corto generador

MAQUINAS ELECTRICAS III FIEE - UNAC 1

EL G.S FRENTE A UN CORTO CIRCUIT MODELO Y OPERACIN DINMICO

INDICE

RESUMEN ...................................................................................................................................... 2

OBJETIVOS.................................................................................................................................... 2

MARCO TEORICO ........................................................................................................................ 2

MAXIMA Y MINIMA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO. .................................................. 2

PARAMETROS CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO .......................................................... 2

GENERRADOR Y CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO......................................................... 3

CORRIENTE DE CORTOCIRUITO SIMETRICA INICIAL ................................................. 4

VALOR PICO DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO ................................................ 4

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE CORTE ................................................................ 5

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO PERMANENTE ......................................................... 5

CALCULOS - ANALISIS ................................................................................................................ 5

COMPONENTES SIMETRICAS ................................................................................................ 6

SISTEMAS NUMERICOS EN CIRCUITOS AC ........................................................................ 6

CALCULO DE LA IMPEDANCIA EN EQUIPAMIENTO ELECTRICO ................................. 6

MODELO - GENERADOR .................................................................................................... 7

MODELO - TRANSFORMADORES - DOS DEVANADOS ................................................... 8

MODELO - ESTACION DE POTENCIA ........................................................................... 8

MODELO - REACTOR ......................................................................................................... 8

MODELO - LINEAS AEREAS DE TRANSMISION ............................................................... 8

REPRESENTACION DE LAS FALLAS DE CORTOCIRCUITOS ............................................ 9

EJEMPLO - APLCATIVO ........................................................................................................ 10

CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 11

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................... 11

ANEXOS ....................................................................................................................................... 12


EL G.S FRENTE A UN CORTO CIRCUITO MODELO Y

OPERACIN DINMICO

RESUMEN

Para disear, un sistema en alta media o baja tensio; es necesario una serie de parametros para poder

dimensionar los equipos necesarios. Y con estos buscar un punto de equilibrio entre el termino

comfiabiliadad y econonomia. Uno de estos parametros y uno de los mas importantes, es el valor de la

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO, que puede soportar un equipo y/ o encontramos en un punto del

sistema. Para ello analizaremos los calculos necesarios segn la norma IEc 60909 -0-1-4.

OBJETIVOS

1. Identificar y comprender el calculo de la corriente de corto circuito.

2. Obvservar como se comporta el genador sincrono frente a un cortocircuito.

MARCO TEORICO

Porque es impotante el calculo la corriente de cortocircuito?

Es necesario para el diseo y operacion de los equipos individuales y del sistema elctrico en su conjunto.

Ya que frente a este evento los equipos y la instalacion estan expuestos efectos termicos y mecanicos.

MAXIMA Y MINIMA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO.

PARAMETROS CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

La suguiente lista, menciona los paramatreos electricos que definen LA CORRIENTE DE

CORTOCIRCUITO.

MAXIMO VALOR DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

ES NECESARIO PARA DETERMINAR EL LIMITE MAXIMO DE OPERACION DE LOS EQUIPOS.

DETERMINAR EL TAMAO O CALIBRACION DEL DISYUNTOR

MINIMO VALOR DE CORRIENTE DE COSTOCIRCUITO

ES NECESARIO PARA EL DISEO LA PROTECION DEL SISTEMA.

DETERMINA EL AJUSTE MINIMO DE LOS RELES.

1NIVEL DE TENSION

2 IMPEDANCIA ENTRE UNA UNIDAD GENERADORA Y LA UBICACION DEL CORTOCIRCUITO.

3UBICACION DEL CORTOCIRCUITO.

4NUMERO DE UNIDADES GENERADORAS QUE EXISTEN EL SISTEMA.

