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Relés de Protección ERLPhase Relé de Protección Contra Sub-Armónicos S-PRO René Midence Business Unit

Relés de Protección ERLPhase Relé de Protección Contra Sub-Armónicos S-PRO René Midence Business Unit Manager – Protection Products Markham, Ontario, Canada © ERLPhase Power Technologies Ltd. All Rights Reserved. 1

La Serie 4000 L-PRO 4000 B-PRO 4000 TESLA 4000 DFR S-PRO 4000 Nuevo 2

La Serie 4000 L-PRO 4000 B-PRO 4000 TESLA 4000 DFR S-PRO 4000 Nuevo 2

S-PRO – Protección Contra Sub-Armónicos El S-PRO, Relé de Protecciones Contra Sub-armónicos, se utiliza

S-PRO – Protección Contra Sub-Armónicos El S-PRO, Relé de Protecciones Contra Sub-armónicos, se utiliza para detectar y prevenir daños en los equipos del sistema de potencia causados por la presencia de sub-armónicos. El S-PRO es el instrumento que facilita la desconexión de las fuentes de sub-armónicos, típicamente presentes cuando líneas de transmisión compensación serie son conectadas a plantas eólicas o alimentadas mediante generadores sincrónicos. 3

S-PRO – Protección Contra Sub-Armónicos El relé S-PRO 4000 proporciona procesamiento en tiempo real

S-PRO – Protección Contra Sub-Armónicos El relé S-PRO 4000 proporciona procesamiento en tiempo real de las señales de corriente y tensión, exhaustiva protección contra sub-armónicos, con monitoreo de subarmónicos para 5 Hz, 6 Hz, 7 Hz… … 23 Hz, 24 Hz, y 25 Hz de acuerdo al siguiente diagrama (la resolución es de 1 Hz) 4

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO • La generación de energía renovable producida en

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO • La generación de energía renovable producida en parques eólicos está creciendo rápidamente a través del mundo • La energía producida en parques eólicos se ha convertido en una contribución importante en relación con la misma proveniente de la red eléctrica convencional • Las líneas de transmisión compensación por condensadores en serie es una alternativa económica para el transporte de la energía generada en parques eólicos usualmente localizados a largas distancias de los centros de carga • El crecimiento de la energía eólica conectada a las redes eléctricas convencionales introduce nuevos desafíos siendo que los parques eólicos utilizan Generadores de Inducción (GIs), los que pueden interactuar con los capacitores de compensación serie produciendo oscilaciones de sub-armónicos. 5

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO • Oscilaciones de sub-armónico (de corrientes o tensiones)

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO • Oscilaciones de sub-armónico (de corrientes o tensiones) se definen como oscilaciones armónicas por debajo de las frecuencias del sistema de 60 Hz (Norteamérica) o 50 Hz (en otras partes del mundo), que están por lo general en el rango entre 5 Hz y 40 Hz, dependiendo del grado de compensación serie disponible en el sistema de transmisión. • En condiciones especiales, generadores de inducción presentan lo que se llama efecto del generador de inducción (Induction Generator Effect - IGE), que puede producir oscilaciones no amortiguadas o inestables en las interconexiones, debido a corrientes o tensiones de frecuencias sub-armónicas. Este fenómeno se complica aún más por la naturaleza estadística de la disponibilidad de los generaciones del viento en un momento dado. 6

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO • Las interacción mecánica entre el sistema eléctrico

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO • Las interacción mecánica entre el sistema eléctrico y las paletas y la torre de la turbina eólica, pueden causar un fenómeno interactivo creciente de torsión, debido a la resonancia sub-armónica con las frecuencias naturales del sistema mecánico. • Sub-armónicos pueden saturar transformadores y otros dispositivos en su camino si no son atenuados, o si no se dispone de dispositivos de protección contra los efectos perjudiciales de los mismos. • Hay una necesidad de proteger la creciente red eléctrica contra la contaminación de sub-armónicos. 7

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO – Applications Considerations – cont. Oscilaciones Sub-armónicas en

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO – Applications Considerations – cont. Oscilaciones Sub-armónicas en la interconexión con una planta eólica 8

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO Simulación de oscilaciones sub sincrónicas crecientes debido al

Consideraciones para la Aplicación del S-PRO Simulación de oscilaciones sub sincrónicas crecientes debido al efecto del generador de inducción 9

Forma de Onda Conteniendo Armónicos Esta figura ilustra una forma de onda periódica durante

