Corrientes de falla e impedancias de falla
Enviado por Andrew Quezada • 4 de Junio de 2023 • Apuntes • 2.141 Palabras (9 Páginas) • 43 Visitas
Sistemas de Puesta a Tierra[pic 1]
TRABAJO N°6
CORRIENTES DE FALLA E IMPEDANCIAS DE FALLA.
López Bernal Hugo David
Hugo.lopez@ucuenca.edu.ec
Lozano Altamirano Joselyn Paulina
Paulina.lozano98@ucuenca.edu.ec
Nivicela Quito Alexander Gustavo
Alexander.nivicela0911@ucuenca.edu.ec
Quezada Ordóñez Andrew Israel
andrew.quezada@ucuenca.edu.ec
Palacios Ortega Carlos Daniel
carlos.palacios@ucuenca.edu.ec
Resumen: El presente trabajo, describe una breve revisión bibliográfica sobre las corrientes de cortocircuito que es el factor mas importante en el análisis de la coordinación de los sistemas de protección y los sistemas de puesta a tierra; por el método de las componentes simétricas se puede determinar estas corrientes de falla. Para las impedancias de falla se describe los valores típicos a considerarse para los distintos tipos de falla.
OBJETIVOS
- Analizar el origen de las corrientes de falla
- Determinar el calculo de las corrientes de falla para todos los casos de falla.
- Analizar los tipos de impedancias de falla.
- Describir los valores típicos de impedancias de falla.
INTRODUCCIÓN
El estudio de cortocircuitos y las fallas eléctricas es de vital importancia en el diseño, operación y protección de los sistemas eléctricos. Los cortocircuitos se producen cuando hay un camino de baja impedancia entre dos puntos del sistema eléctrico, lo que resulta en un flujo excesivo de corriente. Estas fallas pueden causar daños significativos a los equipos, interrupciones en el suministro de energía y representar un riesgo para la seguridad de las personas.
El estudio de cortocircuitos tiene como objetivo analizar y comprender el comportamiento de los sistemas eléctricos durante una falla, con el fin de tomar las medidas adecuadas para proteger el sistema y minimizar los efectos adversos. Este análisis implica la evaluación de la corriente de falla, la determinación de la impedancia de falla y la selección de dispositivos de protección adecuados.
SUSTENTO TEÓRICO
- Falla trifásica
La falla trifásica tiene menos ocurrencia en comparación de las otras fallas teniendo un porcentaje del 5%.
Un sistema balanceado permanece simétrico después de que ocurre una falla trifásica que tiene la misma impedancia entre cada línea y el punto común. Solamente fluyen corrientes de secuencia positiva. Con la impedancia de falla igual en todas las fases, como se muestra en la figura 1, se añade la impedancia al circuito equivalente de Thévenin del sistema (secuencia positiva) en la barra k que ha fallado y se calcula la corriente de falla de la ecuación:[pic 2][pic 3]
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Ilustración 1.Diagrama de conexión de segmentos hipotéticos para falla trifásica.
Para los siguientes tipos de fallas se muestran desarrollos formales de las ecuaciones para las corrientes de componentes simétricas , , donde los índices 1,2 y 0 indican las secuencias positivas, negativa y cero respectivamente. En cada uno de los casos, el punto de falla se designa como la barra k. [pic 6][pic 7][pic 8]
- Falla línea a tierra.
[pic 9]
Ilustración 2.Diagrama de conexiones de los segmentos hipotéticos para una falla línea a tierra.
La falla monofásica de línea a tierra es el tipo de falla más común, la cual es originada por descargas atmosféricas o por conductores al hacer contacto con las estructuras aterrizadas. Para una falla monofásica a tierra desde la fase a, a través de la impedancia , los segmentos hipotéticos de las tres líneas se conectan como en la figura 2 las ecuaciones que se aplican para este tipo de falla sólo se aplican cuando la fase a es la que ha fallado. Siendo cualquiera de las fases asignada como a las condiciones en la barra k que ha fallado se expresa por las siguientes ecuaciones:[pic 10]
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Con las componentes simétricas de las corrientes del segmento están dadas por:[pic 12]
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Con el producto matricial se obtiene
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Al sustituir por e se llega a que y de las ecuaciones del voltaje real de falla en la barra k se obtiene[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]
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Se suman estas ecuaciones y se obtiene [pic 22]
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Despejando la ecuación para se obtiene:
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Ilustración 3.Conexión de los equivalentes de Thévenin de las redes de secuencia para simular una falla monofásica a tierra de la fase a en la barra k del sistema
La ecuación anterior indica las corrientes de falla para el caso particular de la falla monofásica a tierra a través de la impedancia y se usan las relaciones de las componentes simétricas para determinar los voltajes y corrientes en el punto de falla. Si los circuitos equivalentes de Thevenin de las tres redes de secuencia del sistema se conectan en serie, como se muestra en la figura 3, se observa que las corrientes y voltajes que resultan satisfacen las ecuaciones anteriores. Una vez que se conocen las corrientes , , se pueden determinar las componentes de los voltajes en todas las otras barras del sistema a partir de las matrices de impedancias de barra de las redes de secuencia. [pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]
- Falla Línea a Línea.
La ilustración 4, muestra una falla de línea a línea en F en un sistema eléctrico de potencia en las fases b y c, que pasa por una impedancia de falla . Donde k es el número de barra.[pic 31]
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Ilustración 4 Falla línea a line a través de una impedancia [pic 33]
Las corrientes de falla se pueden expresar como:
[pic 34]
Las componentes simétricas de la corriente son:
[pic 35]
Al resolver las multiplicaciones se muestra que:
[pic 36]
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Los voltajes a través de las redes de secuencia cero deben ser cero debido a que no existe una circulación de corriente. Para satisfacer los requisitos de que , se conectaran los equivalentes de Thévenin de las secuencias positiva y negativa en paralelo.[pic 38]
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