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CAPITULO 3
ESTUDIO DE CORTO CIRCUITO.
En el análisis de corto circuito, las fallas del sistema se manifiestan
como condiciones anormales de operación que nos podrían conducir
a uno de los siguientes fenómenos:
-
Indeseables flujos de Corrientes.
-
Presencia de Corrientes de magnitudes exageradas que
podrían dañar los equipos.
-
Caída de Voltaje en la vecindad de la falla que puede afectar
adversamente la operación de las maquinas rotatorias.
-
Creación de condiciones peligrosas para la seguridad del
personal.
El Centro Comercial Mall del Sur requiere realizar estudios de Corto
Circuito para resolver las situaciones críticas señaladas, y obtener la
información básica para la coordinación de las protecciones. Los
estudios se realizarán con los siguientes objetivos:
30
-
Determinar el efecto de las corrientes de falla en los
componentes del sistema tales como cables, barras y
transformadores durante el tiempo que persista la falla.
-
Los estudios determinaran las zonas del sistema en donde la
falla puede resultar en depresión inaceptable de voltajes.
-
Determinar el ajuste de los equipos de protección, los cuales
son establecidos considerando el sistema bajo condiciones de
falla.
3.1 Alcance de los estudios de Corto Circuito.
Considerando que el Sistema del Centro Comercial Mall del
Sur se caracteriza por ser un sistema típicamente aterrizado el
estudio de corto circuito considera los siguientes tipos de falla:
-
Falla Trifásica a tierra
-
Falla de línea a tierra.
-
Falla de dos líneas a tierra
-
Falla entre dos líneas
La falla trifásica a tierra es a menudo, para este tipo de sistema,
la más severa de todas, por ello es costumbre de simular
31
solamente la falla trifásica cuando se busca las magnitudes
máximas de corriente de falla; sin embargo se verificará que la
corriente de falla a tierra no exceda la corriente trifásica.
3.2 Datos del Sistema.
La información básica es aplicable a todos los casos del Sistema, su
aplicación depende del tipo de corriente de falla a determinar.
3.2.1 Impedancias Equivalentes en el Punto de Entrega de E.E.
La Empresa Eléctrica
nos ha entregado los MVA de Corto
Circuito y las Impedancias de Thevenin en la Barra de
Interconexión del Mall con la Empresa.
La información ha sido trasladada a la base de 100MVA y 13.8
KV y se indica en la siguiente tabla:
3.2.1.1 MVA de Corto Circuito. (MAXIMA CARGA)
Tipo de Falla Corriente de Falla Amperios Angulo MVA de Corto Circuito
Trifásica
5164,1
-79,34
125
Línea-Tierra
3496,9
-68,72
85
Tabla N° 9 Corrientes y MVA de cortocircuito máx. Carga
32
3.2.1.2 Impedancias Equivalentes.
Sec.
Zeq(+)
R + jX
p.u.
0,1740208+J0,8041871
R + jX
Ohmios
0,3314+J1,5315
Zeq(0)
1.0841316+J1,7437545
2,0646+J3,3208
X/R
4,6212
Tabla N° 10 Impedancias equivalentes de cortocircuito máx.
carga.
Estas Impedancias se aplicaran para los cálculos de la Corriente
Momentánea y la corriente a interrumpir debido a que la
Empresa Eléctrica es considerada siempre como una barra
infinita que se caracteriza por no tener decremento AC.
3.2.2 Datos de Conductores.
Los conductores son elementos pasivos en el análisis de corto
circuito, sus características técnicas son similares a las aplicadas
en los estudios de flujo de carga.
3.2.3 Datos de Transformadores de Fuerza.
Igual que en el caso de los conductores los Transformadores son
elementos pasivos en el análisis de corto circuito, sus
33
características técnicas son similares a las aplicadas en los
estudios de flujo de carga.
3.3 Resultados de los Estudios de Corto Circuito.
Las corrientes de cortocircuito han sido calculadas considerando los
criterios técnicos para este fin. Las fallas ya mencionadas se aplican a
cada barra del sistema.
3.3.1 Casos base.
En el Anexo C se adjunta los valores de todas las corridas de Corto
Circuito del Caso base MAXIMA CARGA, que se resume a
continuación:
3.3.1.1 Corriente de Falla en cada barra.
En la tabla N° 11 se muestran las corrientes de falla máxima y mínima
para cada barra en amperios.
