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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.