Diseño de un sistema de protecciones de sistemas de potencia

DISEÑO DE UN SISTEMA DE PROTECCIONES DE SISTEMAS DE POTENCIA



CORPOELEC, en aras de mejorar la confiabilidad del sistema eléctrico nacional, ha decidido adquirir un generador de 400 MVA, para suplir las necesidades de unos clientes en específico, conformando en el sistema de potencia en el diagrama unifilar de la figura. El sistema va a ser independiente al sistema eléctrico nacional.No obstante, se está en la etapa de realizar las especificaciones técnicas generales del proyecto, y se remite dicho diagrama al personal de protecciones de la empresa, para que establezca los requerimientos en cuanto protección se refiere. Se pide el apoyo para realizar lo siguiente:

1. Recomendar el arreglo y diagrama unifilar de las subestaciones 1, 2, 3, 4. Explique
2. Establecerlas zonas de protección necesarias en que se debe dividir el sistema de potencia.
3. Establecer el punto de ubicación de los interruptores de potencia y especificar cuantas bobinas de apertura debe tener cada uno. Cuantificar los interruptores de potencia necesarios.
4. Establecer y ubicar los transformadores de medida. Realizar las especificaciones generales de estos transformadores enfunción a las disposiciones IEC y ANSI. Definir cuantos devanados debe tener cada transformador de corriente y cada transformador de potencial. Cuantificar el número de transformadores de medida a comprar.
5. Establecer el diagrama unifilar de las protecciones necesarias por cada elemento del sistema de potencia. Funciones de protección y periféricos.
6. Establecer los criterios deajustes de cada una de las funciones de protección establecidas en el item anterior.
7. Dar recomendaciones sobre la coordinación de protecciones que debe haber, para orientar al grupo de ingeniería al momento de realizar la coordinación detallada del sistema eléctrico de potencia.

1. Arreglo de las Subestaciones 1, 2, 3 y 4.
1.1 Subestación 1.
La Subestación No. 1 es un patio dedistribución el cual se encuentra generalmente ubicado en las inmediaciones de la central de generación eléctrica, en este caso, donde se encuentra el generador No. 1 de 400 MVA. El arreglo recomendado para esta subestación sería el de Interruptor y Medio, tal como se muestra en la Figura 1. La experiencia en sistemas de transmisión indica que esta configuración es la más usada para patios de distribución anivel de 400 kV. Nótese que esta configuración prevé equipamiento para una futura planta de generación.

Figura 1. Subestación 1, Patio de Distribución a 400 kV

1.2 Subestaciones 2 y 3.
La Subestación 2, conjuntamente con la subestación 3, se puede considerar que son parte de una misma subestación, con dos patios a dos niveles de tensión distintos. (400 kV y 34.5 kV). La configuraciónrecomendada para el patio de 400 kV es la de doble barra con Interruptor y Medio, la más usada para este nivel de tensión. Para el patio de 34.5 kV se recomienda un esquema de barra simple, debido a que la única alimentación a nivel de 34.5 kV proviene desde el transformador 400/34.5 kV. No se justificaría económicamente instalar un esquema de doble barra, ni un acoplador de barra. Las figuras 2 y 3muestran los arreglos sugeridos para las subestaciones 2 y 3.

Figura 2. Subestación 2, Patio a 400 kV

Figura 3. Subestación 3, Patio de Distribución a 34.5 kV

1.3 Subestación 4.
Para la Subestación 4 se recomienda un arreglo de doble barra con doble interruptor, tal como se muestra en la figura 4. Esto se debe a que la carga manejada es importante (170 MVA). Esta configuración garantizaalta confiabilidad operativa. Sin embargo, si se tiene planificado una expansión de la subestación para alimentar cargas futuras, se recomienda evaluar un esquema de interruptor y medio.

Figura 4. Subestación 4, Patio a 400 kV

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2. Zonas de protección necesarias en que se debe dividir el sistema de potencia
El sistema de potencia en...