Fallas de Desequilibradas
Fallas de Desequilibradas
Fallas de Desequilibradas
DEDICATORIA
En especial al Ingeniero Holger Meza Delgado por todos los conocimientos que
nos brinda y además ser responsable del desarrollo del curso de Análisis de
Sistemas de Potencia II.
INDICE
1. INTRODUCCIÓN. ......................................................................................................... 3
1.1 Definición..................................................................................................................... 3
1.2 Objetivo de un estudio de corto circuito de falla. .................................................... 4
1.3 Importancia del estudio de corto circuito en las fallas. ........................................... 4
1.4 Fuentes alimentadoras de corrientes de falla. .......................................................... 5
2. CORRIENTE DE FALLA. ............................................................................................ 7
2.1 Fuentes generadoras de corriente de falla. ............................................................... 8
2.1.1 El sistema de suministro. ....................................................................................... 8
2.1.2 Los generadores. ..................................................................................................... 8
2.1.3 Los motores síncronos. ........................................................................................... 9
2.1.4 Los motores de inducción. ..................................................................................... 9
2.2 Componentes que limitan la corriente de falla. ..................................................... 10
2.2.1 Reactancia del transformador. ............................................................................ 11
2.2.2 Reactores. .............................................................................................................. 11
2.2.3 Cables..................................................................................................................... 11
2.2.4 Fusibles limitadores de corriente. ....................................................................... 11
2.3 Reactancia de las máquinas rotatorias. .................................................................. 12
2.3.1 Reactancia transitoria. ......................................................................................... 12
2.3.2 Reactancia síncrona. ............................................................................................. 12
2.4 Forma de onda de la corriente de cortocircuito..................................................... 13
2.4.1 Corrientes de cortocircuito simétricas y asimétricas. ....................................... 13
2.5 Relación de reactancia a resistencia X/R. ............................................................... 13
2.6 Tipos de falla de cortocircuito. ................................................................................ 14
3. MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL CORTOCIRCUITO EN FALLAS. .................... 16
3.1 Método del equivalente Thevenin. .......................................................................... 16
3.2 Método de los MVA. ................................................................................................. 23
3.3 Método de las componentes simétricas. .................................................................. 27
3.4 Método de la matriz de impedancias de barra (Zbus y Ybus). ............................ 33
4. CONCLUSIONES. ....................................................................................................... 38
5. BIBLIOGRAFIA. ......................................................................................................... 38
FALLAS ASINCRONAS
1. INTRODUCCIÓN.
Las dimensiones de una instalación eléctrica y de los materiales que se instalan, así
como la determinación de las protecciones de las personas y bienes, precisan el
cálculo de las corrientes de cortocircuito en cualquier punto de la red. Un estudio de
corto circuito tiene la finalidad de proporcionar información sobre corrientes y
voltajes en un sistema eléctrico durante condiciones de falla. Pero, ¿qué es y cómo
se origina un corto circuito?
1.1 Definición.
Ante ello los equipos y/o sistemas pueden sufrir daños severos temporales o
permanentes en condiciones de falla. Por lo tanto, es necesario definir equipos y
esquemas de protección adecuados al momento de diseñar las instalaciones, de
tal forma que se asegure el correcto desempeño de la red eléctrica, apoyada por
los dispositivos de monitoreo, detección y señalización.
La corriente que cada una de estas máquinas rotatorias aporta a la falla está
limitada por su impedancia y decrece exponencialmente con el tiempo a partir
del valor que adquiere inmediatamente después de la falla. Entonces la
impedancia que las máquinas rotatorias presentan al cortocircuito es variable.
Otro de los factores que influyen sobre la magnitud de la corriente de corto
circuito son el momento, tipo y ubicación de la falla.
2. CORRIENTE DE FALLA.
Para el estudio de cortocircuito existen varios métodos, que van desde los
simplificados para instalaciones del tipo industrial en sistemas de potencia y que
pueden ser realizados manualmente, hasta los métodos computacionales, cuya
formulación matemática requiere del uso de la computadora digital para los cálculos
a realizar, y que por lo general, son aplicables al estudio de grandes redes eléctricas.
2.2.2 Reactores.
2.2.3 Cables.
Los cables y barras conductoras son parte de la conexión entre las fuentes de
corriente de cortocircuito y el punto de falla. Su impedancia natural limita la
corriente de cortocircuito, y la cuantía de la limitación depende de la
naturaleza, calibre y longitud del cable. Algunos diseños de barras
conductoras se prestan para incrementar la impedancia deliberadamente. Los
valores de resistencia, reactancia e impedancia de cables y barras
conductoras se encuentran en los catálogos de los fabricantes.
a) Falla de una fase a tierra, llamada también falla monofásica, de esta se puede
dar cualquiera de las siguientes.
Fase a y tierra.
Fase b y tierra.
Fase c y tierra.
b) Falla entre dos fases, llamada también falla bifásica que también puede
presentarse en las siguientes combinaciones.
