ekorRPci
UNIDADES DE PROTECCIÓN,
MEDIDA Y CONTROL
Instrucciones Generales
LIB 27.04.2009 IG-157-ES versión 03Ormazabal, a fin de proporcionar un nivel de protección aceptable para las personas y los bienes, y teniendo en consideración las recomendaciones medioambientales aplicables al respeto, desarrolla y construye sus productos de acuerdo con el principio de seguridad integrada, basado en los siguientes criterios:
Eliminación de los peligros siempre que sea posible.
Cuando esto no sea técnica ni económicamente factible, incorporación de las protecciones adecuadas en el propio equipo.
Comunicación de los riesgos remanentes para facilitar la concepción de los procedimientos operativos que prevengan dichos riesgos, la formación del personal de operación que los realice y el uso de los medios de protección personal pertinentes.
Utilización de materiales reciclables y establecimiento de procedimientos para el tratamiento de los equipos y sus componentes, de modo que una vez alcanzado el fin de su vida útil, sean convenientemente manipulados, respetando, en la medida de lo posible, la normativa ambiental establecida por los organismos competentes. En consecuencia, en el equipo al que se refiere este manual, y/o en sus proximidades, se tendrá en cuenta lo especificado en el apartado 11.2 de la futura norma IEC 62271-1. Asimismo, únicamente podrá trabajar personal con la debida preparación y
supervisión, de acuerdo con lo establecido en la Norma UNE-EN 50110-1 sobre seguridad en instalaciones eléctricas y la Norma UNE-EN 50110-2 aplicable a todo tipo de actividad realizada en, con o cerca de una instalación eléctrica. Dicho personal deberá estar plenamente familiarizado con las instrucciones y advertencias contenidas en este manual y con aquellas otras de orden general derivadas de la legislación vigente que le sean aplicables (MIE-RAT, LEY 31/1995, de 8 de noviembre sobre la prevención de riesgos laborales. BOE nº 269, de 10 de noviembre, y su actualización según R.D. 54/2003).
Lo anterior debe ser cuidadosamente tenido en consideración, porque el funcionamiento correcto y seguro de este equipo depende no solo de su diseño, sino de circunstancias en general fuera del alcance y ajenas a la responsabilidad del fabricante, en particular de que:
El transporte y la manipulación del equipo, desde la salida de fábrica hasta el lugar de instalación, sean adecuadamente realizados.
Cualquier almacenamiento intermedio se realice en condiciones que no alteren o deterioren las características del conjunto, o sus partes esenciales.
Las condiciones de servicio sean compatibles con las características asignadas del equipo.
Las maniobras y operaciones de explotación sean realizadas estrictamente según las instrucciones del manual, y con una clara comprensión de los principios de operación y seguridad que le sean aplicables.
El mantenimiento se realice de forma adecuada, teniendo en cuenta las condiciones reales de servicio y las ambientales en el lugar de la instalación.
Por ello, el fabricante no se hace responsable de ningún daño indirecto importante resultante de cualquier violación de la garantía, bajo cualquier jurisdicción, incluyendo la pérdida de beneficios, tiempos de inactividad, gastos de reparaciones o sustitución de materiales.
Garantía
El fabricante garantiza este producto contra cualquier defecto de los materiales y funcionamiento durante el periodo contractual. Si se detecta cualquier defecto, el fabricante podrá optar por reparar o reemplazar el equipo. La manipulación de manera inapropiada del equipo, así como la reparación por parte del usuario se considerará como una violación de la garantía. Marcas registradas y Copyrights
Todos los nombres de marcas registradas citados en este documento son propiedad de sus respectivos propietarios. La propiedad intelectual de este manual pertenece al fabricante.
Debido a la constante evolución de las normas y los nuevos diseños, las características de los elementos contenidos en estas instrucciones están sujetas a cambios sin previo aviso.
Estas características, así como la disponibilidad de los materiales, solo tienen validez bajo la confirmación del Departamento Técnico - Comercial de Ormazabal.
ÍNDICE
1. DESCRIPCIÓN GENERAL ... 6
1.1. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES GENERALES ... 7
1.2. PARTES DE LA UNIDAD... 8
1.2.1. Relé Electrónico... 9
1.2.2. Sensores de Intensidad ... 9
1.2.3. Disparador Biestable y Bobina de Disparo ... 10
1.3. COMUNICACIONES Y SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN ... 10
2. APLICACIONES... 12
2.1. CENTROS DE TRANSFORMACIÓN Y DE REPARTO TELECONTROLADOS... 12
2.2. REENGANCHE AUTOMÁTICO DE LÍNEAS ... 13
2.3. PROTECCIÓN DE LÍNEA CON INTERRUPTOR AUTOMÁTICO ... 13
2.4. PROTECCIÓN DE TRANSFORMADOR... 15
2.5. TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA ... 16
2.6. DETECCIÓN DE FASE CON CONTACTO A TIERRA ... 16
2.7. ENCLAVAMIENTOS ... 17
2.7.1. Prevención de Puesta a Tierra... 17
2.7.2. Bloqueo del Cierre con Tensión de Retorno ... 17
3. FUNCIONES DE PROTECCIÓN... 18
3.1. SOBREINTENSIDAD ... 18
3.2. ULTRASENSIBLE DE TIERRA... 21
4. FUNCIONES DE DETECCIÓN, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL... 22
4.1. REENGANCHADOR ... 22
4.2. PRESENCIA / AUSENCIA DE TENSIÓN ... 23
4.3. CONTROL DEL INTERRUPTOR ... 24
5. FUNCIONES DE MEDIDA ... 26
5.1. INTENSIDAD ... 26
5.2. TENSIÓN ... 26
6. SENSORES ... 26
6.1. SENSORES DE INTENSIDAD ... 26
6.1.1. Características Funcionales de los Sensores de Intensidad... 27
6.1.2. Conexionado Suma Vectorial/Homopolar ... 28
6.2. SENSORES DE TENSIÓN ... 30 7. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ... 31 7.1. VALORES NOMINALES ... 31 7.2. DISEÑO MECÁNICO ... 31 7.3. ENSAYOS DE AISLAMIENTO ... 31 7.4. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA ... 31 7.5. ENSAYOS CLIMÁTICOS ... 32 7.6. ENSAYOS MECÁNICOS ... 32 7.7. ENSAYOS DE POTENCIA ... 32 7.8. CONFORMIDAD CE ... 32
8. MODELOS DE PROTECCIÓN, MEDIDA Y CONTROL... 33
8.1. DESCRIPCIÓN MODELOS VS FUNCIONES ... 33
8.2. CONFIGURADOR DE RELÉS... 35
8.3. UNIDADES EKORPGCI ... 36
8.3.1. Descripción Funcional ... 36
8.3.2. Definición de Entradas / Salidas ... 37
8.3.3. Características Técnicas ... 39
8.3.4. Instalación en Celda... 41
8.3.5. Esquema Eléctrico ekorRPGci ... 42
8.3.6. Instalación de Toroidales ... 43
8.4. UNIDADES EKORRPTCI ... 47
8.4.1. Descripción Funcional... 47
8.4.2. Definición de Entradas/Salidas ... 47
8.4.3. Características Técnicas... 48
8.4.4. Instalación en Celda... 52
8.4.5. Esquema Eléctrico ekorRPTci ... 53
8.4.6. Instalación de Toroidales ... 54
8.4.7. Comprobación y Mantenimiento ... 54
9. AJUSTES Y MANEJO DE MENÚS... 56
9.1. TECLADO Y DISPLAY ALFANUMÉRICO... 56
9.2. VISUALIZACIÓN ... 57
9.3. AJUSTE DE PARÁMETROS ... 59
9.3.1. Parámetros de Protección... 59
9.3.2. Menú de Ajuste de Parámetros... 60
9.4. RECONOCIMIENTO DE DISPARO ... 64
9.5. CÓDIGOS DE ERROR ... 65
9.6. CÓDIGOS DE REENGANCHADOR ... 65
9.7. MAPA DE MENÚS (ACCESO RÁPIDO) ... 66
10. COMUNICACIONES ... 67
10.1.MEDIO FÍSICO: RS 485 Y FIBRA ÓPTICA ... 67
10.2.PROTOCOLO MODBUS ... 67
10.2.1. Funciones Lectura/Escritura ... 68
10.2.2. Escritura de Registro con Password ... 69
10.2.3. Generación del CRC ... 69
10.2.4. Mapa de Registros ... 70
10.3.PROTOCOLO PROCOME ... 74
10.3.1. Nivel de Enlace ... 74
1. DESCRIPCIÓN GENERAL
La gama de unidades de protección, medida y control ekorRPci agrupa toda una familia de diferentes equipos que, en función del modelo, pueden llegar a incorporar, además de las funciones de protección de sobreintensidad, otras de control local, telemando, medida de parámetros eléctricos, presencia y ausencia de tensión, automatismos, reenganchador, desequilibrio de fases, acumulación del valor de intensidad cortada, etc., relacionadas con las necesidades actuales y futuras de automatización, control y protección de los Centros de Transformación y Distribución.
