fallas en sep

8/17/2019 Fallas en SEP

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Análisis de Fallas SEP

DONATO MAMANI PARI


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Análisis de Fallas en SistemasEléctricos de Potencia

• Contenido• –Objetio!• –Introd"cci#n!• $ Ori%en de las &allas• –Reisi#n de Conce'tos (ásicos de Circ"itos de

C!A! )estado estable*!• Conce'to de Fasor!• Re'resentaci#n del Fasor!• Dia%ramas Fasorialesde cantidades sin"soidales!


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• Contenido )cont!*!• +O'eraciones con Fasores!• +Circ"itos mono&ásicos de C!A!, )'otencia actia,

reactia - com'leja*!• +Fl"jo de Potencia )conenciones*• +Circ"itos tri&ásicos!

Sec"encia de &ases!• +.oltajes - Corrientes en Circ"itos Tri&ásicos

(alanceados! Cone/iones en estrella - en delta


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• Contenido )cont!*!

• +Relaciones %enerales )oltaje, corriente -'otencia* en circ"itos tri&ásicos!

• +Relaciones en '!"!•

+Im'edancias de trans&ormadores en '!"!• +Im'edancias de %eneradores en '!"!• +Im'edancias de l2neas de transmisi#n en '!"!• +Cambio de base de cantidades en '!"!


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• Contenido )cont!*!

• –Trans&ormadores )cone/iones -des&asamientos*

• +Marcas de 'olaridad•

+Polaridad aditia - s"bstractia• +Des&asamientosen trans&ormadores

tri&ásicos conectados en Y-Δy enΔ-Y• –Com'onentes Simétricas!


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• Contenido )cont!*!• +Método de las com'onentes simétricas, en

sistemas tri&ásicos!• +Potencia en el Dominio de las Com'onentes

Simétricas!• +Redes de sec"encia

• –Modelado del SEP 'ara est"dios de Fallas!• +32neas de Transmisi#n• +Car%as )con1%"raciones estrella - delta*


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• 4Contenido )cont!*!• +Trans&ormadores de Potencia!

• +5eneradores!• +Motores S2ncronos!• +Motores de ind"cci#n!• –Análisis de Fallas!• +Im'edancia de Falla!• +Fallas en deriaci#n!• 4Falla Tri&ásica!• 4Falla 32nea a Tierra!


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•

4Contenido )cont!*!• 4Falla Doble 32nea a Tierra!

• 4Falla entre 32neas!

•

+Fallas Serie!• 4Fase abierta!

• 4Dos Fases abiertas!


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• Objetio!

• El 'resente c"rso tiene como 'ro'#sitoel 'resentar - reisar los conce'tos

&"ndamentales re6"eridos 'ara elanálisis de &allas en sistemas eléctricosde 'otencia!


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• 4Introd"cci#n!

• –El análisis de Sistemas Eléctricos dePotencia )SEP* %eneralmente inol"cra ladeterminaci#n de oltajes - corrientes 'araciertas condiciones de o'eraci#n!

0s"almente los cálc"los re6"eridos seor%ani7an de tal &orma 6"e es 'osible in&erirel com'ortamiento de ciertas ariables 'ara'ro'#sitos determinados!


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• –El análisis de &allas )corto circ"ito* en

SEP8s se reali7a 'ara la determinaci#n delos 9"jos de corrientes bajo condicionesde &alla!

• –3a in&ormaci#n obtenida del análisis de

&allas se "tili7a 'ara determinar:• +3a ca'acidad - caracter2sticas del e6"i'o

de 'rotecci#n )interr"'tores - &"sibles*!


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• +3a coordinaci#n de las 'rotecciones del

SEP!• –3a eol"ci#n )crecimiento* de "n SEP,

"s"almente ocasiona "n incremento en lama%nit"d de las corrientes de &alla, 'or lo

6"e se debe eri1car 6"e las ca'acidadesde interr"'ci#n momentánea - nominal, delos e6"i'os n"eos - e/istentes sonadec"adas 'ara la n"ea realidad del SEP!

