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EXPERIENCIA II - PROTECCIONES ELÉCTRICAS - CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO SEGÚN ESTANDAR IEC Y ANSI EN RED DE DISTRIBUCIÓN DE BAJA TENSIÓ.v01
EXPERIENCIA II - PROTECCIONES ELÉCTRICAS - CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO SEGÚN ESTANDAR IEC Y ANSI EN RED DE DISTRIBUCIÓN DE BAJA TENSIÓ.v01
EXPERIENCIA II - PROTECCIONES ELÉCTRICAS - CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO SEGÚN ESTANDAR IEC Y ANSI EN RED DE DISTRIBUCIÓN DE BAJA TENSIÓ.v01
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA ELECTRÓNICA
ARICA – CHILE
1. Objetivos
• Modelar una red de distribución de baja tensión mediante el Software ETAP 19.
• Evaluar flujo de carga y corrientes de cortocircuito simétricas y asimétricas con software ETAP 19
empleando norma IEC y ANSI.
2. Materiales
• Software ETAP 19
• Sistema de estudio y datos de elementos
Construir el esquema unilineal que se muestra a continuación utilizando los elementos del software
ETAP 19.
Los parámetros de cada uno de los elementos indicados en la Fig.1 se especifican a continuación.
Equivalent Network:
Modo de operación: Balance de potencia
Nivel de tensión: 13,8 KV, balanceado
Corriente trifásica simétrica de cortocircuito: 15 kA
Corriente monofásica asimétrica de cortocircuito: 10 kA
Reactancia de sec. positiva: 13%
Reactancia de sec. cero: 10%
Conexión: Estrella, neutro aterrizado sólido
3.2.2 Transformador
Transformador 01:
Estándar: Norma IEC
Voltaje nominal primario: 13,8 KV
Voltaje nominal secundario: 0,66 KV
Potencia nominal aparente: 5 MVA
Tipo refrigeración: Seco, Encerrado, Clase ANAN.
Altura de instalación: 1500 m.s.n.m, derrateo 9,6%
Temperatura de instalación: 30ºC
Impedancia: Típica Z & X/R
TAP: - N/A -
Conexión: Dyn5, neutro aterrizado sólido
Símbolo: Visible
Línea 01:
Longitud: 0,4 km
Tipo conductor de fase: Sistema Métrico 50Hz, AAAC, Pirelli, Krypton, 158 mm2, 19 hebras
Tipo conductor de Tierra: - N/A –
Tipo configuración: Triangular, altura (12 m), espaciado (1 m)
Transposición: - N/A –
Impedancia por fase: Calculada
Unidades: Ohm / km
Matriz Resistencia, Reactancia y Admitancia: Dominio de fase
Cable1:
Longitud: 15 m
Voltaje: 0,6 KV
Material: Cobre
Aislación: THWN2
Calibre AWG/Kcmil: 300 kcmil
Numero conductores por fase: 1
Configuración: Triplex
Impedancia sec. positiva: calculada
Impedancia sec. negativa: calculada
Capacidad de Instalación: Estándar NEC, Ducto Aéreo
3.2.5 Cargas
Load 01:
Voltaje nominal: 0,66 KV
Potencia activa: 200 KW
Potencia reactiva: 100 KVAR
Tipo de carga constante: 100%
Contribución a Cortocircuito: Bajo, 200%
Conexión: Delta
Load 02:
Voltaje nominal: 0,66 KV
Potencia activa: 200 KW
Potencia reactiva: 100 KVAR
Tipo de carga constante: 100%
Contribución a Cortocircuito: Bajo, 200%
Conexión: Delta
Bank 01:
Voltaje Nominal: 0,66 KV
Potencia reactiva x banco: 350 KVAR/Bank
Número de bancos: 1
Conexión: Estrella, neutro no aterrizado
3.2.7 Barras:
Buses:
Main Bus: 13,8 KV
Low Voltaje Bus 2: 0,66 KV
Terminal: 0,66 KV
CB1-CB2-CB3-CB4:
Modelo: Caja Moldeada
Fabricante: Schneider Electric
Modelo: NSX630-L, 0.69kV, 3 Polos, Icu 35kA, Ics 12kA
Tipo Modelo: Micrologic 6.3 A/E (NSX), 630
Tiempo largo: Corriente nominal, tiempo largo 1 seg.