Las unidades ekorRPci disponen de salidas que permiten tanto de forma local como remota, la apertura y el cierre del interruptor de la celda donde van instalados y de entradas que reciben el estado en el que se encuentra dicho interruptor.
Su utilización en los sistemas de celdas CGMCOSMOS, CGM-CGC y CGM.3 de Ormazabal, configuran productos específicos para las diversas necesidades de las diferentes instalaciones.
Las unidades de protección, medida y control ekorRPci han sido diseñadas para responder a los requisitos de las normas y recomendaciones, nacionales e internacionales, que se aplican a cada una de las partes que integran la unidad:
UNE-EN 60255, UNE-EN 61000, UNE-EN 62271-200, UNE-EN 60068, UNE-EN 60044, IEC 60255, IEC 61000, IEC 62271-200, IEC 60068, IEC 60044
Las unidades ekorRPci, concebidas para su integración en celda, presentan además las siguientes ventajas respecto a los sistemas convencionales:
Reducen la manipulación de interconexiones en el momento de la instalación de la celda. La única conexión necesaria se reduce a los cables de MT.
Simplifican los cajones de control instalados sobre las celdas.
Los sensores de tensión e intensidad van instalados en los pasatapas de la celda. Eliminan la posibilidad de errores de cableado e instalación y, por lo tanto, el tiempo de
puesta en marcha.
Se instalan, ajustan y comprueban todas las unidades en fábrica, realizándose una comprobación unitaria completa de cada equipo (relé + control + sensores) antes de su instalación. Las pruebas finales de la unidad se realizan con el equipo integrado en la celda, antes de su suministro.
Protegen un amplio rango de potencias con el mismo modelo (ej.: ekorRPG-2002B desde 160 kVA hasta 15 MVA, en celdas del sistema CGMCOSMOS).
1.1. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES GENERALES
Todos los relés de las unidades ekorRPci incorporan un microprocesador para el tratamiento de las señales de los sensores de medida. Procesan las medidas de tensión e intensidad eliminando la influencia de fenómenos transitorios, y calculan las magnitudes necesarias para realizar las funciones de protección, presencia
y ausencia de tensión, automatismos, etc. Al mismo tiempo, se determinan los valores eficaces de las medidas eléctricas que informan del valor instantáneo de dichos parámetros de la instalación.
Disponen de un teclado para visualizar, ajustar y operar de manera local la unidad, así como puertos de comunicación para poderlo hacer también mediante un ordenador, bien sea de forma local o remota. Su diseño es ergonómico de modo que la utilización de los diferentes menús sea intuitiva.
La medida de intensidad se realiza mediante unos sensores de intensidad de alta relación de transformación, lo que permite que el rango de potencias que se pueden proteger con el mismo equipo sea muy amplio. Estos transformadores, o sensores de intensidad, mantienen la clase de precisión en todo su rango nominal. La detección de la tensión se realiza captando la señal mediante un divisor capacitivo incorporado en el propio pasatapas de la celda.
El interface local a través de menús, proporciona además de valores instantáneos de la medida de intensidad de cada fase e intensidad homopolar, los parámetros de ajuste, unidad que ha disparado, ya sea la de fase o tierra, número total de disparos, parámetros de detección de tensión, etc., también accesibles mediante los puertos de comunicación.
Desde el punto de vista de mantenimiento, las unidades ekorRPci presentan una serie de facilidades, que reducen el tiempo y la posibilidad de errores en las tareas de prueba y reposición. Entre las principales características destacan unos toroidales de gran diámetro instalados en los pasatapas de la celda, pletina de test incorporada en los toroidales para facilitar su comprobación, borneros accesibles para pruebas mediante inyección de intensidad, así como para comprobar las entradas y salidas del relé. De este modo, la unidad permite una comprobación completa.
1.2. PARTES DE LA UNIDAD
Las partes que integran la unidad de protección, medida y control ekorRPci son el relé electrónico, los sensores de tensión e intensidad, los circuitos auxiliares (bornero y cableado), el disparador biestable y la bobina de disparo.
Figura 1.1: Ejemplo de instalación de unidad ekorRPGci en celdas de interruptor automático
1.2.1. Relé Electrónico
El relé electrónico dispone de teclas y display para realizar el ajuste y visualizar los parámetros de protección, medida y control. Incluye un precinto en la tecla <<SET>> de modo que una vez realizados los ajustes, estos no se puedan modificar, salvo rotura del precinto.
Los disparos de la protección quedan registrados en el display con los siguientes parámetros: motivo del disparo, el valor de la intensidad de defecto, el tiempo de disparo y la hora y la fecha en la que ha sucedido el evento. También se indican de forma permanente errores de la unidad.
La indicación “On” se activa cuando el equipo recibe energía de una fuente exterior. En esta situación, la unidad está operativa para realizar las funciones de protección.
Las señales analógicas de tensión e intensidad son acondicionadas internamente mediante pequeños transformadores muy precisos que aíslan los circuitos electrónicos del resto de la instalación.
El equipo dispone de dos puertos de comunicaciones, uno en el frontal para configuración local (RS232), y otro, en la parte posterior, para telecontrol (RS485). Opcionalmente, puede disponer de un segundo puerto trasero de F.O. Los protocolos de comunicación estándar para todos los modelos son MODBUS y PROCOME.
1.2.2. Sensores de Intensidad
Los sensores de intensidad son transformadores toroidales de relación 300/1 A o 1000/1 A, dependiendo de los modelos. Su rango de actuación es el mismo que el de la aparamenta donde están instalados. Estos toroidales van instalados desde fábrica en los pasatapas de las celdas, lo que simplifica notablemente el montaje y conexionado en campo. De este modo, una vez se conectan los cables de MT a la celda, quedaría operativa la protección de la instalación. Los errores de instalación de los sensores, debido a las mallas de tierra, polaridades, etc., se eliminan al ir instalados y comprobados directamente de fábrica.
El diámetro interior de los toroidales es 82 mm, por lo que se pueden utilizar en cables de hasta 400 mm2 sin ningún inconveniente y sin problemas para realizar pruebas de
mantenimiento posteriormente.
Todos los sensores de intensidad tienen una protección integrada contra apertura de los circuitos secundarios, que evita que aparezcan sobretensiones.
Sensores de intensidad
1.2.3. Disparador Biestable y Bobina de Disparo
El disparador biestable es un actuador electromecánico que está integrado en el mecanismo de maniobra del interruptor. Este disparador es el que actúa sobre el interruptor, cuando se da un disparo de la protección. Se caracteriza por la baja energía de actuación que necesita para realizar el disparo. Esta energía se entrega en forma de pulsos para asegurar la apertura del interruptor.
La ejecución de las maniobras ordenadas por las salidas que disponen las unidades ekorRPci, se realizan mediante las
bobinas de disparo convencionales. De este modo se consigue un sistema de actuación redundante otorgando mayor fiabilidad al sistema.
1.3. COMUNICACIONES Y SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN
Todos los relés de las unidades ekorRPci disponen de dos puertos de comunicación serie. El puerto frontal, estándar RS232 se utiliza para configuración local de parámetros mediante el programa ekorSOFT[1]. El posterior es RS485 y su uso es para telecontrol. Esta conexión
para telecontrol se dispone para cable par trenzado y, opcionalmente, para fibra óptica. Los protocolos de comunicación estándar que se implementan en todos los equipos son MODBUS en modo transmisión RTU (binario) y PROCOME, pudiéndose implementar otros protocolos específicos dependiendo de la aplicación.