+


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;! Ori%en de las &allas

• + Actos de la naturaleza• + in"ndaci#n• + moimiento tel


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;! Ori%en de las &allas

• + Propias de la red• – error de o'eraci#n• – sobrecar%as• – instalaci#n?constr"cci#n de1ciente• – &alsa o'eraci#n de los sistemas de• 'rotecci#n• – e6"i'o? dise>o inadec"ado• – enejecimiento• – mal &"ncionamiento• – mantenimiento de&ect"oso• + Defecto de fabricación


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Res"men Ori%en de las&allas

• TIPO: CA!ADO PO":• Falla en el Errores - de&ectos de dise>o• aislamiento ina'ro'iado, contaminaci#n!•

Ori%en eléctrico! Sobrecar%asatmos&éricas, maniobras internas,sobretensiones dinámicas!

• Ori%en Térmico! Sobrecorriente,

sobretensi#n!• Factores Mecánicos! Es&"er7os 'or

sobrecorriente, im'acto de objetose/tra>os, rot"ra 'or =ielo!!


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@!Clasi1caci#n de las &allas

• + Por el tiempo de duración• + Transitorias• + Permanentes• + Por la forma• + Serie• + S="nt

• + Por la simetria de las ondas• + Simetricas• + Asimetricas


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Fallas en serie

• + R"'t"ra &2sica de "no o doscond"ctores de "na l2nea detransmisi#n 'or accidente o "na

tormenta!• + Debido a corrientes de sobrecar%a

en "na o dos &ases, '"eden o'erar los

dis'ositios de 'rotecci#n!• + Falla en los 'olos del interr"'tor al

e&ect"ar "na o'eraci#n mono&ásica!


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cortocirc"itos

# n cortocircuito se produce cuando dos o m$s puntos %ue encondiciones normales de operación se encuentran a diferentepotencial& se ponen accidentalmente en contacto a tra'(s deuna pe%ue)a o nula impedancia*

– Por ejem'lo :;! Contacto entre cond"ctores de distintas &ases de "na l2nea ener%i7ada!@! Contacto entre "n cond"ctor ener%i7ado - tierra ) o c"al6"ier 'ie7a

metálica "nida a ella *!– Son m"- 'eli%rosos, 'or las elead2simas corrientes ) A * 'resentes enlos elementos cercanos al cortocirc"ito, lo 6"e 'rod"ce di&erentese&ectos en ellos, siendo los 'rinci'ales :

;! Sobrecalentamiento de cond"ctores 'or e&ecto Bo"le, 6"e '"ede'roocar da>os térmicos irreersible a los e6"i'os!

@! Es&"er7os electrodinámicos ) &"er7as ma%néticas * im'ortantes en

e6"i'os ) deanados, barras, * 6"e '"eden ca"sar da>o mecánicoscomo rot"ras - des'la7amientos br"scos 6"e '"eden dar l"%ar an"eas &allas!

! Oscilaciones electromecánicas de los rotores de las má6"inassincr#nicas 6"e '"eden a&ectar la estabilidad de &"ncionamiento delsistema!

! .ariaciones de tensi#n, con ca2das en las &ases inol"cradas en el corto


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Cortocirc"itos

• +os Cortocircuitos se clasi,can ensim(tricos y asim(tricos*

• a* Cortocirc"itos Simétricos :• – El Se' 6"eda eléctricamente balanceado!• ;* Cortocirc"ito Tri&ásico Simétrico Aislado!• @* Cortocirc"ito Tri&ásico Simétrico a tierra!• a* Cortocirc"itos Asimétricos :• – El Se' 6"eda eléctricamente desbalanceado

en el '"nto de &alla!• ;* Cortocirc"ito Mono&ásico!• @* Cortocirc"ito (i&ásico a Tierra!• * Cortocirc"ito (i&ásico Aislado


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Cortocirc"itos•

Causas de Aparición de Cortocircuitos*– En %eneral, se 'rod"cen al fallar el aislamiento de un e%uipo&'"diendo oc"rrir 'or diersas ca"sas :

• ;* Pérdida de las 'ro'iedades aislantes del medio )enejecimiento,calentamiento, contaminaci#n, *

• @* Sobretensiones del sistema 'or descar%as atmos&éricas o 'ormaniobras de interr"'tores!

• * E&ectos mecánicos diersos ) rot"ras, de&ormaciones,des'la7amientos, *!• – 3a ma-or2a ) G a H * se ori%ina 'or ra7ones atmos&éricas, tales

como ra-os 6"e caen sobre las l2neas, tem'estades 6"e cortancond"ctores, =ielo, niee, neblina!

