introduccion cortocircuito

Cortocircuito Anlisis de FallasEscuela de Ingeniera Elctrica Departamento de Potencia Modelado de Sistemas de Potencia

Prof. Agustn R. Marulanda Guerra.

Introduccin El estudio de cortocircuito debe estar presente en la planificacin y en la explotacin de una red elctrica Los efectos perjudiciales de las fallas son numerosos y estn asociados a las corrientes elevadas que circulan al momento de la falla. (Elevacin de la temperatura y fenmenos electrodinmicos) En ocasiones tambin pueden provocar fenmenos de sobretensionesProf. Agustn R. Marulanda Guerra

Modelado de Sistemas de Potencia

Objetivos del Calculo de Cortocircuito

Determinar las corrientes de servicio para los equipos de interrupcin (circuit breakers y fusibles), en alta, media y baja tensin. Calcular las corrientes de cortocircuito para los relee de proteccin y la coordinacin de los equipos de proteccin. Evaluacin de la adecuacin de los equipos estticos con respecto a los rangos de las corriente de cortocircuito (Txs, cables, reactores, etc.) Calcular las cadas de tensiones y su tiempo de reestablecimiento.Prof. Agustn R. Marulanda Guerra


Complejidad del Estudio de Cortocircuito

La complejidad depende del grado de precisin buscado:

En el caso de una instalacin industrial de media y baja tensin, es suficiente determinar el mximo valor de cortocircuito (generalmente corresponde a un cortocircuito equilibrado) Si se trata de un sistema de alta tensin mallada, ser necesario calcular el nivel de cortocircuito en cualquier punto de la red ante cualquier tipo de falla, con el propsito de ajustar adecuadamente las protecciones.


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Por qu estudiar las Fallas?

Para que si ocurren podamos eliminarlas lo antes posible. As no provocar sobretenintesidades (incendios), y sobretensiones (explosiones). Para disear el sistema de forma tal que aguante las condiciones de falla hasta despejar la misma.



Causas del cortocircuito

Orgen puramente elctrico: provienen deldeterioro de un aislador, que se vuelve incapaz de soportar la tensin.

Orgen mecnico: se debe a la ruptura deconductores o de aisladores (ej. Cada de ramas de rbol sobre lneas areas o golpe de pico sobre cables subterrneos).

Orgen atmosfrico: son causados por eventosatmosfricos (ej. Un rayo que cae sobre una lnea de AT, vientos extremos que acercan los conductores, humedad elevada).REDES ELCTRICAS 2 - CURSO 2001

Causas del cortocircuito

Originados por transitorios: los transitorios puedenproducir sobretensiones elevadas que ocasionen la perforacin de aisladores.

Originados por falsas maniobras: por ejemplo, laapertura en carga de un seccionador.

REDES ELCTRICAS 2 - CURSO 2001

Sobreintesidades

Las sobreintensidades ms importante que pueden producirse en un sistema elctrico son las debidas a cortocircuitos, es decir disminucin brusca de impedancia en un determinado circuito, motivadas normalmente por fallos en el aislamiento. Todo aparato de maniobra, debe poder soportar la mxima corriente de cortocircuito que pueda presentarse en el punto de la red donde se encuentra instalado.Prof. Agustn R. Marulanda Guerra


Factores que Afectan la Corriente de Cortocircuito

Curso temporal i=f(t) de la corriente de cortocircuito. El cortocircuito puede producirse en un punto elctricamente cercano al generador o en un punto lejano al mismo.



Factores que Afectan la Corriente de Cortocircuito

Curso temporal i=f(t) de la corriente de cortocircuito.

Segn sea el valor de la tensin (senoidal) en el momento de producirse el cortocircuito, el comportamiento de la intensidad puede ser simtrico respecto (cuando la tensin es mxima) o bien inicialmente asimtrico respecto a dicho eje (cuando la tensin en nula).