El programa de configuración ekorSOFT tiene cuatro modos de funcionamiento principales: Visualización: se presenta el estado de la unidad,
incluyéndose las medidas eléctricas, los ajustes configurados en ese momento, fecha y hora.
Ajustes de Usuario: se habilita el cambio de parámetros de protección o paso de falta.
Históricos: se visualizan los parámetros de la última y anteúltima falta detectada, así como el número total de disparos realizados por la unidad de protección o de faltas detectadas por la unidad correspondiente de control integrado.
Modo Test: se permite generar la información de entradas/salidas a la unidad, sin interacción eléctrica directa a los regleteros frontera con la aparamenta, para que pueda ser transmitida al puesto de control sin necesidad de corte del suministro.
Los requerimientos mínimos del sistema para la instalación y ejecución del software ekorSOFT son los siguientes:
Procesador: Pentium II Memoria RAM: 32 Mb
Sistema Operativo: MS WINDOWS Unidad de lectura de CD-ROM / DVD Puerto serie RS-232
2. APLICACIONES
2.1. CENTROS DE TRANSFORMACIÓN Y DE REPARTO TELECONTROLADOS
Las unidades de protección, medida y control ekorRPci, permiten realizar aplicaciones de telecontrol de los Centros de Transformación y de Reparto, implementando el control y la supervisión de cada interruptor, mediante las unidades asociadas a cada posición.
La utilización de un terminal de telecontrol y unidades ekorRPci, permiten visualizar y operar cada posición de forma remota, gracias a las entradas y salidas que dispone para tal efecto.
CENTRO DE REPARTO TELECONTROLADO
ALIMENTACIÓN
COMUNICACIONES
ARMARIO DE TELECONTROL +
Las unidades que incluyen esta función de telecontrol son:
Sistemas CGMCOSMOS / CGM-CGC / CGM.3
Unidad Tipo de celda Intensidad nominal máxima
ekorRPT Interruptor combinado con fusibles 250 A
ekorRPG Interruptor automático 630 A
Las aplicaciones de telecontrol se complementan con la unidad de control integrado ekorRCI asociada a las funciones de línea (ver documento IG-158 de Ormazabal).
2.2. REENGANCHE AUTOMÁTICO DE LÍNEAS
La función reenganchador realiza el reenganche automático de líneas, una vez que la unidad de protección, ha dado la orden de disparo y se ha ejecutado la apertura del interruptor.
Siempre va asociado a celdas con interruptor automático, modelo CGMCOSMOS-V, CGM-CMP-V o CGM.3-V, en función del sistema elegido.
Las unidades de protección con reenganchador automático presentan una serie de ventajas frente a las protecciones sin reenganche:
Reducen el tiempo de interrupción del suministro eléctrico.
Evitan la necesidad de restablecer localmente el servicio en centros sin telemando, para faltas transitorias.
Reducen el tiempo de falta, mediante la combinación de disparos rápidos del interruptor y reenganches automáticos, lo que hace que los daños provocados por la falta sean menores y se generen un menor número de faltas permanentes derivadas de faltas transitorias.
La unidad que incluye esta función es:
Sistemas CGMCOSMOS / CGM-CGC / CGM.3
Unidad Tipo de celda Intensidad nominal máxima
ekorRPG Interruptor automático 630 A
2.3. PROTECCIÓN DE LÍNEA CON INTERRUPTOR AUTOMÁTICO
La protección de línea tiene como cometido aislar dicha parte de la red en caso de defecto, sin que afecte al resto de líneas. De forma general, cubre todos los defectos que se originan entre la Subestación, Centro de Transformación o Centro de Reparto, y los puntos de consumo.
Los tipos de defectos que aparecen en estas zonas de la red dependen principalmente de la naturaleza de la línea, cable o línea aérea, y del régimen de neutro.
En las redes con líneas aéreas, la mayoría de los defectos son transitorios por lo que muchos reenganches de línea son efectivos; en estos casos se utiliza la función reenganchador, asociada a interruptores automáticos.
Este no es el caso de los cables subterráneos donde los defectos suelen ser permanentes. Por otro lado, en líneas aéreas los defectos entre fase y tierra, cuando la resistividad del terreno es muy elevada, las corrientes homopolares de defecto son de muy bajo valor. En estos casos es necesaria la detección de intensidad de neutro “ultrasensible”.
Los cables subterráneos presentan el inconveniente de la capacidad a tierra, que hace que los defectos monofásicos incluyan corrientes capacitivas. Este fenómeno dificulta en gran medida su correcta detección en las redes de neutro aislado o compensado, siendo necesario el uso de direccionalidad.
La protección de líneas se acomete principalmente por las siguientes funciones: 50 Instantáneo de fase. Protege contra cortocircuitos entre fases.
51 Sobrecarga de fase. Protege contra sobrecargas excesivas que pueden deteriorar la instalación.
50N Instantáneo de tierra. Protege contra cortocircuitos de fase a tierra.
51N Fuga a tierra. Protege contra defectos altamente resistivos entre fase y tierra. 50Ns Instantáneo ultrasensible de tierra. Protege contra cortocircuitos de fase a
tierra de muy bajo valor.
51Ns Ultrasensible de fuga a tierra. Protege contra defectos altamente resistivos entre fase y tierra, de muy bajo valor.
79 Reenganchador. Posibilita el reenganche automático de líneas.
La unidad que aporta las funciones anteriormente indicadas es:
Sistemas CGMCOSMOS / CGM-CGC / CGM.3
Unidad Tipo de celda Intensidad nominal máxima
2.4. PROTECCIÓN DE TRANSFORMADOR
Los transformadores de distribución requieren de varias funciones de protección. Su elección depende principalmente de la potencia y el nivel de responsabilidad que tiene en la instalación. A título orientativo, las funciones de protección que se deben implementar para proteger transformadores de distribución con potencias comprendidas entre 160 kVA y 2 MVA son las siguientes.
50 Instantáneo de Fase. Protege contra cortocircuitos entre fases en el circuito primario, o cortocircuitos de elevado valor entre fases en el lado secundario. Esta función la realizan los fusibles cuando la celda de protección no incluye un interruptor automático.
51 Sobrecarga de Fase. Protege contra sobrecargas excesivas que pueden deteriorar el transformador, o cortocircuitos de varias espiras del devanado primario.
50N Instantáneo de Tierra. Protege contra cortocircuitos de fase a tierra o al devanado secundario, desde los devanados e interconexiones en el primario.
51N Fuga a Tierra. Protege contra defectos altamente resistivos desde el primario a tierra o al secundario.
49T Termómetro. Protege contra temperatura excesiva del transformador. Las unidades de protección mediante las que se implementan las funciones anteriormente indicadas son:
Sistema CGMCOSMOS Sistema CGM-CGC /
CGM.3
Unidad Tipo de celda Rango de potencias a proteger
Rango de potencias a proteger
ekorRPT Interruptor combinado con fusibles 50 kVA...2000 kVA 50 kVA...1250 kVA ekorRPG Interruptor automático 50 kVA...15 MVA 50 kVA...25 MVA
2.5. TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA
La transferencia automática de líneas con interruptores automáticos minimiza los cortes de suministro de energía eléctrica, en cargas alimentadas mediante Centro de Transformación o Centro de Reparto con más de una línea de entrada, mejorando, de este modo, la continuidad de servicio.
En condiciones normales, con tensión en las dos posibles líneas de entrada, permanecerá cerrado el interruptor seleccionado como preferente, y abierto el interruptor de reserva. Una caída de tensión en la línea preferente provocará la apertura del interruptor de esa línea y el posterior cierre del interruptor de reserva. Una vez restablecida la normalidad en la línea preferente, se puede realizar el ciclo inverso, devolviendo el sistema a su estado inicial.
2.6. DETECCIÓN DE FASE CON CONTACTO A TIERRA
En redes con neutro aislado o compensado, las corrientes de defecto son de muy bajo valor. Ante un defecto en un sistema de este tipo, la corriente de defecto puede no llegar a superar el umbral tarado para la protección de sobreintensidad y, por tanto, no detectarse dicho defecto.