5 IMPEDANCIA EN EL LUGAR DE CORTOCIRCUITO.


GENERRADOR Y CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

En el analisis de la corriente de corto circuito hay que distinguir los dos siguientes casos:

1. Cortocircuito cerca del generador.

2. Cortocircuito lejos del generador.

Figura 1: (1) Corriente de Corotcircuito Cerca del Generador; (2) Corriente de Cortocircuito Lejos del

Generador. Referencia: IEC 60909-0 Edition 2001 -07

El siguiente cuadro muestra un resumen del CAPITULO 4 de la refernecia[#].

Segn la IEC 60909 0, en el calculo de la corriente de cortocircuito, hay que tener en cuenta lo siguiente:

1. Los cortocircuitos son representados por componentes simetricas como se muestra mas adelante.

2. Las capacitancia y admitancias en paralelo de cargas no rotativas en las componentes de secuencia

positiva y negativas son despreciados. Son considerados en la componente de secuencia cero

cuando el sistema presnte una reactancia de peterson.

3. La impedancia del ARCO en la ubicacin del cortocircuito debe ser despreciado.

4. El analisis se hace fuente de tension equivalente en la ubicacin del cortocircuito. (

3)

La siguiente figura resume lo antes dicho:

GENERADOR

CORTO CERCANO

COMPONENTE DC DECENDENTE

COMPONENTE AC

COMPONENTE SUBTRANSITORIA DECENDENTE

IMPEDANCIA (X''d)

DEVANADO DEL ESTATOR

DEVANADO DE AMORTIGUAMIENTO

COMPONENTE TRANSITORIA DECENDENTE

IMPEDANCIA (X'd)

DEVANADO DEL ESTATOR

DEVANADO DE

EXCITACION

CORTO LEJANO

COMPONENTE DC

DECENDENTE

COMPONENTE AC CONSTANTE

1 2


Figura 2: (1)Cortocircuto trifasico en el punto F; (2) Diagrama de Secuencia Positiva; (3) Circuito equivalente

con la fuente de tension equivalente. Referencia []

En el siguiente cuadro se hace un resumen sobre los calculo necesarios a realizar en un analisis de

corriente de cortocircuito

CORRIENTE DE CORTOCIRUITO SIMETRICA INICIAL

Un: Tension Nominal del sistema; Z1-Z2-Z3: Impedancias en secuencia (+)(-)(0)

Referencia: Short-circuit Currents; J. Schlabbach; Pag: 73

Factor : Revisar ANEXO A

VALOR PICO DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

3 = 2 3 2 = 2 2 1 = 2

1

CALCULOS DE PARAMETROS

CORRIENTE DE CORTOCIRUITO SIMETRICA

INICIAL

VALOR PICO DE LA CORRIENTE DE

CORTOCIRCUITO

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE CORTE

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

PERMANENTE

1 2

3


Factor : Revisar ANEXO B

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE CORTE

= 3 = 2 =

1

Factor : Revisar ANEXO C

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO PERMANENTE

= =

Factor : Revisar ANEXO D

CALCULOS - ANALISIS

Para dar inicio, a los calculos analisis, haremos un breve repaso de las herramientas a utilizar.

Como nos muestra el cuadro conceptual, tenemos que manejar una serie de herramientas matemataicas

y tecnicas. Para poder realizar el calculo de corriente de corto circuito. Ademas de NORMAS IEC, que se

mencionaran a lo largo de este imforme.

Figura 3: Tipos de Corientes de Cortocircuito; (1) Trifasica; (2) Bifasica; (3) Bifasica Tierra; (4)

Monofasica Tierra.

Ca

lcu

lo -

Co

rrie

nte

de

C

ort

o c

irc

uito

Fallas - tipos

Trifasica. Bifasica.

Bifasica a Tierra.Monofasica a

tierra

Componentes Simetricas

Secuencia Positiva.

Secuencia Negativa.

Secuencia Cero.

Impedancia De Equipos electricos

Valores Ohmicos.