• – En se%"ndo l"%ar ) J a ;H *, se "bican las ra7ones mecánicas,tales como la rot"ra de cond"ctores - aisladoresK el %ol'e o la ca2da

iolenta de objetos ) ramas, 'iedras, aiones, e=2c"los, etc!* sobrelos cond"ctores - estr"ct"rasK los %ol'es de 'icota sobre cabless"bterráneos, etc!

• – En tercer l"%ar ) L a ;G *, se "bican las ra7ones eléctricas, talescomo los aislantes enejecidos o da>ados, sobretensionestransitorias ca"sadas 'or maniobras de interr"'tores!


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Cortocirc"itos

• – Finalmente, cabe citar las ra7ones="manas, como 'or ejem'lo, maniobrase6"iocadas con desconectadores!

•

– A 'esar del conocimiento 6"e se tienesobre los or2%enes de las• &allas, no es 'osible 'ensar en eitarlas

totalmente, 'or el eleado costo 6"e

ello im'licar2a!• – Se debe entonces b"scar "ncom'romiso entre la ma-or inersi#n -la mejor se%"ridad de sericio!


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Calculo deCortocircuitos

•

– En %eneral las corrientes de cortocirc"ito alcan7anma%nit"des m"c=o ma-ores 6"e los alores nominales de los%eneradores, trans&ormadores - l2neas!

• – Si se 'ermite 6"e estas corrientes circ"len 'or "n 'er2odo'rolon%ado, '"eden ca"sar "n serio da>o térmico al e6"i'o -'roblemas de estabilidad de &"ncionamiento en el sistema!

• – Es necesario aislar la 'arte &allada 'ara minimi7ar elsobrecalentamiento e im'edir oscilaciones mecánicasincontrolables!

• – 5eneralmente el ti'o de cortocirc"ito más seero es eltri&ásico, además de dar alores eleados de corriente red"cea cero la ca'acidad de transmisi#n de "na l2nea, lo si%"en loscortocirc"itos bi&ásicos - 1nalmente el mono&ásico!

•– En ciertos casos, 'or ejem'lo, cerca de "n %enerador con elne"tro solidamente conectado a tierra, la corriente de &allamono&ásica '"ede ser ma-or 6"e la corriente de &alla tri&ásica!

• – El ti'o más &rec"ente de cortocirc"ito es el mono&ásico) a'ro/! el JH de los casos *!


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Calculo de Cortocircuitos

• – 3a ma-or2a de los cortocirc"itos comien7an como mono&ásicos,- al no ser eliminados con s"1ciente ra'ide7 s"elen alcan7ar alas otras &ases, trans&ormándose 'or ejem'lo en cortocirc"itos

• bi&ásicos a tierra ) a'ro/! el ;G de los casos *!• – 3os cortocirc"itos bi&ásicos aislados son de oc"rrencia

e/ce'cional, - casi siem're tienen "n ori%en mecánico!• – 3os cortocirc"itos tri&ásicos ) a'ro/! el H de los casos * son los

menos &rec"entes, - tienen %eneralmente s" ori%en en descar%asatmos&éricas, 6"e ca"san el contorneamiento sim"ltáneo de losaisladores en las tres &ases!

• – En m"c=as o'ort"nidades ) G a H de los casos *, lascorrientes de cortocirc"ito se a"toe/tin%en - se reestablece laaislaci#n ) &allas &"%ases *!

• – Debido a este =ec=o, se "tili7an en la 'ráctica interr"'tores del2neas 6"e reconectan a"tomáticamente la l2nea en &alla, "na,dos o más eces 'ara 'robar si la &alla se =a eliminado!

• – Si la &alla 'ersiste el interr"'tor desconecta la l2neade1nitiamente!


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Obeti'os CalculoCortocircuitos

• +os fundamentales son :• a* De1nir la ca'acidad de r"'t"ra de los interr"'tores!• – Normalmente se "tili7a el C ! C simétrico, debido a 6"e

este ti'o de &alla 'rod"ce las corrientes de cortocirc"ito máseleadas en la ma-or2a de los casos!

