Cálculo de cortocircuitos
Índice
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Tipo de Falla
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Las fallas posibles son: Falla trifásica Fall lla a monofásica a tierra Falla entre dos fases Fall Fa lla a entr tre e dos fase ses s a ti tie err rra a Fase abierta
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Tipo de Falla
3-phase
2-phase
1-phase
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Método de Cálculo Se dispone de los siguientes métodos de cálculo: 1. IEC IEC609 60909 09 2001 •
Cálc Cá lcul ulo o de de Ik" Ik" se segú gún n IEC IEC 60 6090 909. 9.
2. IEC IEC909 909 1988 •
Cálc Cá lcul ulo o de de Ik" Ik" seg según ún IE IEC C 909 909..
3. AN ANSI SI C37 C37.10 .10 •
Realiz Rea liza a el cálcul cálculo o según según la norma norma ANSI/ ANSI/IEE IEEE E C37.010 C37.010-19 -1999. 99.
4. AN ANSI SI C37 C37.13 .13 •
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Realiz Rea liza a el cálcul cálculo o según según la norma norma ANSI/ ANSI/IEE IEEE E C37.013 C37.013-19 -1997. 97.
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Cálcul Cál culoo del corto cortocir circuit cuitoo Bases metodológicas y modelos IEC 60909
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IEC - 90 9099 • Este están estándar dar es aplica aplicable ble para para el el cálculo cálculo de las las corrientes de cortocircuito en sistemas trifásicos
de bajo voltaje y sistemas trifásicos de alto voltaje de hasta 230 KV con frecuencia nominal de operación de 50 Hz o 60 Hz . 7
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9099 IEC - 90 Las corrientes de cortocircuito son clasificadas según su magnitud en: A. Máxima Máxima cor corrie riente nte de de cortoc cortocirc ircuit uito o ; la cual determina las capacidades de los equipos eléctricos. B. Mínima Mínima corr corrien iente te de cort cortoci ocircu rcuito ito ; la cual puede ser una base, por ejemplo, para selección de fusibles o para ajustar los dispositivos de protección. 8
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IEC - 90 9099 Se puede distinguir entre dos tipos de fallas: • Cortocircuito lejos del generador: Son fallas por cortocircuito en sistemas donde las corrientes de cortocircuito no tienen decaimiento de la componente AC . • Cortocircuito cerca del generador: Son fallas por cortocircuito en sistemas donde las corrientes de cortocircuito, tienen decaimiento de la componente AC. 9
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Cálculos de corrientes de CC • Aplica Aplicación ción en el el planeam planeamiento iento de rede redes. s. – Capacidad de cortocircuitos de SE existentes. – Diseño y parametrización de relés de protección. – Dimensionamiento de mallas de tierra. tierra. – Capacidad térmica de cables en cortocircuito. – Chequeo de potencia de cortocircuitos cortocircuitos en punto de alimentación. – Problemas de inducción durante fallas fallas asimétricas. 10
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Cálculos de corrientes de CC • Aplica Aplicación ción en la oper operación ación de rede redes. s. – Permanecer dentro de los cortocircuitos cortocircuitos dentro de los los límites durante maniobras en redes. – Localización de fallas en las redes basado en la impedancia de falla. – Aclaramiento de la protección por el mal funcionamiento. 11
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9099 IEC - 90 Cortocircuito lejos del generador: • La fuente fuente de volt voltaje aje equiva equivalente lente en punto punto de falla F, se se calcula con el factor voltaje c y el voltaje de fase nominal en el punto de falla.
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IEC - 90 9099 Cortocircuito cerca del generador: • Para este este tipo tipo de falla falla se se toma toma en cuenta cuenta la influ influencia encia de los motores y generadores.
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Magnitudes importantes • ip: corriente pico (corriente de choque). • iDC: desplazamiento DC de la corriente de CC. • IK”: Componente AC de la corriente de CC inicial (subtransitoria). • IK’: Componente AC de la corriente de CC transitoria. • IK: Componente AC de la corriente de CC permanente. • SK”: Potencia aparente de CC inicial 14
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Modelo de un red externa
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Modelo de Líneas aéreas/cables • • •
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Parámetros y cálculos RL1, XL1 de acuerdo a conductores/geometría y datos del fabricante respectivamente. ZL2=ZL1 RL0, XL0 de acuerdo a conductores/geometría y considerando recorridos en paralelo a través del terreno y con líneas cercanas. El coef coefici icient ente e de de tempe temperat ratura ura de la la resistencia para el mínimo CC:
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Modelo de transformador de dos devanados Parámetros y cálculos
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Modelo de transformador de 3 devanados Parámetros y cálculos
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Modelo de transformador de 3 devanados
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Modelo de reactor serie Parámetros y cálculos
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Modelo de máquina síncrona
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Modelo de máquina asícrona Parámetros y cálculos
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Factores de corrección IEC 60909 introduce: • Un fac facto torr de cor corre recc cció ión n de tensión y • Di Dife fere rent ntes es fa fact ctor ores es de corrección de impedancia (para corregir la impedancia de la fuente.