Se utiliza una lógica programada para detectar este tipo de defectos, analizando la tensión de la instalación además de la corriente.
2.7. ENCLAVAMIENTOS
2.7.1. Prevención de Puesta a Tierra
El enclavamiento de prevención de puesta a tierra no permite conectar el seccionador de tierra de la celda, cuando se detecta que existe tensión en la línea.
Esta tensión se detecta a través de la captación de presencia/ausencia de tensión de la unidad de control integrado y permite activar un enclavamiento electromecánico, asociado a la maniobra.
2.7.2. Bloqueo del Cierre con Tensión de Retorno
Mediante esta funcionalidad se puede evitar todo intento de cierre, cuando se detecta tensión de retorno en la salida de línea. Adicionalmente, se puede condicionar los intentos de reenganche a la presencia de tensión en la línea.
3. FUNCIONES DE PROTECCIÓN
3.1. SOBREINTENSIDAD
Las unidades disponen de una función de sobreintensidad para cada una de las fases (3 x 50-51) y, según modelo, pueden disponer de otra para tierra (50N-51N). Las curvas de protección implementadas, son las recogidas en la normativa IEC 60255.
Las funciones de sobreintensidad que puede llegar a realizar, en función del modelo, son las siguientes:
Protección multicurva de sobrecarga para fases (51). Protección de defectos multicurva entre fase y tierra (51N).
Protección de cortocircuito (instantáneo) a tiempo definido entre fases (50).
Protección de cortocircuito (instantáneo) a tiempo definido entre fase y tierra (50N). El significado de los parámetros de las curvas para los ajustes de fase es:
t(s) Tiempo de disparo teórico para una falta que evolucione con valor de intensidad
constante.
I Intensidad real circulando por la fase de mayor amplitud. In Intensidad nominal de ajuste.
I> Incremento de sobrecarga admisible. K Factor de curva.
I>> Factor de intensidad de cortocircuito (instantáneo). T>> Tiempo de retardo de cortocircuito (instantáneo).
Valor de intensidad de arranque de las curvas NI, MI, y EI = 1.1x In x I> Valor de intensidad de arranque de la curva DT = 1.0 x In x I>
Valor de intensidad de arranque de instantáneo = In x I> x I>>
Para el caso de los ajustes de tierra, los parámetros son similares a los de fase. A continuación se detallan cada uno de ellos.
to(s) Tiempo de disparo teórico para una falta a tierra que evolucione con valor de
intensidad I0 constante.
Io Intensidad real circulando a tierra.
In Intensidad nominal de ajuste de fase.
Io> Factor de fuga a tierra admisible respecto a la fase.
Ko Factor de curva.
Io>> Factor de intensidad de cortocircuito (instantáneo).
To>> Tiempo de retardo de cortocircuito (instantáneo).
Valor de intensidad de arranque de las curvas NI, MI, y EI = 1,1x In x Io>
Valor de intensidad de arranque de la curva DT = 1,0 x In x Io> Valor de intensidad de arranque de instantáneo = In x Io> x Io>>
1 * * 14 . 0 ) ( 0.02 I In I K s t Temporización de fase: 1 * * 14 . 0 ) ( 0.02 0 0 0 0 I In I K s t Temporización de tierra: Temporización de fase: Temporización de tierra: 1 * * 5 . 13 ) ( 1 I In I K s t 1 * * 5 . 13 ) ( 1 0 0 0 0 I In I K s t
Temporización de fase: Temporización de tierra: 1 * * 80 ) ( 2 I In I K s t 1 * * 80 ) ( 2 0 0 0 0 I In I K s t Temporización de fase: K s t( )5* Temporización de tierra: 0 0(s) 5*K t
3.2. ULTRASENSIBLE DE TIERRA
Este tipo de protección corresponde a un caso particular de las protecciones de sobreintensidad. Se utiliza principalmente en redes con neutro aislado o compensado, donde la intensidad de defecto entre fase y tierra tiene un valor dependiente del valor de capacidad de los cables del sistema y del punto donde se produce. Así, de forma general en instalaciones de clientes en Media Tensión con tramos de cables cortos, es suficiente con determinar un umbral mínimo de intensidad homopolar a partir del cual debe disparar la protección.
La protección ultrasensible también se utiliza en terrenos son muy resistivos, por ser los valores de defecto a tierra de muy bajo valor.
La detección de la intensidad que circula por tierra se realiza con un toroidal que abarca las tres fases. De este modo, la medida se independiza de la intensidad de las fases evitando los errores de los transformadores de medida de fase. Como norma general, se debe utilizar este tipo de protección siempre que la intensidad que se ajuste de tierra sea inferior al 10% de la nominal de fase (p. ej.: para 400 A nominales de fase con faltas a tierra inferiores a 40 A).
Por otro lado, en el caso de tramos de cables largos, como es el caso general de las líneas, es necesario discriminar el defecto identificando su sentido (direccional). Si no se tiene en cuenta la dirección de la intensidad homopolar, se pueden realizar disparos por intensidades capacitivas aportadas por las otras líneas, sin ser realmente la línea en defecto.
Las curvas de que se dispone son: normalmente inversa (NI), muy inversa (MI),
extremadamente inversa (EI) y tiempo definido (DT).
Los parámetros de ajuste son los mismos que en las funciones de sobreintensidad de defectos a tierra (apartado §3.1 Sobreintensidad), con la salvedad de que el factor Io> se
substituye por el valor directamente en amperios Ig. Así, este parámetro se puede ajustar a
valores muy bajos de intensidad de tierra, independiente de la intensidad de ajuste de fase.
Valor de intensidad de arranque de las curvas NI, MI, y EI = 1,1x Ig Valor de intensidad de arranque de la curva DT = Ig
Valor de intensidad de arranque de instantáneo = Ig x Io>>
Toroidal homopolar Sensores de tensión e intensidad
4. FUNCIONES DE DETECCIÓN, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL
4.1. REENGANCHADOR
La función reenganchador se implementa en las unidades ekorRPGci
,
utilizadas en celdas CGMCOSMOS-V, CGM-CMP-V y CGM.3-V, permitiendo el reenganche automático de líneas, una vez que alguna de las unidades de protección ha dado la orden de disparo y se ha ejecutado la apertura del interruptor.Esta función se utiliza principalmente en líneas aéreas, donde gran parte de los defectos suelen ser transitorios (establecimiento del arco eléctrico por el acercamiento de dos conductores debido al viento, caída de árbol sobre las líneas, etc.). Las faltas transitorias pueden ser despejadas por una desenergización momentánea de la línea. Una vez transcurrido un tiempo lo suficientemente largo para desionizar el aire, la probabilidad de que no se vuelva a reproducir el defecto cuando se restablece la tensión, es muy alta.
El reenganchador implementado en la unidad de protección, medida y control
ekorRPGci es un reenganchador tripolar, con reenganche simultáneo para las tres fases. El
reenganchador puede efectuar hasta cuatro intentos de reenganche y para cada uno de ellos, permite definir un “Tiempo de reenganche“, T1R a T4R , diferente.
El ciclo de reenganche comienza cuando, estando el reenganchador activado, se da un disparo de la protección. En estas condiciones, el relé espera el tiempo de primer reenganche y ordena el cierre del interruptor.
Cuando se cierra el interruptor, se comienza a temporizar el tiempo de bloqueo. Si después del cierre del interruptor la falta no permanece, una vez finalizada la temporización del tiempo de bloqueo, se considera que el reenganche ha tenido éxito. Cualquier disparo posterior, se considera causado por un nuevo defecto y se temporizará de nuevo el tiempo de primer reenganche.
Si tras el primer cierre del interruptor, vuelve a darse un disparo antes de pasar el tiempo de bloqueo, se considera provocado por el mismo defecto, lo que hará que la función temporice el tiempo de segundo reenganche.
La lógica explicada en el párrafo anterior seguirá aplicándose hasta agotar el número de reenganches configurados, momento en el cual se pasará a la condición de disparo definitivo, por haber agotado el número de reenganches, lo que significa que la falta es permanente.
Los parámetros de ajuste de la función reenganchador son: “79_h”: función reenganchador habilitada o deshabilitada.
