Taller virtual: “Elaboración de Estudio de Cortocircuito” ANÁLISIS DE CORTOCIRCUITO Elaboración de Estudio de Cortocircuito
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INTRODUCCIÓN
www.energiaysociedad.es/manenergia/1-1-aspecto sociedad.es/manenergia/1-1-aspectos-basicos-de-la-electricida s-basicos-de-la-electricidad d/ http://www.energiay
Elaboración de Estudio de Cortocircuito
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TIPOS DE CORTOCIRCUITO ❑Monofásica
a tierra. ❑Bifásica a tierra. ❑Trifásica a ❑Bifásica.
tierra.
❑Trifásica
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TIPOS DE CORTOCIRCUITO
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FLASHOVER
https://www.researchgate.net/ https://ww w.researchgate.net/publication/22422 publication/224226487_380_kV_Corona_Ring_O 6487_380_kV_Corona_Ring_Optimization_for_a ptimization_for_ac_Voltages/figures c_Voltages/figures
Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia
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BACK FLASHOVER
https://dbnst.nii.ac.jp/vi https://dbnst. nii.ac.jp/view_image/4488/9277?he ew_image/4488/9277?height=873&width=728 ight=873&width=728
Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia
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CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO Un cortocircuito produce grandes corrientes, puede ocasionar: ❑Daño
en las instalaciones.
❑Interrupción ❑Pone
de grandes áreas.
personal en riesgo.
❑Arco
eléct eléctrico rico (A (Arc rc Flas Flash) h) ❑Otros (huecos de tensión).
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CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO Máxim Má xima a Corriente de Cort ortoci ocircu rcuito ito ❑Diseño de los equipos. ❑
Coordinación de losde equipos de de protección. ❑Dimensionamiento sistemas puesta a
tierra.
Mínim Mí nima a Corriente de Cortoci Cortocircu rcuito ito ❑Sensibilidad de los relés.
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ANÁLISIS
TRANSITORIO
DE
LA
CORR CO RRIE IENT NTE E DE CO COR RTOC OCIR IRCU CUIT ITO O
ⅆ() = ⅆ
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ANÁLISIS
TRANSITORIO
DE
LA
CORR CO RRIE IENT NTE E DE CO COR RTOC OCIR IRCU CUIT ITO O La fuente es sinusoidal: = sin( )
(2)
Entonces la solución de (1) es: −
sin
(3)
= / /,, = /, /, = tan tan− / =
= sin( ) Donde:
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ANÁLISIS
TRANSITORIO
DE
LA
CORR CO RRIE IENT NTE E DE CO COR RTOC OCIR IRCU CUIT ITO O Componente ac i
t
Corriente resultante Componente dc Componente ac
Componente dc
Corriente i(t)
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ANÁLISIS
TRANSITORIO
DE
LA
CORR CO RRIE IENT NTE E DE CO COR RTOC OCIR IRCU CUIT ITO O Componente Component e dc máxima: ( − ) = /2
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ANÁLISIS
TRANSITORIO
DE
LA
CORR CO RRIE IENT NTE E DE CO COR RTOC OCIR IRCU CUIT ITO O Componente Componen te dc nula:
=
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ANÁLISIS
TRANSITORIO
DE
LA
CORR CO RRIE IENT NTE E DE COR CO R T OCIR OC IRCU CUIT ITO O Como en los SEP ≫ , entonces ≃ /2: ❑
Si se cierra el interruptor a la tensión máxima: No hay componente continua
❑
Si se cierra el interruptor cuando la tensión es cero: Se produce la máxima corriente dc
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CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN LOS T E R M I N A L E S D E U N G E N E R A D O R Del cálculo de la corriente de cortocircuito obtenemos:
− − 1 1 1 1 1 cos( co s( ) = 2
2 − cos
(4)
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CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN LOS TERMINALES DE UN GENERADOR Contribución Reactancia Subtransitoria
2
1 1
−
cos cos( ( )
Contribución Reactancia Tran Transitoria sitoria
2
− 1 1 cos cos( ( )
Contribución reactancia de estado estacioanario
1 cos( ( ) 2 cos
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CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN LOS TERMINALES DE UN GENERADOR 2 − cos
Componente aperiódica
Corriente de cortocircuito total
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CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN LOS TERMINALES DE UN GENERADOR • • •
Estado Subtransitorio: Subtransitorio: 10-20 ms Estado Transitorio: hasta 500 ms Estado Permanente: después de transitorio
Fuente: Calculation of Short-circuit Short-circuit currents, Schneider Electric
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¿CUANDO
LA
FALLA
NO
ES
BALANCEADA?