Forma de Onda Conteniendo Armónicos Esta figura ilustra una forma de onda periódica durante un período de tiempo de dos segundos en donde subarmónicos y componentes fundamentales de frecuencia están presentes. El S-PRO puede ser utilizado para monitorear y proteger con base a las entradas analógicas de corriente o tensión. En el caso de configuraciones de barras en anillo, el S-PRO puede efectuar una sumatoria de ambas entradas de corriente para determinar las cantidades de sub-armónicos presentes en las líneas conectadas a la barra. 10

Procesamiento de Forma de Onda con Sub. Armónicos El S-PRO tiene la capacidad para

Procesamiento de Forma de Onda con Sub. Armónicos El S-PRO tiene la capacidad para tomar una forma de onda de corriente o tensión y extraer las cantidades de sub-armónicos a partir esta forma de onda. Para la forma de onda mostrada en la diapositiva anterior, el SPRO puede extraer una serie de cantidades como se muestra en esta figura. 11

Operación del S-PRO • El S-PRO calcula los sub-armónicos presentes en la forma de

Operación del S-PRO • El S-PRO calcula los sub-armónicos presentes en la forma de onda por un período de un segundo. Debido al proceso de cálculo de la ventana deslizante, algunos posibles componentes sub-armónicos que se calcularon al principio del período de tiempo son descartados si no se consideran reales una vez que el período de un segundo es alcanzado • Como se muestra en las diapositivas anteriores, el S-PRO analiza la forma de onda y deriva tres componentes, a saber, la componente fundamental (60 Hz) con una magnitud de 3 A secundarios, una componente de 10 Hz con una magnitud de 1 A y por último, una componente de 15 Hz con una magnitud de 0. 5 A secundarios 12

Opeación del S-PRO • El usuario puede seleccionar componentes específicos de sub-armónicos, junto con

Opeación del S-PRO • El usuario puede seleccionar componentes específicos de sub-armónicos, junto con sus magnitudes para iniciar alarmas o cierre de contacto dentro del S-PRO. El SPRO también se puede configurar para recopilar subarmónicos de varias frecuencias y grabarlas con el fin de determinar las frecuencias que pueden estar presentes • Como nota adicional, el S-PRO también pone a la disposición del usuario la forma de onda fundamental y calcula hasta el armónico 25 13

S-PRO – Ajustes para Sub-Armónicos 14

S-PRO – Ajustes para Sub-Armónicos 14

S-PRO – Protección Contra Sub- Armónicos Uso y Aplicaciones: Para detectar fenómenos con sub-armónicos

S-PRO – Protección Contra Sub- Armónicos Uso y Aplicaciones: Para detectar fenómenos con sub-armónicos en: • Parques eólicos con generadores de inducción doblemente alimentados (Dobly-fed Inducion Generators - DFIG) interconectados mediante líneas con compensación en serie • Líneas de transmisión largas con compensación serie • Líneas que conectan los parques eólicos a la red a cualquier nivel de voltaje En Resumen: • Utilice el S-PRO para detectar y prevenir los daños en el sistema eléctrico como consecuencia de la presencia de sub-armónicos, mediante la desconexión de fuentes de generación de sub-armónicos 15

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Aplicaciones Futuras: • Para detectar fenómenos de Resonancia Sub-sincrónica

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Aplicaciones Futuras: • Para detectar fenómenos de Resonancia Sub-sincrónica (Sub-synchronous Resonance -SSR) en generadores sincrónicos grandes, causada por máquinas de inducción operando con jaula de ardilla dañada • Para detectar sub-armónicos en plantas industriales con instalaciones grandes de sistema electrónicos de potencia 16

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Características Únicas • Detectores de sub-armónicos asociados a cada

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Características Únicas • Detectores de sub-armónicos asociados a cada una de las entradas analógicas trifásicas de corriente y tensión – Se proporcionan dos (2) detectores para cada una de las cantidades analógicas trifásicas – Alarmas o disparos configurables – Incluye un arrancador innovador para "operaciones / hora" con el fin de controlar el nivel de sub-armónicos y hacerle frente a la naturaleza estadística de la disponibilidad y operación de las turbinas de viento • Monitorea cuatro (4) juegos de canales configurables virtuales asociados a la suma de las corrientes trifásicas, propicio para líneas conectadas a barras donde la línea esta asociada a dos interruptores 17