“Tiempo de reenganche”, T1R a T4R: tiempo que transcurre desde el disparo de la
protección, hasta que se da la orden del reenganche. Para cada una de las órdenes de reenganche, de la primera a la cuarta, permite definir una temporización diferente T1R
a T4R. Si alguno de los tiempos de reenganche es igual a cero, el reenganchador
reconocerá que no dispone de ese ciclo de reenganche ni ninguno posterior, a pesar de estar configurada la temporización siguiente.
Por ejemplo, un reenganchador con tiempos configurados a T 1R = 0,3, T 2R = 15, T 3R = 0
El parámetro de “Tiempo de bloqueo (Tb)”, define el tiempo transcurrido desde que el reenganchador da la orden de cierre hasta que queda en disposición de comenzar un nuevo ciclo. Si en ese tiempo se produce un disparo comienza el proceso del siguiente reenganche. Si se ha llegado al número de reenganches máximo acaba la secuencia del reenganchador (disparo definitivo).
El parámetro de “Tiempo de bloqueo tras cierre manual (Tbm)”, se define como el tiempo que espera el reenganchador para pasar a la condición de reposo tras un cierre manual, ya sea local o remoto. De producirse un disparo en este periodo, el reenganchador pasará a señalizar disparo definitivo, por cierre manual contra cortocircuito.
“Unidad de protección a reenganchar”: En la función reenganchador, podrá configurarse las unidades de protección ante las que tiene que iniciar un ciclo de reenganche y cuáles son las unidades que no provocan un reenganche automático de línea.
Los parámetros de ajuste se muestran en la siguiente tabla:
Ajustes Variable Rango
Activar / Desactivar función reenganchador 79_h ON / OFF 0= sin reenganches
Tiempo del primer reenganche T1R
0,1 a 999,9 s (paso 0,1) 0= fin reenganches Tiempo del segundo reenganche T2R
15,0 a 999,9 s (paso 0,1) 0= fin reenganches
Tiempo del tercer reenganche T3R
60,0 a 999,9 s (paso 0,1) 0= fin reenganches
Tiempo del cuarto reenganche T4R
180,0 a 999,9 s (paso 0,1)
Tiempo de bloqueo Tb 0,1 a 999,9 s (paso 0,1)
Tiempo de bloqueo tras cierre manual Tbm 0,1 a 999,9 s (paso 0,1) R50 Reenganche por unidad 50: ON / OFF R51 Reenganche por unidad 51: ON / OFF R50N Reenganche por unidad 50N: ON / OFF Unidad de protección a reenganchar
R51N Reenganche por unidad 51N: ON / OFF
4.2. PRESENCIA / AUSENCIA DE TENSIÓN
Esta función permite la detección de presencia o ausencia de tensión en líneas donde están instaladas las unidades ekorRPci. La medida se realiza por medio del acoplo capacitivo de los pasatapas de las celdas. De este modo, no necesita utilizar los sistemas convencionales de transformadores de tensión. Además, presenta la ventaja de detectar la tensión en la propia línea y no utilizar la BT de servicios auxiliares que puede inducir a errores en la indicación.
Las unidades ekorRPci detectan de forma individualizada la presencia o ausencia de tensión en cada una de las fases de la línea. Para ello dispone de tres señales de entrada, una por fase.
Las unidades ekorRPci determinan presencia de tensión en cada una de las fases, cuando la tensión medida supera el 70 % de la tensión definida como “Tensión de red (Ur)”, durante un tiempo
superior al valor ajustado como “Temporización de Tensión (TU)”. De
igual modo, determinará ausencia de tensión, cuando el valor de tensión baje del 70 % de la tensión de red durante un tiempo superior a TU segundos. El
parámetro de “Tensión de red” corresponde con la tensión habitual de funcionamiento entre fases de la línea de Media Tensión.
Ur: Tensión de red. Desde 3 kV hasta 36 kV en escalones de 0,1 kV.
TU: Temporización de tensión. Desde 0,05 s hasta 0,1 s en escalones de 0,01 s.
Desde 0,1 s hasta 2,5 s en escalones de 0,1 s.
4.3. CONTROL DEL INTERRUPTOR
Las unidades ekorRPci disponen de entradas y salidas que permiten maniobrar el interruptor de la celda en la que se encuentran instalados, así como funciones de supervisión, que reciben el estado en el que se encuentra el circuito primario. La unidad controla que la maniobra del interruptor se realiza dentro del tiempo que permite la aparamenta. En caso de error de la aparamenta, se corta la alimentación al mando. De este modo se evita que un fallo de la aparamenta deje todo el centro sin control. Las unidades de protección, medida y control
ekorRPci también disponen de la indicación
de posición del seccionador de puesta a
tierra. Por otro lado, la unidad puede realizar una supervisión del circuito de disparo y cierre. El control del interruptor se puede realizar localmente desde la botonera de ekorRPci o mediante un PC con ekorSOFT conectado al puerto frontal del equipo, y también de forma remota mediante el telecontrol, por medio del bus de comunicaciones.
4.4. TELECONTROL
Las unidades ekorRPci disponen de dos puertos de comunicación serie, de los cuales uno de ellos está destinado al telecontrol, siguiendo el estándar RS485, pudiéndose conectar en el mismo bus con un máximo de 32 equipos. El puerto RS485 tiene conexión para par trenzado y, opcionalmente, para fibra óptica. El terminal de telecontrol del Centro de Transformación o Distribución, envía las tramas codificadas para cada una de las unidades
ekorRPci. La única conexión entre cada celda y el terminal de telecontrol es el bus de
comunicaciones, bien por fibra óptica o par trenzado. La comunicación entre el terminal de comunicaciones y el despacho central depende del protocolo utilizado.
Algunas de las funciones de que se puede disponer mediante el telecontrol son las siguientes:
Visualización del estado del interruptor Visualización seccionador de puesta a tierra Maniobra del interruptor
Supervisión error de interruptor Vigilancia bobinas
Medida intensidad fases y homopolar I1, I2, I3 e I0
Visualización presencia / ausencia de tensión en cada fase L1, L2 e L3. Visualización y ajuste parámetros de protección y detección de tensión Registro histórico de defectos
Sincronización horaria Indicaciones de error
5. FUNCIONES DE MEDIDA
5.1. INTENSIDAD
Los valores de intensidad medidos por las unidades
ekorRPci corresponden a los valores eficaces de cada una de las fases I1, I2 e I3. Se realiza con las 8
muestras de un semiperiodo y se calcula la media de 5 de ellos seguidos. Esta medida se actualiza cada segundo. La precisión con la que se realiza esta medida es Clase 1 desde 5 A hasta el 120% del rango nominal máximo de los sensores de intensidad. La medida de intensidad homopolar Io
se realiza de la misma forma que las intensidades de fase.
Medidas de intensidad: I1, I2, I3 e Io
5.2. TENSIÓN
En cuanto a la medida de tensión, las unidades ekorRPci indican la presencia o ausencia de tensión en líneas donde están instaladas de forma individualizada para cada una de las fases de la línea.
6. SENSORES
6.1. SENSORES DE INTENSIDAD
Los transformadores de intensidad electrónicos están diseñados para adaptarse de forma óptima a la tecnología de los equipos digitales, con una ligera modificación del interface secundario. Por lo tanto, los equipos de protección, medida y control para estos sensores, operan con los mismos algoritmos y con la misma consistencia que los dispositivos convencionales.
Las salidas de baja potencia de los sensores pueden ser acondicionadas a valores estándares mediante amplificadores externos. De este modo, se posibilita el uso de equipos o relés electrónicos convencionales.
Las principales ventajas que se derivan de la utilización de sistemas basados en sensores son las siguientes:
Volumen reducido. La menor potencia de estos transformadores permite reducir drásticamente su volumen.
Mejor precisión La captación de señal es mucho más precisa debido a las altas relaciones de transformación.
Amplio rango. Cuando hay aumentos de potencia en la instalación, no es necesario cambiar los sensores por unos de mayor relación.
Mayor seguridad. Las partes activas al aire desaparecen con el consiguiente incremento de seguridad para las personas.
Mayor fiabilidad. El aislamiento integral de toda la instalación aporta mayores grados de protección contra agentes externos.
Fácil mantenimiento. No es necesario desconectar los sensores cuando se realiza la prueba del cable o de la celda.