Factores de Correcion

R

S

T

R

S

T

R

S

T

R

S

T

1 2

3 4


COMPONENTES SIMETRICAS [1 Cap XII XIII]

El sistema de componentes simtricas se puede utilizar para el anlisis de operacin simtrica y asimtrica

de los sistemas de energa. Fallos en general y las corrientes de cortocircuito en particular, son las

condiciones ms severas de operacin de los sistemas de energa. Cada uno de los diferentes fallos, por

ejemplo, de una sola fase-tierra, de tres fases, etc., puede ser representado por un esquema equivalente en

el sistema ABC y tambien por los sistema - 012 (sistema de componentes simtricas).

(012

) =1

3 (

1 1 11 2

1 2 ) (

) < > (012

) =1

3 (

1 1 11 2

1 2 ) (

)

(012

) = (0 0 00 1 00 0 2

) (012

)

Donde:

1: .

2: .

0: .

SISTEMAS NUMERICOS EN CIRCUITOS AC [2 Pag 62]

Para ello tenemos tres sistemas:

Sistemas de las impedancias.

Sistema P.U

De las cuatro cantidades (V I Z - S) necesarias para realizar calculos en un sistema. En este sistema se

requiere dos referencias que son TENSION (linea - linea) Y POTENCIA (S).

=

Sistema %/MVA

En este sistema se requiere, solo una referencia. Si escogemos la TENSION, se obtiene el sistema %/MVA

CALCULO DE LA IMPEDANCIA EN EQUIPAMIENTO ELECTRICO [1] [4] [0]

Los equipos de los sistema electricos, se pueden representar mediante un circuito equivalente. Circuito

equivalente que tiene un comportamiento distinto cuando se realiza un analisis de cortocircuirto.

Las impedancias de los equipos se calculan sobre la base de datos de la placa, es decir de los datos del

fabricante y de la disposicin geomtrica. Ademas para el clculo de impedancias de los elementos

electricos tales como generadores, plantas de energa, transformadores reductores, se hace uso los factores

de correccin son necesarios.

Para mayor imformacion sobre lso factores para el calculo de impedacias en cun analisis de cortocircuito

podemos consultar la siguiente Norma:

IEC 60909-0: Short-circuit currents in three-phase a.c. systems Part 1: Factors for the calculation

of short-circuit currents according to IEC 60909-0.


Equipamiento de un sistema elctrico, clasificacion:

Acontinucion describimos las ecuaciones necesarias para el calculo de impedancias de los equipos presentes

en un sistema AC.

MODELO - GENERADOR [2 Cap 3]

=

. = 0.5 (

+

)

.

=

(0.4 0.8)

Altos voltajes:

= 0.05 () 100

= 0.07 () < 100

Bajos voltajes:

= 0.15 ()

=

( + )

+ ()

Equipamiento electrico

Sistemas AC

Generador Sincrono

Transformador

Dos Devanados

Tres Devanados

Lineas Aereas Planta de potencia

ReactorMotor

Asincrono

Sistemas DC

Conductor

Capacitor

Bateria

Rectificador

Motor DC


MODELO - TRANSFORMADORES - DOS DEVANADOS [ 2 Cap 3 ]

=

=

=

=,

+ ,

Impedancia relativo al lado de alta.

La impedancia de Secuencia Cero depende

del tipo de conexin que tenga el punto

neutro

Transformadores de tres Devanados [#].

MODELO - ESTACION DE POTENCIA [2 Cap 3]

MODELO - REACTOR [2 Cap 3]

MODELO - LINEAS AEREAS DE TRANSMISION [2 Cap 3]

=

(/)

=

(

+

)

=

+

=

(

+

)

: .

: .

:

= ( + )

= (.

( + ))

(

)

+ ()

=.

( + )

( )

+ ()

T G

= .

=

= .