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COMP MPON ONEN ENTE TES S SI SIMÉ MÉTR TRIC ICAS AS CO El concepto general de las componentes simétricas fue primero desa de sarr rrol olla lado do po porr C. C.L. L. Fo Fort rtes escu cuee en 19 1918 18.. En un sist sistem emaa tri riffás ásic icoo, un co conj njun untto de tre tres faso sore ress de desb sbal ala anc ncea eado doss pu pue ede den n serr re se resu sueeltos ltos en tres tres sis iste tem mas de fas asor ores es com omoo sig iguue: (a) Secuencia positiva: tre tres faso fasore ress co conn la mis ism ma secu secue enci cia a de fase fase (b) Secuencia negativa: tres tres fa faso sore ress co conn la secu secuen enci cia a de fa fase se op opue uest sta. a. (c) Componentes de secuencia cero: tre tres faso fasore ress de ig igu ual magn magnititu ud y fase fase..
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
COMP MPON ONEN ENTE TES S SI SIMÉ MÉTR TRIC ICAS AS CO V
V Vb V
V
Vb
Secuencia negativa V
Vb
V
V
Secuencia positiva
Secuencia cero
Vb V
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
COMP MPON ONEN ENTE TES S SI SIMÉ MÉTR TRIC ICAS AS CO V
V
V
V V V Vb
Vb
Vb
Vb
Se define el operador: = 1∠120°
⇒
= 1∠ 1∠ 120°
V V
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COMPONENTES SIMÉTRICAS Las tensiones: V = V V V Vb = Vb Vb Vb V = V V V
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COMPONENTES SIMÉTRICAS V = V
V = V
Vb = V V = V V = V
Secuencia positiva
Secuencia negativa V = V
Vb = V
V = V V V = V V V Vb = Vb Vb Vb = V V V V = V V V = V V V
Secuencia cero
Vb = V V = V
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COMPONENTES SIMÉTRICAS Tenemos en forma matricial: 1 V Vb = 1 V 1
1
1
V V V
1 = 1 1
V V Vb = V V V
1
1
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COMPONENTES SIMÉTRICAS Podemos calcular la inversa: V V − Vb V = V V V 1 V = 1 V 1
−
1
1
=
V Vb V
1 1 1
1
1
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COMPONENTES SIMÉTRICAS 3V = V Vb V 3V = V V V 3V =
b V Vb
V
Para corrientes es análogo: =
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REDES
DE
SECUENCIA
DE
UN
GENERADOR Positiva
Cero
Negativa
ҧ ҧ ത ഥ =
≠
ҧ ҧ ത 0=
3
0 = ( ҧ 3 ҧ ) ҧ ത
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REDES DE SECUENCIA DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN Positiva
Cero
Negativa
′
ഥ ҧ ҧ ′ ത =
=
′
ഥ ҧ ҧ ′ ത =
′
ഥ ҧ ҧ ′ ത =
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REDES DE SECUENCIA DE TRANSFORMADOR
CON GRUPO DE CONEXIÓN YNYN Positiva
Cero
Negativa
′
ഥ ҧ ҧ ′ ത =
=
′
ഥ ҧ ҧ ′ ത =
′
ഥ ҧ ҧ ′ ത =
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
REDES DE SECUENCIA DE TRANSFORMADOR CON GRUPO DE CONEXIÓN Δ-YN Positiva
Cero
Negativa
′
ഥ −° ҧ ҧ ′ ത =
=
′
ഥ ° ത = ҧ ҧ ′
′
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
REDES DE SECUENCIA DE TRANSFORMADOR
CON GRUPO DE CONEXIÓN YN−Δ Positiva
Cero
Negativa
′
ഥ ° ത = ҧ ҧ ′
=
′
ഥ −° ത = ҧ ҧ ′
′
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EJEMPLO: DESARROLLAR LAS REDES DE SECU SE CUEN ENCI CIA A DEL SI SIGU GUIE IEN NTE SI SIST STEM EMA A
R
S
P
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SOLUCIÓN:
N1
ZGR
N1
Positiva
ZGS
ZTR
N2
ZGR
ZT ZTS
ZLRS ZLRP
ZLSP
N2
Negativa
ZGS
ZL RS
ZTS
R
ZLRP
ZLSP
Elaboración de Estudio de Cortocircuito
SOLUCIÓN:
N0 3ZR
ZGR
N0
3ZS
Cero
ZGS
ZL RS
ZTS
Z TR
ZLRP
ZLSP
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
REDES
DE
SECUENCIA:
FALLA
MONO MO NOFÁ FÁSI SICA CA A TIER TI ERRA RA
3
Corriente de falla ҧ = Iҧ = Iҧ = Iҧ E ഥ ҧ = ഥ ഥ ഥ ഥ + + +
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
REDES DE SECUENCIA: FALLA TRIFÁSICA
3
=0 =0
Corriente de falla ഥ
ҧI = E ഥ
ҧIb = I ҧ ҧI = I ҧ
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
REDES DE SECUENCIA: FALLA BIFÁSICA 3
=0
Corriente de falla ҧIb = I ҧ = ( )I ҧ ഥ −j E ҧIb = ഥ +ഥ
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Elaboración de Estudio de Cortocircuito
SECUENCIA: IA: FALLA BIFÁSICA A REDES DE SECUENC TIERRA
3
Corriente de falla
ഥ
ഥ = V ഥ = ഥ V = V
ҧI = ഥ
ഥ E ഥ ∥ ഥ +
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DEVANADO Δ: FUENTE DE SECUENCIA 0
IC
I
•
Se prese sennta una falla en C.