6.1.1. Características Funcionales de los Sensores de Intensidad
Los sensores de intensidad son transformadores toroidales con una alta relación de transformación y baja carga de precisión. Están encapsulados en resina de poliuretano autoextinguible.
Toroidales de Intensidad de Fase
Rango 5-100 A Rango 15-630 A
Relación 300/1 A 1000/1 A
Rango de medida 5 A a 100 A Extd. 130% 15 A a 630 A Extd. 130%
Protección 5P20 5P20
Medida Clase 1 Clase 1
Potencia de precisión 0,18 VA 0,2 VA Intensidad térmica 20 kA 20 kA Intensidad dinámica 50 kA 50 kA Intensidad de saturación 7800 A 26000 A Frecuencia 50-60 Hz 50-60 Hz Aislamiento 0,72/3 kV 0,72/3 kV Diámetro exterior 139 mm 139 mm Diámetro interior 82 mm 82 mm Altura 38 mm 38 mm Peso 1,350 kg 1,650 kg
Polaridad S1- azul, S2-marrón S1- azul, S2-marrón
Encapsulado Poliuretano autoextinguible Poliuretano autoextinguible
Clase térmica B (130 ºC) B (130 ºC)
6.1.2. Conexionado Suma Vectorial/Homopolar
El conexionado de los transformadores descritos anteriormente se realiza de dos formas diferentes dependiendo de si se utiliza o no el transformador homopolar. Como norma general, se utiliza toroidal homopolar cuando la intensidad de defecto a tierra sea de un valor inferior al 10% del valor nominal de intensidad de fase.
Toroidal fase Toroidal homopolar
Toroidales de Intensidad Homopolares
Rango 5-100 A Rango 15-630 A
Relación 300/1 A 1000/1 A
Rango de medida 0,5 A a 50 A Extd. 130% 0,5 A a 50 A Extd. 130%
Protección 5P10 5P10
Medida Clase 3 Clase 3
Potencia de precisión 0,2 VA 0,2 VA Intensidad térmica 20 kA 20 kA Intensidad dinámica 50 kA 50 kA Intensidad de saturación 780 A 780 A Frecuencia 50-60 Hz 50-60 Hz Aislamiento 0,72/3 kV 0,72/3 kV Dimensiones exteriores 330 x 105 mm 330 x 105 mm Dimensiones interiores 272 x 50 mm 272 x 50 mm Altura 41 mm 41 mm Peso 0,98 kg 0,98 kg
Polaridad S1- azul, S2-marrón S1- azul, S2-marrón
Encapsulado Poliuretano autoextinguible Poliuretano autoextinguible
Clase térmica B (130 ºC) B (130 ºC)
Norma de referencia IEC 60044-1 IEC 60044-1
6.2. SENSORES DE TENSIÓN
La detección de la tensión de la celda se realiza mediante un divisor capacitivo incorporado en el propio pasatapas de la celda.
7. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
7.1. VALORES NOMINALES
CA 24 Vca...110 Vca+/-30% CC 24 Vcc...125 Vcc +/-30% Alimentación Consumo < 2 VAFase primario 5 A...630 A (s/ modelo)
Tierra 0,5 A...50 A (s/ modelo)
I térmica/dinámica 20 kA / 50 kA Entradas de intensidad
Impedancia 0,1 Ω
Temporización 5% (mínimo 20 ms)
Precisión
Medida / Protección Clase 1 / 5P20
Frecuencia 50 Hz; 60 Hz +/-1%
Tensión 270 Vca
Intensidad 5 A (CA)
Contactos de salida
Potencia conmutación 750 VA (carga resistiva)
Funcionamiento -10 ºC...+60 ºC Temperatura Almacenamiento -25 ºC...+70 ºC Puerto frontal DB9 RS232 Puerto trasero RS485 (5 kV) – RJ45 RS485-Fibra óptica Comunicaciones
Protocolo MODBUS (RTU)/ PROCOME
7.2. DISEÑO MECÁNICO
Bornes IP2X Grado de protección En celda IP3X Dimensiones (h x a x f): 146x47x165 mm Peso 0,3 kg Conexión Cable/Terminal 0,5...2,5 mm27.3. ENSAYOS DE AISLAMIENTO
Resistencia de aislamiento 500 VCC: > 10 GRigidez dieléctrica 2 kVca; 50 Hz; 1 min
común 5 kV;1,2/50 s;0,5 J IEC 60255-5 Impulsos de tensión diferencial 1 kV;1,2/50 s;0,5 J
7.4. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA
Microcortes 100 ms IEC 60255-11 Rizado 12 %IEC 60255-22-1 Onda Amortiguada 1 MHz 2,5 kV; 1 kV Descargas electrostáticas 8 kV aire IEC 60255-22-2
(IEC 61000-4-2, clase III) 6 kV contacto IEC 60255-22-3 Campos radiados
(IEC 61000-4-3, clase III)
10 V/m IEC 60255-22-4 Ráfagas- Transitorios rápidos
(IEC 61000-4-4) ± 4 kV
IEC 60255-22-5 Impulsos de sobretensión
(IEC 61000-4-5) 2 kV; 1 kV
IEC 60255-22-6 Señales de radiofrecuencia
Inducidas (IEC 61000-4-6) 150 kHz...80 MHz
100 A/m; 50 Hz en permanencia IEC 61000-4-8 Campos magnéticos
IEC 61000-4-12 Onda senoidal amortiguada 2,5 kV; 1 kV IEC 60255-25 Emisiones radiadas
(EN61000-6-4) 30 MHz...1 GHz
IEC 60255-25 Emisiones conducidas 150 kHz...30 MHz
7.5. ENSAYOS CLIMÁTICOS
-10 ºC; 960 min IEC 60068-2-1 Variaciones lentas. Frío
-25 ºC; 960 min +60 ºC; 960 min IEC 60068-2-2 Variaciones lentas. Calor
+70 ºC; 960 min IEC 60068-2-78 Calor húmedo, ensayo continuo +40 ºC; 93%; 5760 min IEC 60068-2-30 Ciclos de calor húmedo +40 ºC, 2 ciclos
7.6. ENSAYOS MECÁNICOS
Vibración sinusoidal. Respuesta 10-150 Hz; 1 g IEC 60255-21-1
Vibración sinusoidal. Endurancia 10-150 Hz; 2 g Choques. Respuesta 11 ms; 5 g Choque. Endurancia 11 ms; 15 g IEC 60255-21-2
Sacudida. Endurancia 16 ms; 10 g
7.7. ENSAYOS DE POTENCIA
IEC 60265 Corte y conexión de cables en
vacío. 24 kV / 50 A/ cosφ=0,1
IEC 60265 Corte y conexión de carga
mayormente activa. 24 kV /630 A/ cosφ=0,7
Faltas a tierra 24 kV /200 A /50 A
IEC 60265
Corte y conexión de
transformadores en vacío. 13,2 kV /250 A/1250 kVA IEC 60056 Establecimiento y corte de
cortocircuitos.
20 kA / 1s
7.8. CONFORMIDAD CE
Este producto cumple con la directiva de la Unión Europea sobre compatibilidad electromagnética 2004/108/CE, y con la normativa internacional IEC60255. La unidad ekorRPci, ha sido diseñada y fabricada para su uso en zonas industriales acorde a las normas de CEM. Esta conformidad es resultado de un ensayo realizado según el artículo 10 de la directiva, y recogido en el protocolo CE-26/08-07-EE-1.
8. MODELOS DE PROTECCIÓN, MEDIDA Y CONTROL
8.1. DESCRIPCIÓN MODELOS vs FUNCIONES
ekorRPGci
Unidad de protección general de distribución instalada en celdas de interruptor automático. Dispone de las funciones de: protección de sobreintensidad, reenganchador, etc. Las principales aplicaciones en las que se utiliza son: protección general de líneas, instalaciones de cliente, transformadores, bancos de condensadores, etc. La unidad dispone de entradas y salidas para la supervisión y el control del interruptor.
