Introducción
Para solucionar los problemas de coordinación de protecciones cuando se presentan fallas simultáneas en la SE Villahermosa Centro y SE El Tule, se detecta la condición con el arranque de los relevadores vía GOOSE y se acelera el disparo de a los alimentadores de 13.8 kV fallidos para conservar la coordinación correcta.
La operación del interruptor casi instantánea garantiza la coordinación de los alimentadores fallidos con el relevador del lado de baja del transformador (42015) para cada una de las subestaciones.
Un pequeño retraso en el tiempo (típicamente de tres ciclos) da seguridad para que la corriente de magnetización o carga fría que se puede presentar en corto tiempo por el trabajo de los equipos en la red no afecte la operación de ambos esquemas alimentadores.
La lógica de protección contra fallas simultáneas está integrada en los relevadores SIPROTEC 4 modelo 7SJ612 de los alimentadores, con las señales de arranque de la protección de sobrecorriente vía mensajes GOOSE, las ventajas de este método es que los relevadores pueden utilizar este tipo de esquema sin equipo adicional, la lógica es integrada por medios de comunicación evitando cableado y tiempo en el mantenimiento, se puede monitorear el canal de comunicación y emitir una señal de alarma en caso de problemas.
Fig. 1 Arquitectura de comunicaciones (IEC 61850) SE El Tule
Los relevadores de los alimentadores se comunican mediante mensajes GOOSE, el esquema utiliza elementos PickUp o arranque de sobrecorriente de fases y neutro (51F/51N) como detectores de falla para identificar a los alimentadores fallidos.
Para una falla simultánea que involucra a los circuitos 4015 y 4025 de cualquiera de las subestaciones citadas, los detectores de falla o arranques 51P y/o 51N en los relevadores de los alimentadores 4015 y 4025 operan. Cada relevador envía su disparo al interruptor (METAL-CLAD) que le corresponde por arranque del circuito adyacente, y esta información se comunica instantáneamente a todos los relevadores de los alimentadores vía mensajes GOOSE.
Los relevadores de los alimentadores fallidos también inician el recierre sobre los interruptores correspondientes. Dicho procedimiento se hace en forma secuencial, de modo que uno de los interruptores de los alimentadores fallidos recierra primero. Si es exitoso el cierre del primer alimentador, entonces proseguirá el segundo interruptor. Si la falla es de permanente, el primer interruptor recierra y dispara nuevamente y enviara una señal de bloqueo del recierre al segundo alimentador para prevenir el cierre bajo falla de este interruptor.
El esquema de protección contra fallas simultáneas libera las fallas entre 3 y 6 ciclos, mas el tiempo de operación del interruptor, El tiempo de liberación de la falla es comparable con el disparo del elemento instantáneo, incluso para las fallas ubicadas fuera del alcance del elemento (50) del relevador.
Además la lógica discrimina entre fallas individuales y simultáneas, y enviara una señal de alarma para fallas simultáneas. Esta señal de alarma ayuda al personal de operación a recuperar la carga y la continuidad en el servicio de forma rápida y segura.
Este esquema de operación para la protección contra fallas simultáneas evita depender de un equipo centralizado comúnmente PLC o relevador dedicado, ya que en caso de falla de este equipo, el esquema queda completamente deshabilitado, por este motivo la aplicación de este esquema con mensajes GOOSE del protocolo IEC 61850 presenta una ventaja técnica muy atractiva para la operación en campo.
El esquema para protección contra fallas simultáneas con mensajes GOOSE del protocolo IEC 61850 es fácil de aplicar como una mejora a las instalaciones existentes cuando se manejan relevadores SIPROTEC con protocolo IEC 61850 o en los programas de mantenimiento de las subestaciones se puede proponer actualizar el puerto de comunicación a IEC 61850 en los relevadores SIPROTEC con la finalidad de integrar este esquema, y asi de esta manera, no solo se logra el único requerimiento para integrar el esquema de protección contra fallas simultaneas a una subestación por IEC 61850, sino que se moderniza en gran medida la comunicación a nivel subestación llevando de protocolos seriales (respuesta lenta) a el protocolo de comunicación a nivel subestación mas moderno IEC 61850 con todas las ventajas de este.
Conclusiones:
1. El esquema de protección contra fallas simultáneas evitará una falsa operación del interruptor del transformador (42015) de cualquiera de las dos subestaciones mencionadas y los interruptores de los alimentadores con falla cerrarán por acción de recierre programado.
2. Las causas de las fallas simultáneas de dos o más alimentadores de distribución de tipo aéreo incluyen líneas multicircuito, líneas que comparten el mismo derecho de vía, maniobras u enlaces de la red de media tensión y por tormentas eléctricas.
3. Las fallas simultáneas pueden causar una mala operación de los elementos de sobrecorriente de tiempo del relé del transformador (42015) del lado de baja tensión.
4. La protección contra fallas simultáneas previene la mala operación del interruptor del lado baja tensión del transformador. Este esquema mejora la calidad del servicio, pues evitan interrupciones innecesarias en el suministro de energía de los alimentadores que no registran falla.
Contacto
Ing. Eduardo Fco. Rosales Calvario
eduardo.rosales@siemens.com
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