Fase a y b.
Fase b y c.
Fase c y a.
c) Falla de dos fases a tierra, llamada también falla bifásica a tierra en donde se
cuentan los siguientes casos.
d) Falla entre fases, llamada también falla trifásica en donde las fases a, b y c se
conectan entre sí.
e) Falla entre fases y neutro, llamada también falla trifásica con neutro en donde
las fases a, b, c y el neutro se conectan entre sí.
Por la índole de los valores de análisis requeridos, estos métodos son empleados de
forma específica en problemas de sistemas eléctricos, ya que dentro de estos existen
algunos que permiten efectuar estudios más detallados que otros, con ciertas ventajas
en sus procedimientos que facilitan además la obtención de los valores requeridos,
siendo el empleo de cada uno practico para el análisis de problemas específicos. A
continuación se describe el procedimiento requerido por cada uno de los métodos
antes mencionados, que permiten obtener los valores de corrientes y potencias de
cortocircuito, objetivo del proyecto.
2) Seleccionar una base apropiada en kVA que sea común para todos los
niveles de tensión. Se recomienda el empleo de magnitudes como 1,000,
10,000, 100,000, ó múltiplos de 10. Se seleccionan potenciales básicos
distintos para cada nivel de tensión nominal. También se seleccionan los
potenciales de los transformadores de mayor capacidad y los niveles de
tensión más elevados como valores base.
5) Integrar todas las reactancias en una única equivalente que incluya todas las
reactancias entre la barra conductora de reactancia cero y el punto de falla.
Para ilustrar este método y los subsecuentes se empleara el diagrama del sistema
eléctrico anterior, esto debido a que este es precisamente el objetivo del proyecto;
comparar los métodos de análisis en un solo ejemplo.
Como primer paso del método de análisis de los MVA, se pide convertir
directamente las impedancias de los equipos y conductores directamente a MVA
de cortocircuito, considerándose todas las cargas activas como son: generadores,
transformadores y motores síncronos y de inducción, así como las líneas o ramas
del sistema que permiten la conexión de las mismas al punto de falla, y
despreciándose las cargas pasivas.
Una vez obtenidos los valores en MVA de los elementos, se puede dibujar el
diagrama requerido para el análisis, partiendo al igual que en el método anterior
del diagrama unifilar, solo que esta vez representando a todos los elementos
considerados como rectángulos o círculos, escribiendo dentro de los mismos la
potencia en MVA calculada.
Como se observa, los elementos considerados solo son las máquinas eléctricas,
por comodidad, se desprecian los valores de resistencia y reactancia de las barras
de conexión, esta eliminación se hace solo en sistemas de media y alta tensión ya
que los valores de resistencia y reactancia de las mismas son lo suficientemente
pequeños como para que el error que se obtiene al no incluir a estos elementos
en el análisis se considere insignificante, pero los niveles de tensión permanecen
indicados puesto que es en las barras de conexión en donde se proponen
usualmente las fallas, y en este caso como se menciona con anterioridad, la falla
se encuentra localizada en el mismo punto que en el ejemplo anterior ya que el
objetivo es comparar las diferencias de desarrollo, complejidad de aplicación y
ventajas de los distintos métodos convencionales de análisis propuestos.
Una vez elaborados los tres diagramas de secuencia y expresadas las reactancias
en el sistema en por unidad, se efectúa la reducción del mismo con el fin de
encontrar la reactancia equivalente en el punto de falla de cada diagrama de
secuencia, para lo cual se efectúan las reducciones empleando el método de
equivalente de Thevenin. En este ejemplo se elegirá el diagrama número uno de
secuencia cero que se presenta con anterioridad. La primera reducción se ilustra
en la figura 2.14.
1) A partir del diagrama unifilar del sistema bajo análisis, identificar el número
de barras que componen al sistema.
El sistema se modela por medio de su red de secuencia positiva, donde las líneas
y transformadores están representados por reactancias en serie y las máquinas
están representadas por fuentes de tensión constante, todas las resistencias serie,
admitancias en paralelo, e impedancias de carga no rotatorias se desprecian.
Como ejemplo se presenta el diagrama del sistema eléctrico que se ha estudiado,
con el fin de identificar las ventajas y desventajas del empleo de este método para
el análisis de los sistemas eléctricos.
Cómo primer paso se presenta el diagrama unifilar del sistema bajo estudio y se
identifica el número de barras con las que este cuenta. En la figura 2.17 mostrada
a continuación se identifica el número de barras existente en el diagrama unifilar
del ejemplo.
Una vez identificadas las admitancias propias y mutuas de los nodos se puede
construir la matriz de admitancias como se muestra en la matriz.
4. CONCLUSIONES.
Con lo que respecta al método de “Los MVA”, este es una herramienta que a pesar
de que permite obtener la potencia de corto circuito con reducciones muy
parecidas a las efectuadas en el método de “Equivalente de Thevenin”.
5. BIBLIOGRAFIA.