Desarrollo de un programa de cálculo y análisis de protecciones diferenciales de barra, línea y transformador para estudios de ajuste y coordinación de protecciones

Abstract

Los sistemas eléctricos de potencia buscan entregar energía de calidad, segura y confiable. El sistema debe estar preparado para soportar fallas, y así tener el menor impacto tanto en las personas como en el sistema eléctrico, es por esto que se diseñan protecciones eléctricas, las cuales se encargan de resguardar a las personas y los equipos. El estudio de ajuste y coordinación de protecciones verifica la correcta operación de las protecciones eléctricas. Dentro de la Norma Técnica de Calidad y Seguridad de Servicio se especifica que para proteger las barras del sistema eléctrico se requiere la implementación de al menos un sistema de protección diferencial de barras, por otro lado, en líneas con ciertas características especificadas en la norma se solicita tener un esquema de protección diferencial de línea y para los transformadores mayores a 12 MVA se debe considerar un sistema de protección diferencial de transformador. Las cuales son las exigencias del Coordinador Eléctrico Nacional para la conexión de nuevos proyectos al sistema eléctrico nacional. Esinel ingenieros requiere un programa que tenga como finalidad automatizar el proceso de cálculo de corrientes diferenciales para los distintos tipos equipos de protecciones diferenciales presentes en los proyectos considerando variedad de marcas y métodos. Es por ello que este trabajo busca crear un programa capaz de cumplir con las tareas anteriormente presentadas mediante el lenguaje de programación Python y el programa PowerFactory. Se desarrolla un programa con la capacidad de realizar cálculos para protecciones diferenciales de barra, de línea y de transformador con tres marcas representativas ABB, SIEMENS y General Electric, con modelos y ajustes asociados. Como resultado se entregan planillas de cálculo con las corrientes secundarias y el cálculo de corrientes diferenciales y de restricción para que, según el procedimiendo del equipo, se pueda determinar la estabilidad de la protección tanto para fallas internas (en la zona protegida) como externas (fuera de la zona de protección). Mediante este programa, se recrearon diversos escenarios y tipos de fallas, representando tanto fallas internas como externas a las zonas de protección de los relés. Esto permitió verificar la correcta operación de las protecciones en los casos estudiados. Con este programa, se logra aumentar el número de casos analizados y reducir los tiempos de ejecución de los estudios de ajuste y coordinación de protecciones, los cuales son requisitos fundamentales para la puesta en servicio de proyectos en gestión de conexión, ya sea para proyectos nuevos o para modificaciones relevantes.