El rango de potencias en las que se utiliza abarca desde 50 kVA hasta 400 kVA (630 kVA para celdas del sistema CGM-CGC y CGM.3), cuando lleva toroidales de rango 5 A a 100 A y entre 160 kVA y 15 MVA (25 MVA para celdas del sistema CGM-CGC y CGM.3) con toroidales de 15 A a 630 A.
ekorRPTci
Unidad de protección de transformadores de distribución instalada en celdas de interruptor combinado con fusibles. Todas las funciones de protección son realizadas por la unidad electrónica salvo los cortocircuitos polifásicos de alto valor que se producen en el primario del transformador. Dispone de entradas y salidas para la supervisión y el control del interruptor.
El rango de potencias que puede proteger la misma unidad abarca desde 50 kVA hasta 2000 kVA en celdas del sistema CGMCOSMOS y desde 50 kVA hasta 1250 kVA en celdas del sistema CGM-CGC y CGM.3.
Unidades de Protección, Medida y Control ekorRPci
ekorRPT ekorRPG
Generales
Captadores de intensidad de fase 3 3
Captador de intensidad de tierra (homopolar) Op Op
Captadores de tensión 3 3 Sincronización horaria Sí Sí Alimentación 24 Vcc...125 Vcc / 24 Vca...110 Vca Sí Sí Autoalimentación No No Protección Sobreintensidad de fases (50-51) Sí Sí
Sobreintensidad de fuga a tierra (50N-51N) Op Op
Ultrasensible de fuga a tierra (50Ns-51Ns) Op Op
Tensión
Detección de presencia / ausencia de tensión Sí Sí
Detección, Automatización Y Control
5 entradas / 7 salidas (*) Op Op 10 entradas / 4 salidas (*) Op Op Reenganchador No Sí Comunicaciones MODBUS-RTU Sí Sí PROCOME Sí Sí
Puerto RS-232 para configuración Sí Sí
Puerto RS-485 para telecontrol por par trenzado Sí Sí
Puerto RS-485 para telecontrol por fibra óptica Op Op
Programa de ajuste y monitorización ekorSOFT Op Op
Indicaciones
Indicación de motivo de disparo Sí Sí
Indicación De Error Sí Sí
Comprobación (Test)
Bloque de pruebas para inyección de intensidad No Si
Medidas
Intensidad Sí Sí
Presencia / Ausencia de tensión Sí Sí
(*) Ambas opciones no son acumulables. Según modelo se dispondrá de una u otra opción. Op-Opcional
8.2. CONFIGURADOR DE RELÉS
Para seleccionar la unidad ekorRPci necesaria en función de las características de la instalación, se utilizará el siguiente configurador:
ekorRP
B
Tipo:
G – Para celda de protección con interruptor automático T – Para celda de protección con fusibles
Funciones de protección: 10 – Tres fases (3 x 50/51)(1)
20 – Tres fases y neutro (3 x 50/51 + 50N/51N) (1)
30 – Tres fases y neutro sensible (3 x 50/51 + 50Ns/51Ns)(1) Entradas/Salidas:
0 – 5 entradas / 7 salidas
1 – 5 entradas / 7 salidas, con vigilancia de bobinas 2 – 10 entradas / 4 salidas Toroidales: 0 – Sin toros 1 – Rango 5–100 A 2 – Rango 15–630 A Alimentación:
B – Alimentación auxiliar (Batería, UPS, etc.)
(1) (+79) en el caso de relés ekorRPGci para celdas de interruptor automático .
Ejemplo: En el caso de un relé para celda de protección con interruptor automático, con funciones 3 x 50/51 + 50Ns/51Ns y toroidales de rango 5-100 A y 5 entradas / 7 salidas, el configurador correspondiente sería ekorRPG-3001B.
8.3. UNIDADES ekorRPGci
8.3.1. Descripción Funcional
La unidad ekorRPGci está enfocada a la protección general de líneas, instalaciones de
cliente, transformadores, etc. Se instala en celdas de interruptor automático CGMCOSMOS-V, CGM-CMP-V y/o CGM.3-V, de forma que todas las funciones de
protección son realizadas por la unidad electrónica.
Cuando se detecta una sobreintensidad que está dentro de los valores de la zona de operación del relé, este actúa sobre un disparador biestable de baja energía que abre el interruptor automático.
8.3.2. Definición de Entradas / Salidas
Las unidades de protección, medida y control ekorRPGci, disponen de una serie de entradas y salidas físicas aisladas del resto de circuitos independientes.
Para el modelo de cinco entradas y siete salidas la relación de señales de que se dispone es la siguiente:
Entradas Físicas Salidas Físicas
E1 Disparo exterior S1 Indicación de disparo
E2 Interruptor cerrado S2 Watchdog
E3 Estado reeng. (Con un flanco de subida
conmuta entre el estado del reeng. ON/OFF) S3 Disparo fases (50/51)
E4 Propósito general S4 Disparo tierra (50N/51N)
E5 Propósito general S5 Error de interruptor
S6 Orden de apertura S7 Orden de cierre
Para el modelo de cinco entradas y siete salidas con vigilancia de bobinas la relación de señales de que se dispone es la siguiente:
Entradas Físicas Salidas Físicas
E1 Estado reeng. (Con un flanco de subida conmuta entre el estado del reeng. ON/OFF) S1 Indicación de disparo
E2 Interruptor cerrado S2 Watchdog (WD)
E3 Vig. Bob. Cierre en abierto S3 Disparo definitivo reenganchador E4 Vig. Bob. Cierre en cerrado S4 Reenganchador fuera de servicio
E5 Vig. Bob. Apertura S5 Error de interruptor
S6 Orden de apertura S7 Orden de cierre
Para modelos con diez entradas y cuatro salidas, la definición de las mismas es la siguiente:
Entradas Físicas Salidas Físicas
E1 Disparo exterior S1 Indicación de disparo
E2 Interruptor cerrado S2 Watchdog
E3 Interruptor abierto S3 Orden de apertura
E4 Seccionador en posición de barras S4 Orden de cierre E5 Seccionador en seccionamiento
E6 Seccionador en tierras E7 Muelles tensados E8 Actuación anti-bombeo
E9* Vigilancia de bobina de cierre (en abierto y en cerrado) E10* Vigilancia de bobina de apertura (en abierto
y en cerrado)
*donde, E9 y E10 han de ir asociadas a la vigilancia de las bobinas de apertura y cierre.
NOTA:La funcionalidad específica de las Entradas y Salidas, depende de la instalación y puede ser diferente a
lo expuesto en las tablas anteriores. Para verificar la funcionalidad específica de estas Entradas y Salidas, consultar los esquemas de la instalación.
Abajo se muestra el esquema de entradas y salidas del relé, señales accesibles desde el bornero del ekorRPGci, para modelos de 5 entradas y 7 salidas y para modelos de 10 entradas y 4 salidas.
Las entradas y salidas remotas, ajustes, parámetros, medidas, etc., son accesibles por medio de protocolo de comunicaciones.
ekorRPGci 10 entradas y 4 salidas ekorRPci
8.3.3. Características Técnicas
La unidad de protección ekorRPGci se utiliza para proteger las siguientes potencias:
Sistemas CGMCOSMOS / CGM-CGC / CGM.3
ekorRPG con Toros 5-100 A ekorRPG con Toros 15-630 A Tensión de Red [kV] P. mín [kVA] [kVA] P. máx [kVA] 6,6 50 160 5000 10 100 200 7500 12 100 315 10000 13,2 100 315 10000 15 100 315 12000 20 160 400 15000 25 (1) 200 630 20000 30 (1) 250 630 25000
(1) Para celdas del sistema CGM-CGC y CGM.3
El proceso de elección de los parámetros de protección de la unidad
ekorRPGci en celdas CGMCOSMOS-V, CGM-CMP-V y CGM.3-V son los siguientes:
1. Determinar la potencia del sistema a proteger, y seleccionar el modelo de ekorRPGci, según la tabla anterior.
2. Calcular la intensidad nominal In = S/3xUn.
3. Definir el nivel de sobrecarga en permanencia I>. Valores habituales en transformadores
hasta 2000 kVA son el 20% para instalaciones de distribución y el 5% en instalaciones de generación.
4. Seleccionar la curva de sobrecarga transitoria. La coordinación entre las curvas de los
relés y los fusibles de BT se realiza con el tipo de curva EI.