•
La co corr rrie ient ntee re reto torn rna a a tr trav avés és de dell ne neut utro ro..
•
Parte de esta corriente circula a través dell pr de prim imar ario io de dell tr tran ansf sfor orma mado dor r I I C.
•
También hay una corriente I en el
•
secundario. Esta corriente circulará por los otros
http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/trafo http://patricioconcha.ubb.cl/tran sformadores/trafo_trifasico.h _trifasico.h tm
devanados. •
Por lo tanto en los primarios también
circu cir cula larán rán co corri rrien ente tes, s, de ig igua uall int inten ensid sidad ad..
circu cir cula larán rán co corri rrien ente tes, s, de ig igua uall int inten ensid sidad ad.. Elaboración de Estudio de Cortocircuito
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MÉTODO DE THEVEN ENIIN •
Consta de una fuente ideal de tensión, en serie con una impedancia ℎ .
MÉTODO DE THEVEN ENIIN •
Supongamos que existe un generador síncrono, el cual alimenta a una carga , a través de impedancia externa, y se produce un cortocircuito en los terminaleunas de la carga.
MÉTODO DE THEVEN ENIIN
MÉTODO DE THEVEN ENIIN Es equivalente a dos superposiciones. 1. Se deja operando la fuente y la tensión interna del generador . 2. Se procede a cortocircuitar las fuentes y , solo queda .
ഥ
+ )
( + ҧ =
( + )
=
( + )
CÁLCULO DIgSILENT
DE
CORTOCIRCUITO
EN
MÉTODOS
DE
CÁLCULO
DE
CORR CO RRIE IENT NTE E DE CO COR RTOC OCIR IRCU CUIT ITO O
DIgSILEN DIgS ILENT T PowerFact PowerFactory ory User Manua Manuall
LA
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MÉTODO IEC 60909 / VDE 0102 Método simplificado: ❑ Tensiones nominales de la red Ui=Un. ❑ Se usa un factor de corrección c. ❑ ❑
No considera las cargas. Usado para planeamiento (diseño, dimensionamiento). DIgSILEN DIgS ILENT T PowerFact PowerFactory ory User Manua Manuall
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MÉTODO COMPLETO Método preciso: ❑ Tensiones de operac operación. ión. ❑ Considera las cargas. ❑ Usado para coordinación de protecciones.
DIgSILEN DIgS ILENT T PowerFact PowerFactory ory User Manua Manuall
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EJERCICIO
EN
DIGSILENT
POWERFACTORY
T N E L I S g I D
SISTEMA DEPOTENCIA
T1 Transformador 160 MVA
Load HV - SE4
LINEHV SE4 - SE3
HV - SE5
A V M 5 2 2 r o d a m r o f s n a r T 2 T
LV - SE5
3 E S V H
2 E S V H
Load LHV - SE2
1 E S V H
LV - SE1 2 E S 1 E S V L E N I L
LV - SE2 3 E S 2 E S V L E N I L
2 E S V L d a o L
3 E S V L d a o L
T3 Transformador 5 MVA
SG ~ G1 200 MVA
1 E S V M
HV - SE4
5 E S 4 E S V H E N I L
1 E S V L d a o L
LINEHV SE2 - SE1
LINEHV SE3 - SE2
3 E S V L
3 E S d a o L
Exercise 01_Short Circuit Taller Elaboración de Estudio de Cortocircuito
Project: Graphic: Red
