Diseño electrónico de reles de protección para minicentrales hidroeléctricas

DISEÑO ELECTRONICO DE RELES DE PROTECCION PARA MINICENTRALES HIDROELECTRICAS

RESUMEN Sabiendo que en la región del Cusco existen muchas zonas en las cuales la falta de energía eléctrica disminuye el nivel de vida de los pobladores y teniendo en cuenta que la geografía del lugar, es necesario realizar estudios de instalación de minicentrales hidroeléctricas, para lo cual es de mucha importancia la parte de protección de las mismas. En la actualidad existen muchas minicentrales, microcentrales y hasta nanocentrales hidroeléctricas que no cuentan con un sistema protección correctamente instalados. Por ello es necesario el diseño de un sistema protección, para su posterior implementación, para que de esta manera se pueda proteger tanto al generador como a los usuarios de la minicentral. El primer objetivo es Diseñar el sistema de protección para minicentrales hidroeléctricas, mediante relés de protección. El segundo objetivo es Diseñar el relé de frecuencia, como parte del sistema de protección de la minicentral hidroeléctrica. El tercer objetivo es Diseñar un rele de máxima y tensión que dispare cuando la tensión fijada sea superada. El cuarto objetivo es Diseñar un relé puesta en paralelo el cual pueda conectar y desconectar la minicentral del sistema interconectado nacional teniendo en cuenta los parámetros de tensión, frecuencia y fase.

ABSTRACT L Knowing that in the region of the Cusco many areas exist in which the electric power lack diminishes the level of the residents' life and keeping in mind that the geography of the place, is necessary to carry out studies of installation of hydroelectric minicentrals, for that which is of a lot of importance the part of protection of the same ones. At the present time many minicentrals exists, microcentrals and until hydroelectric nanocentrals that don't have a correctly installed system protection. For it is necessary the design of a system protection, for their later implementation, so that this way you can protect as much to the generator as to the users of the minicentral. The first objective is to Design the protection system for hydroelectric minicentrales, by means of protection relays. The second objective is to Design the relay of frequency, like part of the system of protection of the hydroelectric minicentral. The third objective is to Design the relay of tension maxim, that it shoots when the fixed tension is overcome. The fourth objective is to Design the relay in parallel. which can connect and to disconnect the minicentral of the national interconnected system keeping in mind the parameters of tension, frequency and phase. 1. INTRODUCCION

Los sistemas de potencia son designados para generar potencia eléctrica de manera de satisfacer la demanda de los usuarios y previendo demandas futuras. Para asegurar el máximo retorno de las grandes inversiones de los equipos electromecánicos utilizados en los sistemas de potencia y para mantener al usuario satisfecho con un servicio confiable, el total de los equipos deberán ser mantenidos en perfecto estado de operación. Esto se puede conseguir de dos formas. La primera manera es por diseño y mantenimiento de cada componente de forma de prevenir fallas que podrían destruir los componentes utilizados. La segunda manera es controlar las fallas para minimizar los efectos destructivos que pudieran ocurrir. En este punto es donde los relés de protección entran en un sistema de potencia. El relé de protección es el dispositivo que opera instantáneamente para desconectar la parte fallada protegiendo al sistema de fallas permanentes que podrían ocasionar grandes daños al sistema y así minimizar las interrupciones del servicio. En un sistema de fuerza, los equipos más importantes son los generadores y los transformadores. En estos aparatos las fallas ocurren con menor frecuencia que en las líneas, pero la reparación de los daños que ocasionan requiere mucho más tiempo y dinero que lo que se necesita para reparar los daños debido a fallas en las líneas. En las líneas es posible restablecer rápidamente los disyuntores y eso ayuda a

Vs = G Vs = = 1 = aminorar la magnitud del daño. En cambio, cuando ocurre una falla en un generador o en un transformador, siempre se necesita la atención del personal de supervisión. Sin embargo, el rápido aislamiento de las fallas ayuda a minimizar el daño sufrido por los aparatos y reduce también la interrupción del servicio debido a la reducción de voltaje y a la inestabilidad. Las principales componentes de un sistema de potencia son enormes maquinas rotatorias trifásicas, las que se deben proteger de una gran variedad de riesgos. El peligro básico en una maquina es el excesivo calentamiento, que a su vez puede causar daños estructurales y en el aislamiento. También son posibles fuerzas mecánicas y voltajes eléctricos de intensidades destructivas. Como los motores y generadores tienen similares necesidades de protección. La presencia de subvoltaje, sobrevoltaje y Sobre velocidad, son los problemas que pueden producir mas daño.

2. DISEÑO DEL RELE DE MAXIMA Y MINIMA TENSION

Diagrama De Bloques

Fig.1 Diagrama de bloques

Diseño: Para realizar los comparadores se ha utilizado amplificadores operacionales de propósito general 741, como estos amplificadores funcionan con tensiones de + 15V o + 12V se ha visto por conveniente utilizar para la parte de la fuente de alimentación: – – – – transformador de 220/12-0-12 V diodos rectificadores 1N4007 c