5. Definir el retardo en sobrecarga transitoria K. Este parámetro está definido por la
constante térmica del transformador. Así cuanto mayor es esta constante, más tiempo tarda en incrementarse la temperatura del transformador ante una sobrecarga y, por lo tanto, más tiempo se puede retardar el disparo de la protección. Para transformadores de distribución es habitual el valor K = 0,2, que implica un disparo en 2 s si la sobrecarga es del 300% en curva EI.
6. Nivel de cortocircuito I>>. Se debe determinar el valor máximo de la intensidad de
magnetización del transformador. El pico de intensidad que se produce cuando se conecta un transformador en vacío, por efecto de la magnetización del núcleo, es varias veces superior al nominal. Este valor de pico de hasta 12 veces el nominal (10 veces para más de 1000 kVA) tiene un contenido en armónicos muy elevado, de forma que su componente fundamental de 50 Hz es mucho menor. Así, un valor habitual de ajuste de este parámetro es entre 7 y 10. En el caso de protecciones generales para varias máquinas este valor puede ser inferior.
7. Temporización de instantáneo T>>. Este valor corresponde con el tiempo de disparo de
la protección en caso de cortocircuito. Depende de la coordinación con otras protecciones, y los valores habituales se sitúan entre 0,1 y 0,5 s.
En el caso de una protección general para dos máquinas de 1000 kVA cada una: S = 2000 kVA, Un =15 kV
Los pasos a seguir para un correcto ajuste del relé de protección son los siguientes:
Intensidad nominal. In = S/3xUn = 2000 kVA/3x15 kV 77 A
Sobrecarga admitida en permanencia 20%. In x I> = 77 A x 1,2 92 A
Tipo curva Extremadamente Inversa. E.I. Factor de sobrecarga transitoria. K =0,2
Nivel de cortocircuito. In x I> x I>> = 77 A x 1,2 x 10 924 A
Temporización de instantáneo T>> = 0,1 s
El ajuste de la unidad de tierra depende de las características de la red donde está instalado el equipo. En general, los valores de defecto a tierra son suficientemente elevados como para ser detectados como sobreintensidad. En las redes de neutro aislado o compensado, cuando el valor de defecto es muy pequeño, es decir, cuando la protección
de tierra se ajusta a un valor inferior al 10 % de la intensidad nominal de fase, se recomienda utilizar la protección ultrasensible de tierra.
Los valores de los parámetros de ajuste deben garantizar la selectividad con las protecciones de cabecera. Dada la variedad de criterios de protección y de los tipos de régimen de neutro de las redes, no se puede indicar una única parametrización que se ajuste a cada caso. De forma general, y para máquinas de hasta 2000 kVA, los ajustes que se indican a continuación son orientativos, y se debe comprobar que coordinan correctamente con las protecciones existentes aguas arriba (protecciones generales, de línea, cabecera, etc.).
Intensidad
Nominal Curva Instantáneo I> K I>> T>>
Ajuste
de Fase In=S/3xUn =
77 A EI DT 1,2 0,2 10 0,1
Tipo de
Neutro Curva Instantáneo Io> Ko Io>> To>>
Rígido o impedante NI DT 0,2 0,2 5 0,1 Ajuste de Tierra Aislado o compensado NI DT 0,1 / Ig = 2 A (*) 0,2 5 0,2
8.3.4. Instalación en Celda
Las partes integrantes de las unidades ekorRPGci son el relé electrónico, los sensores de tensión e intensidad, el disparador biestable, la bobina de disparo y el bornero.
El relé electrónico se soporta mediante unos anclajes al mando de la celda. El frontal del equipo donde se agrupan los elementos de interface de usuario, display, teclas, puerto de comunicaciones, etc., es accesible desde el exterior sin necesidad de quitar la envolvente
del mando. En su parte posterior se encuentran los conectores X1 y X2 (ver apartado § 8.3.5), así como el cableado que le une a los sensores de tensión e intensidad y
al bornero. Las señales que son operativas para el usuario se agrupan en un bornero cortocircuitable accesible en la parte superior de la celda. Esto permite utilizar equipos convencionales de inyección de intensidad para pruebas de relés de protección.
La funcionalidad del bornero cortocircuitable para conexión del usuario se describe a continuación.
Bornas Denominación Funcionalidad Uso Habitual
I1, I3, I5, I7,
I9, I11 IP1, IP2, IP3, …
Bornas cortocircuitables y seccionables de los circuitos secundarios de intensidad.
Inyección de intensidad para pruebas del relé por el secundario.
8.3.5. Esquema Eléctrico ekorRPGci
El esquema eléctrico recoge las conexiones eléctricas entre las diferentes partes de las unidades de protección, medida y control ekorRPGci.
Vista frontal y trasera
8.3.6. Instalación de Toroidales
En las celdas CGMCOSMOS-V, CGM-CMP-V y CGM.3-V, los transformadores de intensidad se instalan en los pasatapas de la celda. Esto implica que no existen problemas de error de conexión de malla de tierra. Además, estos toroidales están provistos de una conexión de pruebas para operaciones de mantenimiento.
Las bornas que se pueden utilizar con los toroidales montados en los pasatapas son las siguientes: Fabricante Intensidad Nominal [A] 12 kV Tipo de Conector 12 kV Sección [mm2] 24 kV Tipo de Conector 24 kV Sección [mm2] 36 kV Tipo de Conector 36 kV Sección [mm2] 400 400 TE 70-300 K-400TE 25-300 - - 630 400 LB 50-300 K-400LB 50-300 - - 630 400 TB 70-300 K-400TB 35-300 M-400TB 25-240 EUROMOLD 630 440 TB 185-630 K-440TB 185-630 M-440TB 185-630 Para otro tipo de bornas[1] se deben soltar los toroidales e instalarlos en los cables
directamente, siguiendo las instrucciones descritas en el apartado § 8.4.6.
8.3.7. Comprobación y Mantenimiento
La unidad de protección, medida y control ekorRPGci está diseñada para poder realizar las comprobaciones de funcionamiento necesarias, tanto en la puesta en servicio como en las comprobaciones periódicas de mantenimiento. Se distinguen varios niveles de comprobación atendiendo a la posibilidad de interrumpir el servicio y al acceso al compartimento de cables de MT de la celda.
Comprobación por primario: Este caso corresponde a las pruebas que se realizan del equipo cuando está totalmente fuera de servicio, ya que implica la maniobra del interruptor automático y la puesta a tierra de los cables de salida de la celda. En este caso se inyecta intensidad a través de los transformadores toroidales y se comprueba que la protección abre el interruptor automático en el tiempo seleccionado. Adicionalmente se verifica que las indicaciones de disparo son correctas y el registro de históricos almacena todos los eventos.
Los pasos que se deben seguir para realizar esta comprobación son los siguientes: - Abrir el interruptor automático de la celda. Conectar el seccionador de puesta a
tierra, y posteriormente cerrar el interruptor automático para una puesta a tierra efectiva.
- Acceder al compartimento de cables y pasar a conectar el cable de prueba a la conexión de test de los toroidales.
- Conectar el cable de prueba al circuito de intensidad del ensayador.
- Conectar la señal S1, indicación de disparo (según funcionalidad programada), a la entrada de parada de temporizador del ensayador.
- Desconectar el interruptor automático. Desconectar el seccionador de puesta a tierra y, posteriormente, cerrar el interruptor automático. Para realizar la apertura del interruptor automático mediante la unidad de protección el seccionador de puesta a tierra debe estar desconectado.
- Inyectar las intensidades de prueba, y verificar que los tiempos de disparo son los correctos. Comprobar que en el display las indicaciones corresponden con los disparos efectuados.
Se debe tener en cuenta que para los disparos de fase el cable de prueba se debe conectar a las pletinas de prueba de dos toroidales. La intensidad ha de pasar por cada uno de ellos en sentido contrario. Así, si en el primero pasa de arriba hacia abajo, en el otro lo debe hacer de abajo hacia arriba
para que la suma de las dos intensidad sea cero y no se produzcan disparos por tierra.
En el caso de realizar disparo por tierra el cable de prueba se conecta a un único toroidal (toro homopolar o de fase, según disponga o no de toro homopolar). Se deben realizar pruebas de disparo por todos los transformadores toroidales para determinar el funcionamiento de la unidad completa.
Bornero de comprobación