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos 18

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos 18

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Entradas y Salidas • 4 grupos de entradas trifásicas

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Entradas y Salidas • 4 grupos de entradas trifásicas de TC (<0. 25 VA) – 5 A RMS – nominal (versión de 1 Amp nominal disponible) – 15 A RMS – continua máxima – 100 A for 1 segundo – máximo, escala completa sin distorsión – 400 A por 1 segundo – límite térmico máximo • 2 grupos de entradas trifásicas de VT (<0. 15 VA) – 69 V RMS - nominal – 138 V RMS – máxima continua – 207 V RMS por 10 segundos - límite térmico máximo • 9 entradas digitales, alimentadas externamente • 14 contactos de salida programables, más 1 salida 19 indicando que el relé no está operando bien

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Connexiones Traséras Unidad 3 U Unidad 4 U -

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Connexiones Traséras Unidad 3 U Unidad 4 U - Futuro 20

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Protección • Detector de sub-armónicos - Rango de frecuencia

S-PRO – Protección contra Sub-Armónicos Protección • Detector de sub-armónicos - Rango de frecuencia 5 – 25 Hz • Funciones de Protección a la frecuencia fundamental – Funciones IEEE 27, 50 LS, 59 • Capacidad para proteger líneas asociadas a dos interruptores – barras en anillo o interruptor-y-medio • Pro. Logic – 24 sentencias de lógica de control • 8 grupos de ajustes incluyendo lógica para la selección del grupo 21

Serie 4000 Pantalla LCD que permite visualizar mejor las mediciones Nueva plataforma y procesador

Serie 4000 Pantalla LCD que permite visualizar mejor las mediciones Nueva plataforma y procesador mas rápdio Controles para la navegación permitiendo el acceso fácil al menú durante el mantenimiento, servicio y visualización de ajustes Puertos ópticos preparados para manejar mensajes IEC-61850 GOOSE LEDs anunciadores programables proveen información de disparos que ayudan en la toma de decisiones en condiciones de falla Panel frontal con puertos USB y Ethernet proporcionan un acceso fácil y rápido a los ajustes y configuración 22

Serie 4000 – Características Comunes • Fácil de usar, instalar y mantener • Fácil

Serie 4000 – Características Comunes • Fácil de usar, instalar y mantener • Fácil de Ordenar - Sin códigos complicados de productos • Software de interface y análisis: – Herramienta de software – aplicación específica para cada relé – Herramientas para ajustes en línea – emulador de terminal (VT 100) – Record. Base View – Herramienta para el análisis de registros de fallos – Exportación / Importación de registros con formato COMTRADE • Sentencias de Pro. Logic – gráfico, completamente booleano • 8 Grupos de ajustes para protección 23

Serie 4000 – Características Comunes • Plataforma Común de Hardware – Look & Feel

Serie 4000 – Características Comunes • Plataforma Común de Hardware – Look & Feel común a través de todos los productos – Procesador principal y DSP más moderno – Fuente de poder con amplio rango – 48 a 250 VDC, 120 VAC – Alimentación externa para entradas digitales – 48 a 125 VDC o – – – 125 a 250 VDC Protocolos para SCADA – DNP 3. 0, Modbus, IEC 61850 Barra de la Estación (Station Bus) Con memoria Flash Watch-dog para auto-chequeo y diagnóstico Entradas y Salidas Analógicas y digitales – aislamiento eléctrico, transitorios y onda de choque, inmunidad contra RFI Frecuencia de muestreo: 96 muestras / ciclo 30 entradas virtuales 24

Serie 4000 – Características Comunes Interface y Communicación • Panel Front – LCD Gráfico

Serie 4000 – Características Comunes Interface y Communicación • Panel Front – LCD Gráfico 240 x 128 – Panel indicador con 16 LEDs – Puertos USB y Ethernet RJ-45 100 Base. T • Panel Trasero – 2 puertos Ethernet Fibra/Cobre • Cobre: RJ-45, 100 Base-T • Fibra: 100 Base-FX, Multimodo, conector estilo ST – 2 x RS 232 – Modem: 33. 6 Kbps, V. 32 bis – IRIG-B, Conector estilo BNC 25

Serie 4000 – Características Comunes Registrador de Fallas • Registrador de transitorios - 96