34
BARRA
Empresa Eléctrica
Cabina Principal
Cámara de transformación 1
TD - T3
TD - T4
TD - T1
TD - T2
Cámara de Transformacion 2
TD - T5
TD - T6
Cámara de Transformacion 3
TD - T7
TD - T8
Cámara de Transformacion 4
TD - T9
I falla max.
5158,04
5111,95
5105,36
2039,24
1642,55
2800,06
1439,22
5056,29
2796,23
2003,43
5055,53
2194,15
1468,34
5067,63
2557,99
Tipo
de Falla
LLL
LLL
LLL
LL-T
LL-T
LL-T
LL-T
LLL
LL-T
LL-T
LLL
LL-T
LL-T
LLL
LL-T
I falla min.
2552,22
2523,24
2517,01
585,24
472,00
802,03
413,81
2483,43
800,93
575,14
2483,10
629,56
422,11
2491,76
733,15
Tabla N° 11 Corrientes de Falla Máxima y Mínima
reflejadas a 13.8 KV
Donde: (LLL): Falla trifásica
(L-T): Falla de una fase a tierra.
(LL): Falla de línea a línea.
Tipo
de Falla
LL-T
LL-T
LL-T
LL
LL
LL
LL
LL-T
LL
LL
LL-T
LL
LL
LL-T
LL
35
3.3.1.2 Capacidad de Interrupción.
Interruptor
Principal 13,8 KV
Cutler Hammer
Transferencia 13,8
KV
General Electric
Transferencia 13,8
KV
General Electric
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Fusibles 17,5 KV
INAEL
Breakers Cutler
Hammer 440 V
Mod. MWI632
Breakers Cutler
Hammer 480 V
Cat. MT3800T
Breakers Cutler
Hammer 440 V
Mod. MWI632
Breakers Cutler
Hammer 440 V
Cat. MT3800T
Ubicación
Cabina Principal
Irms
Nominal
[A]
Irms
Momentáneo
[KA]
1200
16
1200
18
1200
18
80
25
50
71
40
80
31,5
80
100
25
80
25
50
71
100
25
50
71
31,5
80
100
25
100
25
TD-T1-1
3200
65
TD-T2
800
20
TD-T3
3200
65
TD-T4
800
20
Transf. Automat. # 1
Transf. Automat. # 2
Cuarto de
Transformadores # 1
Cuarto de
Transformadores # 1
Cuarto de
Transformadores # 1
Cuarto de
Transformadores # 1
Cabina de Línea Cámara
de Transfor. # 2
Cuarto de
Transformadores # 2
Cuarto de
Transformadores # 2
Cabina de Línea Cámara
de Transfor. # 3
Cuarto de
Transformadores # 3
Cuarto de
Transformadores # 3
Cabina de Línea Cámara
de Transfor. # 4
Cuarto de
Transformadores # 4
36
Breakers Cutler
Hammer 440 V
Mod. MWI632
Breakers Cutler
Hammer 480 V
Mod. MWI812
Breakers Cutler
Hammer 440 V
Mod. MWI625
Breakers Cutler
Hammer 440 V
Mod. MWI632
TD-T5
3200
65
TD-T6
1250
85
TD-T7-1
2500
65
TM-T9-1
3200
65
Tabla N° 12 Capacidad de Interrupción de las
protecciones existentes
3.4
Conclusiones y recomendaciones.
El presente estudio de Corto Circuito preparado para el Centro
Comercial Mall del Sur ha permitido cumplir los siguientes objetivos:
-
Determinar el efecto de las corrientes de falla en los componentes
del sistema tales como cables, barras y transformadores durante
el tiempo que persista la falla.
-
Determinar las zonas del sistema en donde la falla puede resultar
en depresión inaceptable de voltajes.
El estudio de corto circuito considera los siguientes tipos de falla:
37
o Falla Trifásica a tierra
o Falla de línea a tierra.
o Falla de dos líneas a tierra
o Falla entre dos líneas
Las corrientes de cortocircuito han sido calculadas considerando los
estándares de la IEEE aplicables para el cálculo de falla para voltajes
medio y alto. l Standard IEEE Std C37.010-1979, IEEE Std C37.51979, IEEE Std 141-1993, IEEE Std 241-1990, and IEEE Std 2421986.
Las fallas Trifásica a tierra, línea a tierra, dos líneas a tierra y entre
dos líneas fueron aplicadas a cada barra del sistema, los resultados
se muestran en el Anexo C.
El ajuste de los equipos de protección, los cuales son determinados
considerando el sistema bajo condiciones de falla, será estudiado en
el siguiente capítulo de este trabajo relacionado con la coordinación
de las protecciones.