Circuito RL



Circuito RL



Corriente de Cortocircuito



Onda de Tensin



Corriente Simtrica

Si

=tg-1[ L/R]

=

: La componente continua no est presente y, desde el principio, la corriente de cortocircuito tiene los mismos valores que en rgimen permanente, con un valor pico E/Z.Prof. Agustn R. Marulanda Guerra


Corriente Asimtrica

=tg-1[ L/R] = - /2 /2 : La componente continua tiene su valor mximo, que es igual al valor mximo de la componente sinusoidal.



Corriente Asimtrica

=tg-1[ L/R] Es evidente que el valor pico de la corriente ,Ip, es una funcin de , es decir, depende de la relacin R/X de la red. El valor Ip determina el poder de cierre de los interruptores automticos y tambin define los esfuerzos electrodinmicos.Modelado de Sistemas de Potencia Prof. Agustn R. Marulanda Guerra

Corriente Pico, Ip

Su valor se calcula del valor eficaz de la corriente de cortocircuito simtrica, Ia, mediante la relacin:

Ip ! K 2 Ia

Donde K es un coeficiente que viene dado por la relacin R/X de la red.

Un Generador de 100 MVA, fp=0.85, tiene un X/R=110. Transformador de 100 MVA, tiene X/R=45



Variacin del Factor K en Funcin de R/X

Fuente: IEC-909



Lugar del Cortocircuito

a) Cortocircuito cercano al generador (amortiguado). b) Cortocircuito lejano al generador (No amortiguado)Modelado de Sistemas de Potencia Prof. Agustn R. Marulanda Guerra

Cortocircuito Cercano al GeneradorEn este caso predomina la reactancia interna del generador sobre la reactancia de de la red; esta reactancia toma tres valores: Subtransitoria: 10 20 primero milisegundos. Transitoria: hasta 500 milisegundos. Permanente. La intervencin sucesiva de las tres componentes provoca una disminucin progresiva de la intensidad de cortocircuito, intensidad que es, por tanto, la suma de cuatro componentes:



Cortocircuito Cercano al Generador



Cortocircuito Lejano al Generador

Cuando el cortocircuito se produce en un punto suficientemente lejano (elctricamente) de los generadores, la corriente inicial no se amortigua. Se trata pues de un Cortocircuito no amortiguado.

.

Este caso se da frecuentemente en sistemas de MT alimentados con Txs de AT/MT, cuando la potencia de alimentacin de la red AT es suficientemente grande en comparacin con la de los txs AT/MT



Caractersticas de los Cortocircuitos Duracin Autoextinguible, fugaz, permanente

Origen Factores mecnicos Sobretensiones Degradacin de aislamiento Errores Humanos

Localizacin Dentro de mquinas o cuadros elctricos En lneas de distribucin En sistemas de transporte, etc.



Clasificacin de los Cortocircuitos

Slo 5 % de los casos

15 % de los casos



Clasificacin de los Cortocircuitos

80 % de los casos



Consecuencia de los Cortocircuitos

Presencia de Arco elctrico Sobreesfuerzos mecnicos Sobrecalentamiento Efectos sobre redes prximas




Presencia de Arco elctrico

Degradar los aislamientos Fundir los Conductores Provocar incendios (peligro para las personas)

Sobreesfuerzos mecnicos

Deformacin de las Barras Desprendimiento de los cables




Sobrecalentamiento

Deterioro de los aislamientos (efecto Joule)

Efectos sobre redes prximas

Baja de Tensin Desconexin Inestabilidad Dinmica/ perdida de sincronismos de las mquinas Perturbacin de los Circuitos de Control y mando.Prof. Agustn R. Marulanda Guerra


Los mtodos ms conocidos en orden de complejidad son:

Mtodo a Bus Infinito Mtodo Punto-A-Punto Mtodo hmico o de Impedancias (Zbus) Mtodo por kVA Mtodo por unidad Mtodo por componentes simtricas



Normas y Clculos de las Icc

Mtodo de Impedancias (BT) Mtodo de los MVA Norma IEC 60-909Tres mtodos para definir el valor pico de la corriente de falla.

Normas ANSI/IEEE



PROGRAMAS DE CMPUTO



Fuentes de Cortocircuito

Mquinas Sincronas

Motores de Induccin de Gran Tamao.









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