”.
2. Verificar si la capacidad térmica de las líneas es respetada con los ajustes de protección preseleccionados.
3. Definir en el mismo cubículo que R_L1 un segundo relé del tipo „Diff_Schutz“. Adicionalmente se tienen
que definir un TC al final de la línea “L-1”. Seleccione para el dispositivo de protección diferencial los dos
TCs de L-1. Para el relé opere ambos interruptores, estos tienen que ser seleccionados en el bloque
„Logic“. Verifique adicionalmente que la corriente secundaria del los TCs corresponde con la entrada del
bloque “Measurement”.
4. Defina ajustes apropiados para la corriente de arranque y tiempo de disparo del nuevo relé. Verifique la
operación por medio de fallas internas y externas a la línea. Observe la variable “Tfct”.

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