• b* A-"dar a establecer "n sistema adec"ado de 'rotecci#n 'aradiersas condiciones de &allas!

• – Normalmente se "tili7a el C ! C; -C ! C • .n /eneral& el C*C debe proporcionar los si/uientes• resultados :• ;! 3a corriente en el '"nto de &alla!•

@! 3a 'otencia de cortocirc"ito en el '"nto de &alla!• ! 3a distrib"ci#n de corrientes d"rante la &alla en todas las

ramas• del sistema!• ! 3as tensiones d"rante la &alla en todas las barras del sistema!


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SISTEMA EN TANTO POR

0NIDAD

Introducción

•

Nieles de o'eraci#n )., , M, .A,M.A*!

• E/'resi#n en 'or ciento )* o en 'or"nidad )'"* res'ecto de "n alor base!

•.entaja sistema en '" res'ecto a

• Circ"itos e6"ialentes: 'arámetros -ariables en '"!


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.alores en '" de tensi#n, corriente,im'edancia, 'otencia a'arente -

admitancia

)V(V

)V(V) pu(V

B

PP =

)A(I

)A(I) pu(I

B

PP =

)(Z

)(Z) pu(Z

B Ω

Ω=

PP

)VA(S

)VA(S) pu(S

B

PP =

)S(Y

)S(Y) pu(Y

B

PP =

Determinación de 1 ! y Y


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Determinación de 12& !2 y Y 2

dados 32 e I2* C$lculo en sistemas

monof$sicos sin TT455

Q

$

I )am'*

.)olt* R)o=m*

Q

$

.)'"*

I)'"*

R)'"*

+ Conseraci#n de la 3e- de O=mConseraci#n de la 3e- de O=m

B

B

BBBB

I

VZ IZV =⇒=


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Conser'ación de la +ey de 6oule

Para la admitancia se debe cumplir%ue:

BBB IVS =

B

B

Z

1Y =


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2ases 7abitualmente usadas:

!2 y 32

B

2

B

B

2

B

B MVA

)kV(

S

)V(

Z ==

B

B

B

VSI =


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Presencia de transformadores

•

Condiciones adicionales

Q

$

Q

$

; R@(Ω))A* I@)A*

E;).* E@).*.;).* .@).*

a : ;N;:N@

I

!

!

!

!

! !

R;(Ω). .

Q

$

; R;

.;

Q

$

.@

)'"*I )'"* R@)'"* I@)'"*

)'"*)'"*! !

! !.

.

a N

N

I

I

V

V

2

1

1B

2B

2B

1B === S S S( ( (; @= =


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Cambio de base

+ .(d: . base dada

+ .(n

: . base n"ea

+ M.A(d: M.A base dada

+ M.A(n: M.A base n"ea

= BdBn

2

Bn

Bddn

MVAMVA

kVkV) pu(Z) pu(Z


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3entaas del sistema en pu

• 3os alores en '" b!'! de má6"inas similares,a"n6"e de tama>os m"- di&erentes, ar2anm"- 'oco!

•

En los TT?FF, la im'edancia e6"ialente en '"es inde'endiente del lado a 6"e está re&erida!

• En los cálc"los en condiciones normales semanejan cantidades 6"e están en "n mar%en

estrec=o alrededor de la "nidad, lo 6"e'ermite com'robar los alores 'or ins'ecci#n!


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!istema en tanto por unidad en

circuitos trif$sicos

φ

===3B

2

BLL

B

BLL

B

BLNB

S)V(

I3V

IVZ

BLL

3B

BLN

1B

B V3

S

V

S

I

φφ

==


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Ejem'lo ;Considere el dia%rama "nilineal de la Fi%"ra, los datos en

están en base,

;GG M.A!

5 : ;GG M.AK ;,@ .K @H K T; : ;@G M.AK ;,@?;@ .KH

T @ : ;GG M.AK ;@?;,L .K HK 32nea: )HQj@G* K

Car%a: )GQj;G* M.A! Determine:a! 3as corrientes de l2neas )A* en la l2nea - %enerador, si

la tensi#n en la car%a es de ;; ?GU.!

b! El oltaje en la car%a ).* si el oltaje en bornes del%enerador se mantiene constante en ;,@ .!