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Factores de corrección “c ”
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Corrección de la impedancia del Transformador • Corrección Corrección de la impe impedancia dancia del transf transformad ormador or en las redes de secuencia positivo, negativo y cero (excepto para impedancias a tierra)
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Corrección de la impedancia para transformadores de 3 devanados
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Corrección de la impedancia de máquinas síncronas • El valorr real valo de res resist medida da (Rs ) no es utilizado como la parte deistenc laencia Zk ia . medi • En luga lugarr se se emple emplea a la res resist istenc encia ia R SG ficticia (significativamente (significativam ente mayor que Rs) , para poder simular la decadencia de la componente DC .
Valores de la resistencia R SG : 27
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IEC 60909: Modelo de máquina asíncrona • Sin Sin fac facto torr cor corre recc cció ión: n: • IEC 60909 60909 formula formulación ción de condi condicione ciones s bajo las cuales cuales el motor asíncrono no debe ser despreciado (no relevante para implementaciones de Software) • Es Esti tima maci ción ón de RM
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Corriente de falla, factores que influyen (por ejemplo un cortocircuito co rtocircuito 3φ)
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Potencia de cortoci Potencia cortocircuito rcuito de la aliment alimentación ación (impeda (impedancia ncia de de la fuente Zs). Impedancia Impeda ncia de de línea para localiza localizarr la falla falla (impedanc (impedancia ia de cortoc cortocircuito ircuito Zsc) Resi Re sist sten enci cia a de de fal falla la (RF)
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Cálcul Cál culoo del corto cortocir circuit cuitoo Bases metodológicas y modelos ANSI C37
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ANSI – C3 C377 • Las norma normas s de ANSI ANSI que que se dirig dirigen en al al cálculo cálculo de la falla para el medio y alto voltaje son: – ANSI Std C37.010-1979, – ANSI Std C37.5-1979.
• Las norma normas s de ANSI ANSI que que se dirig dirigen en cálculo cálculos s de la la falla para los sistemas de bajo-voltaje (debajo de 1000 V), es: – ANSI Std C37.13-1990, 31
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ANSI – C3 C377 • Se define definen n tres tres tipos tipos de de corrien corrientes tes de cortocircuito, dependiendo dependiendo del marco de tiempo de interés tomado desde el inicio de la falla: – Corriente de primer ciclo (momentánea) – Corriente de interrupción (interruptiva). (interruptiva). – Corriente de tiempo retardado (en 30 ciclos). ciclos).
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ANSI – C3 C377 Corriente de primer ciclo • Tamb También ién llama llamadas das corrie corrientes ntes mome momentán ntáneas, eas, • Son las las corri corrient entes es de ½ cic ciclo lo desp después ués del del inici inicio o de la falla; ellas enfrentan la relación para el servicio de los interruptore interruptores s del circuito cuando están resistiendo corrientes de cortocircuito. 33
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ANSI – C3 C377 Corriente de Interrupción • Son las corri corrientes entes del cortoci cortocircui rcuito to en el el intervalo intervalo de tiempo de 3 a 5 ciclos después de iniciado la falla. • Relac Relacionan ionan a las corr corrientes ientes perci percibidas bidas por el el equipo equipo de interrupción al aislar una falla. • Son llamad llamadas as corri corrientes entes de apertur apertura a de conta contacto. cto. • Son asimét asimétrica ricas; s; ellos ellos contie contienen nen compon componente ente DC, DC, pero pero se da consideración debida ahora al decremento de la componente AC debido a que ha pasado el tiempo del principio de la falla. 34
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ANSI – C3 C377 Corriente con Tiempo de Retardo • Las corrie corrientes ntes de tiemp tiempo o retarda retardado do son son las las corrientes de de cortocircuito cortocircuito que existen más allá de 6 ciclos (a 30 ciclos) de iniciado la falla. • Son útiles útiles para dete determina rminarr si las las corrien corrientes tes son son sensadas por los relés con retardo retardo y en evaluar la sensibilidad de los relés de sobrecorriente. • Estas corri corriente entes s son asum asumidas idas por no conten contener er ningún desplazamiento de la componente DC. 35
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