REPRESENTACION DE LAS FALLAS DE CORTOCIRCUITOS

1. Cortocircuito Trifasico:

2. Cortocircuito Bifasico:

3. Cortocircuito Monofasico - Tierra:

COMP. SIMETRICAS

Sin conexin a tierra.

1 = 2 = 0

0 = 0

Con conexin a tierra.

1 = 2 = 0 = 0

1 0

CONDICIONES


= =

+ + = 0


= = = 0

R

S

T

R

S

T

V

CONDICIONES


= = 0

=


= = 0 = 0

COMP. SIMETRICAS


1 = 2 0 = 0

1 = 2


1 = 2 = 0 = 0

1 + 2 + 3 = 0

R

S

T

V

CONDICIONES

= 0 = = 0

COMP. SIMETRICAS

1 + 2 + 0 = 0

0 = 1 = 2 = 0

01

02

00

01

02

00

01

02

00


0

EJEMPLO - APLCATIVO

En el siguiente ejemplo podemos ver plasmado todo lo antes explicado y referenciado.

Figura 4: Esquema de una estacion de potencia

DATOS

GENERADOR:

= 150 ; = 21 ; " = 0,14 . . ; = 1,8 . . ; = 0,85

= 0,002 ( ).

TRANSFORMADOR:

= 150 ;

=115

21; = 16 %; = 0,5 %;

= +12 %; (0)/ = 0,95; (0)/ = 1,0; = 1 = 22

RED DE ALIMENTACION:

= 110 ; = 1,1; " = 13,61213 ; / = 0,20328;

(0)/ = 3,47927; (0)/ = 3,03361.

CALCULO

Figura 5: Diagrama de secuencia Positiva

= (0.002 + 0.14 212

150) = 0.002 + 0.4116

= (0.002 + 0.4116) (115

21)2

= (0.05998 + 12.34333)


1

= (0,44083 + 14,09978

= ( + ) = (0.49879 + 26.33668)

(1) = (2) = +

= (0.73267 + 4.24215)

(0) = (0) + 3 = 0.43906 + 79.34081

(0) = 3.10149 + 17.49822

(0) =(0) (0)(0) + (0)

= (2.09396 + 14.39889)

En el caso de un CORTOCIRCUITO TRIFASICO:

3 = 1.1 110

3 (0.49879 + 26.33668)= 2.65208

= 13,61213

3 = + = 16.22766

En el caso de un CORTOCIRCUITO MONOFASICO-TIERRA:

1 =3

2 (1) + (0)= 1.1

3 110

2 (0.73267 + 4.24215) + (2.09396 + 14.39889)= 9,04979

Por lo tanto Resumiendo resultados

= . = ,

CONCLUSIONES

1. Del calculo realizado podemos concluir que la corriente de cortocircuito monofasico es mayor que

el trifasico, por lo que podemos graficar:

Cortocircuito Trifasicos: Nos permite configurar los reles de proteccion.

Cortocircuito Monofasico: Nos permite dimensionar los equipos de commutacion.

BIBLIOGRAFIA

[1] Kerchner & Corcoran, Circuitos de Corriente Alterna.

[2] J. Schlabbach, Short-circuit Currents.

[3] NORME INTERNATIONALE INTERNATIONAL STANDARD - IEC 60909-0; Part 0:Calculation

of currents


2

[4] TECHNICAL REPORT, IEC TR 60909-1, Part 1: Factors for the calculation of short-circuit currents

according to IEC 60909-0

[5] TECHNICAL REPORT, IEC TR 60909-4; Part 4: Examples for the calculation of short-circuit currents

ANEXOS

ANEXO A

Figura 6: Factor de Tension

ANEXO B

Figura 7: factor

ANEXO C

Figura 8: Factor

= . + . ()


3

ANEXO D

Figura 9: Factor para para Generador polos lisos ( DIN EN 60909-0 (VDE 0102)))

Figura 9: Factor para para Generador polos salientes ( DIN EN 60909-0 (VDE 0102)))

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