C:VArc=ios de 'ro%ramaVPoWerorldVSim"latorV'WrWorld!e/e

;32nea

∆ X

T;

X

5 @

X∆

T@D

Car%a

http://c/Archivos%20de%20programa/PowerWorld/Simulator/pwrworld.exehttp://c/Archivos%20de%20programa/PowerWorld/Simulator/pwrworld.exehttp://c/Archivos%20de%20programa/PowerWorld/Simulator/pwrworld.exehttp://c/Archivos%20de%20programa/PowerWorld/Simulator/pwrworld.exehttp://c/Archivos%20de%20programa/PowerWorld/Simulator/pwrworld.exehttp://c/Archivos%20de%20programa/PowerWorld/Simulator/pwrworld.exe


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trans&ormadores

• Im'edancias de trans&ormadores en 'or"nidad )'!"!*

• –0na de las entajas del sistema '!"! es s"inde'endencia de los nieles de oltaje delSEP - el des&ase debido a los trans&ormadoressi los oltajes base en s"s deanados son'ro'orcionales al n


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Tran&ormadores

–S2 los oltajes son 'ro'orcionales al n


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trans&ormadores

–Se ded"ce 6"e la im'edancia Yen elde'anado de 8Y'ueltas se re9ea como1en el de'anado de 8 'ueltas* .sto es:


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Trans&ormadores

Ejem'lo •

–0n trans&ormador mono&ásico tienecomo alores nominales ;;G?G .olts,@!H .A- "na reactancia de dis'ersi#n deG!GY Z! E/'resar la reactancia dedis'ersi#n en '!"!

• Sol"ci#n• –3a im'edancia base en el lado de baja se

determina como:


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Trans&ormadores


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5eneradores

• Im'edancias de %eneradores en 'or "nidad)'!"!*

• –3as im'edancias de los %eneradores son'ro'orcionadas "s"almente 'or el &abricanteen '!"! teniendo como cantidades base losalores de 'otencia - oltaje nominales!

•

–3as im'edancias de los %eneradores son'redominantemente ind"ctias - s" 'arteresistia '"ede ser i%norada en est"dios de&allas!


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5eneradores

• –3os datos de los %eneradores consideran di&erentes aloresde reactancias adec"ados 'ara el est"dio delcom'ortamiento del %enerador en distintas condiciones deo'eraci#n!

• –3os di&erentes ti'os de reactancias 6"e "s"almente se'ro'orcionan son las de los ejes directo [d\ - en c"adrat"ra

\6\, s2ncrona )d, 6*, transitoria )8d, 86* - s"btransitoria)88d, 886*!

• –3as reactancias del eje directo son las 6"e com


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5eneradores

• –3a reactancia s"btransitoria88d es la del alor más'e6"e>o - re'resenta a la reactancia del %enerador almomento de oc"rrir la &alla! Este alor d"ra 'ocos ciclos=asta 6"e el e&ecto de los deanados de amorti%"amientosobre los ariaciones del 9"jo dismin"-e! El ran%o detiem'o alido 'ara esta reactancia es a'ro/imadamente Y

ciclos des'"és de oc"rrir la &alla!

• –3a reactancia transitoria 8d es ma-or 6"e 88d - seestima 6"e s" alor es alido en el ran%o de los Y =asta los

G o YG ciclos des'"és de oc"rrir la &alla!• –3a reactancia s2ncronades la 6"e 'resenta el alor ma-or

de las tres - re'resenta la reactancia 6"e e/=ibe el%enerador en condiciones de o'eraci#n de estado estable!El alor de des "s"almente ma-or 6"e ;!G en '!"!


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3ineas

• Im'edancias de l2neas de transmisi#n en 'or"nidad )'!"!*

• –3a im'edancia de las l2neas de transmisi#n deresistencia, reactancia ind"ctia - reactanciaca'acitia! Sin embar%o la reactancia ca'acitia"s"almente se i%nora en est"dios de &allas, 'ortener "na in9"encia m2nima en las corrientes 6"eres"ltan al oc"rrir "na &alla en el SEP!

• –Para e/'resar el alor de im'edancia de lasl2neas de transmisi#n )Z* en alores '!"!

"s"almente se selecciona como oltaje base eloltaje nominal de o'eraci#n de la l2nea, - secalc"la de la manera si%"iente:

• '"dada?base

fallas en sep

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