Serie 4000 – Características Comunes Registrador de Fallas • Registrador de transitorios - 96 muestras / ciclo – Longitud configurable por el usuario (rango 0. 2 a 10 segundos) – El usuario puede configurar el tiempo de pre-falla - 0. 10 a 9 segundos • Registrador de oscilaciones dinámicas (1 muestra / ciclo) – 1 muestras / ciclo de oscilografía para todas las entradas analógicas – Cantidades: Frecuencia, Z 1, V 1, I 1, W 3 P y VAR 3 P – La longitud es configurable por el usuario (rango 60 a 120 segundos) – Tiempo previo al disparo se fija en 30 segundos • Opciones del registrador de transitorios y oscilaciones: – De hasta 30 x 10 segundos a un máximo de 150 x 2 segundos registros de transitorios, o – Hasta 150 x 120 segundos registros de oscilaciones o – combinación de oscilaciones, transitorios, y opcionalmente registros de eventos con un número total de registros limitados a 150 26

Serie 4000 – Características Comunes Registrador de Secuencia de Eventos • Registro de eventos

Serie 4000 – Características Comunes Registrador de Secuencia de Eventos • Registro de eventos (resolución de 1 ms) – Registro circular con 250 eventos – Estampa de tiempo para cada evento además de una descripción del evento. – Disparos, alarmas, aserción de entradas digitales, eventos internos – Ejemplo de Disparo: 2011 Nov 21 15: 34: 19. 832: 51 on ABC Trip – Datos visibles a través del panel frontal o terminal conectada a cualquiera de los puertos de comunicación 27

ERLPhase – Relés Pro • Hay que recalcar que los Relés ERLPhase: – Son

ERLPhase – Relés Pro • Hay que recalcar que los Relés ERLPhase: – Son diseñado por ingenieros eléctricos de protección con experiencia obtenida en el campo – Cuentan con un software fácil de usar, práctico e intuitivo – Disponen de un equipo de soporte para Ingeniería de Aplicaciones que asistirán en la aplicación e implementación de los productos, y en el análisis de registros • ERLPhase cuenta con una lista considerable de clientes satisfechos 28

¡Muchas Gracias! René Midence Business Unit Manager – Protection Products rmidence@erlphase. com 905 -554

¡Muchas Gracias! René Midence Business Unit Manager – Protection Products rmidence@erlphase. com 905 -554 -5865 Markham, Ontario Canada © ERLPhase Power Technologies Ltd. All Rights Reserved. 29

Información Adicional © ERLPhase Power Technologies Ltd. All Rights Reserved. 30

Información Adicional © ERLPhase Power Technologies Ltd. All Rights Reserved. 30

Características Comunes • Ambiental – Temperatura Ambiente • IEC 60068 -2 -1, 2 •

Características Comunes • Ambiental – Temperatura Ambiente • IEC 60068 -2 -1, 2 • -40°C a 85°C por 16 horas, -40°C a 70°C continua – Transitorio Eléctrico Rápido • IEEE C 37. 90. 1: 4 k. V / IEC 60255 -22 -4 Clase 3 / IEC 61000 -4 -4: Nivel 3 • Probado a un nivel de 4 -4. 0 k. V 2. 5/5 k. Hz en la fuente de potencia y las entradas y salidas digitales – Oscilatoria Transitoria • IEEE C 37. 90. 1: 2. 5 k. V / IEC 60255 -22 -1: Lev 3 / IEC 61000 -4 -12): Lev 3 • Nivel de Prueba = 2. 5 k. V – Prueba de Aislamiento • IEEE C 37. 90. 1 / (IEC 61000 -4 -4/IEC 60255 -22 -4): Clase 3 • Fuente de potencia, entradas analógicas, entradas externas, contactos de salida, a 1. 5 V, 50/60 Hz, 1 min 31

Características Comunes • Ambiental – Susceptibilidad a RFI • IEEE C 37. 90. 2:

Características Comunes • Ambiental – Susceptibilidad a RFI • IEEE C 37. 90. 2: 35 V/m / (IEC 255 -22 -3/IEC 61000 -43): Nivel 3 • 10 V/m modulada, 35 V/ de-modulada – Vibración de Choque y Golpe • (IEC 60255 -21 -1, 2 / IEC 60068 2 -8, 27, 29): Clase 1 • 5 g y 15 g – Inmunidad a Conducción de RF • (IEC 60255 -22 -6 / IEC 61000 -4 -6): Nivel 3 – Interrupciones de Alimentación • IEC 60255 -11 / IEC 61000 -4 -11 • Interrupción de 200 ms 32