Tiempo corto: Factor 2, tiempo corto 0.1 seg.
Tiempo instantáneo: Factor 4.
Realizar un análisis de Flujo de Carga del sistema con el fin de determinar su estado de operación en
pre-falla.
Reporte:
Voltaje nominal: kV
Voltaje de operación: %
Potencia: MVA
Método:
Newton Raphson Adaptativo
Iteraciones máximas: 99
Precisión: 0,0001
Opciones:
Voltajes Iniciales de barras
Actualizaciones:
Cargas y voltajes
Barra de falla:
Load Bus
Estándar:
Norma: IEC
Factor de corriente de cortocircuito: inferior a 1 kV, factor 1.05
Método: Método X/R tipo A
Configuraciones:
Inicializar falla en estándar IEC 60909
Tipo de falla: Falla Simétrica
5.3 Determinación de corriente RMS inicial simétrica de falla en barra en Load Bus, según estándar IEC
60909
Ejecutar la simulación y comprobar los resultados obtenidos con los mostrados en la Fig.3
IEC ANSI
5.5 Determinar las componentes de las corrientes instantáneas de cortocircuito para una falla simétrica:
Las componentes de las corrientes se determinan configurando el tipo de falla, en este caso trifásica;
para graficar se utiliza la herramienta IEC 61363 de ETAP ajustada a un tiempo total de muestreo de 0.5
segundos. El resultado debe ser similar al mostrado a continuación:
Barra de falla:
Load Bus
Estándar:
Norma: ANSI
Voltaje pre-falla: Editor de Barra
Configuraciones:
Falla subtransiente: Cortocircuito para ½ Ciclo
Falla transiente: Cortocircuito de 1.5 a 4 Ciclos
Falla permanente: Cortocircuito de 30 ciclos
6.3 Determinación de corriente momentánea RMS simétrica para red de ½ ciclo en barra Load Bus,
según estándar ANSI
Al ejecutar la simulación se debe comprobar los resultados obtenidos con los mostrados en la Fig.7
6.4 Reporte de corto circuito para falla simétrica y asimétrica de 1/2 ciclo
Generar un reporte de cortocircuito completo para corrientes simétricas y asimétricas (monofásico,
bifásico y bifásico a tierra) como se muestra en la Fig.8. En el reporte se debe mostrar las corrientes producto
de aplicar el estándar ANSI.
La evaluación está contenida únicamente en el desarrollo del video, para la cuál será fundamental
responder las siguientes preguntas:
1. ¿Cómo se aplican los criterios de selectividad, confiabilidad, sensibilidad y rapidez en la red de distribución
ajustada?
2. ¿Qué diferencias existen o debieran considerarse durante el cálculo de cortocircuitos según los estándares
ANSI e IEC?
3. ¿Qué es exactamente el estándar IEC60909 para cálculo de cortocircuitos simétricos y asimétricos?
4. ¿Cómo se relacionan matemáticamente las corrientes RMS asimétricas, de las corrientes RMS simétricas
y corrientes de componentes directas?
5. ¿Qué es la corriente envolvente durante una falla asimétrica?
6. Graficar la corriente instantánea simétrica y la corriente directa cuando ocurre una falla trifásica a tierra en
la barra Load Bus de la red de distribución en BT. ¿Qué observa?
7. ¿Las cargas electrónicas utilizadas en la red de distribución cómo aportan corriente durante una falla
simétrica en la barra Load Bus y en qué proporción?
8. ¿Cuáles son las limitaciones de las protecciones utilizadas en este proyecto y que opciones son las
recomendables para sistemas eléctricos de potencia?
9. ¿A que hace referencia la refrigeración seca de un transformador si su tipo de clase es ANAN?
10. ¿Cómo pueden reducirse las grandes corrientes desarrolladas durante el arranque del motor de inducción?