Curso DIgSILENT Power Factory MÓDULO 3 - Cortocircuitos Ing. Alejandro Musto [email protected] In
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Curso DIgSILENT Power Factory MÓDULO 3 - Cortocircuitos
Ing. Alejandro Musto [email protected] Ing. Nicolás Turturici [email protected]
Santiago, Junio de 2016 www.estudios-electricos.com
M3: CORTOCIRCUITOS
INTRODUCCIÓN TEÓRICA Temas principales
Tipos de cortocircuitos Balanceados Desbalanceados
Métodos de cálculo Protecciones / Dimensionamiento (Normas internacionales)
Cálculo individuales y múltiples Análisis y visualización de resultados Generación de reportes 2
Características Generales
CARACTERÍSTICAS GENERALES
M3: CORTOCIRCUITOS
Datos de interés
Comandos de CORTOCIRCUITOS
El cálculo de cortocircuitos en DIgSILENT permite simular fallas
simples y fallas múltiples, con prácticamente ilimitada complejidad.
Pueden
simularse
cortocircuitos
monofásicos,
bifásicos
o
trifásicos, con o sin contacto a tierra, con y sin impedancia de falla.
Como los cálculos de cortocircuitos pueden ser empleados para
una diversa variedad de propósitos, DIgSILENT soporta distintas
representaciones y diferentes métodos de cálculo para el análisis de las corrientes de cortocircuito. 4
CARACTERÍSTICAS GENERALES
M3: CORTOCIRCUITOS
TIPO DE ESTUDIO: Operación / Planeamiento Estudios de PLANEAMIENTO
(operación desconocida estimaciones necesarias)
Estudios de OPERACIÓN
Métodos simplificados y conservadores (IEC, ANSI, ...)
Método completo
(o superposición o preciso)
Método 1: Fuente de tensión equivalente en el punto de Falla
Método 2.1: Superposición
Initial Short-Circuit Current Isc'' (Ikss) k
Método 2.2: Resolución de Ecuaciones dif. (EMT)
Ik'' , Uk
ik (t)
m,n μ
ip
Ib
Ith
ip
ib
Ib
Ith 5
CARACTERÍSTICAS GENERALES
M3: CORTOCIRCUITOS
EVOLUCIÓN DE LA Icc: Valores de Interés Definición de variables de acuerdo con norma IEC 60909
iDC
ip
2√2Ikss
ib
Tiempo de apertura
(Break Time) del interruptor (e.g. 40ms)
Corr.
Descripción
TIPO
Ikss
Subtransitoria
RMS
Iks
Transitoria
RMS
Ik
Permanente
RMS
Ib
Simétrica Apertura
RMS
ip
Pico
EMT
ib
Pico Apertura
EMT
idc
Componente Continua
EMT
Ith
Térmica
RMS
Ibasym
Asimétrica Apertura
RMS
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
M3: CORTOCIRCUITOS
Alternativas de cálculo
Desde la barra de menú principal CALCULATION → SHORT CIRCUIT
Desde la barra de herramientas principal
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
M3: CORTOCIRCUITOS
Alternativas de cálculo Seleccionar elemento
Los CC pueden aplicarse sobre barras y líneas,
NO sobre transformadores, equipos de compensación,
etc.
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
M3: CORTOCIRCUITOS
Alternativas de cálculo
Click derecho sobre el elemento (o set) CALCULATE → SHORT CIRCUIT
Hot Keys F11 permite realizar de manera rápida el cálculo de cortocircuito en base a opciones predeterminadas Hot Keys Ctrl+F11 despliega el menú de opciones de cálculo de cortocircuito 9
Opciones de Cálculo
DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Opciones
→ Métodos de cálculo → Tipo de falla
→ Impedancia de falla → Ubicación de la falla → Salida en pantalla
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DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Métodos de cálculo
→ according to VDE 0102/0103 (the German VDE standard)
Tensión en el punto de falla igual a c=1.1pu (Unom)
→ according to IEC 60909 (the International IEC standard) → according to ANSI (the American ANSI/IEEE C37 standard) Tensiones en todos los
→ according to the "complete'' method
nodos definidos en base
a un flujo de cargas
→ according to IEC 61363 (AC Ships and offshore units)
previo (OPERACIÓN)
→ Otros métodos para cortocircuitos DC…
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DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Tipos de falla (sistemas ABC)
→ 3-Phase Short-Circuit → 2-Phase Short-Circuit
Para un SEP, son las fallas comúnmente empleadas
→ Single Phase to Ground
→ 2-Phase to Ground → 3-Phase Short-Circuit (unbalanced)
Es el modo de calcular un cortocircuito trifásico cuando la red se considera en el FC desbalanceada 13
DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Tipos de falla (sistemas ABC-N) Elemento barra
→ 1-Phase to Neutral → 1-Phase Neutral to Ground → 2-Phase to Neutral → 2-Phase Neutral to Ground → 3-Phase to Neutral → 3-Phase Neutral to Ground
Las BARRAS y LÍNEAS deben necesariamente tener un sistema con neutro
Tipo de línea
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M3: CORTOCIRCUITOS
DATOS BÁSICOS
Duración del cortocircuito
global local min. of local Elemento: INTERRUPTOR
Complete Short-Circuit
Los tiempos de apertura de interruptor pueden definirse globalmente (el mismo para toda la red) o localmente, para cada interruptor (ElmCoup)
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DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Impedancia de falla
Zf(L-L)
Configuración por default
Zf
Zf
Zf
Definición mejorada de Impedancia de falla Zf(L-E)
Zf(L-L)
Zf(L-E)
Zf(L-E)
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M3: CORTOCIRCUITOS
DATOS BÁSICOS
Faults location - Individual
4USER SELECTION: Los cortocircuitos pueden aplicarse individualmente a:
una barra una línea Los resultados obtenidos en TODA la red corresponderán a ese cortocircuito
4 Busbars and Juntion Nodes: Un set de barras
4 All Busbars: Todas las barras de la RED Los resultados obtenidos corresponden sólo al cortocircuito de la barra adyacente 17
DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Faults location - individual Aportes al cortocircuito en BARRA 2
EJEMPLO 1 cortocircuito en BARRA 2
Niveles de tensión consecuencia del cortocircuito en barra 2
No corresponden a cortocircuitos simultáneos Aportes al cortocircuito en BARRA 8 EJEMPLO 2 cortocircuito en BARRAS 2 y 8
Aportes al cortocircuito en BARRA 2
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M3: CORTOCIRCUITOS
Datos Básicos Multiple faults
Los resultados obtenidos en TODA la red corresponderán con estos cortocircuitos simultáneos Comando de cálculo de cortocircuitos
Define el SET de barras/líneas a cortocircuitar simultáneamente 19
DATOS BÁSICOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Opciones de salida
Además de los resultados sobre unilineales, pueden obtenerse resultados en la ventana de salida, para luego copiar en un informe SALIDA: fault locations with feeders
ACTIVADO
Definición de variables 20
DATOS BÁSICOS EJERCICIO M3.1
Importar el Proyecto: “EjercicioM31.pfd”
Calcular un cortocircuito sobre barra 7
M3: CORTOCIRCUITOS
Tipo de cortocircuito: 2-Phase to Ground (bifásico a tierra)
Método: completo
Rf: 0Ω
Xf: 0Ω
Analizar resultados en el unilineal
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DATOS BÁSICOS EJERCICIO M3.1
M3: CORTOCIRCUITOS
Calcular el mismo CC pero sobre las barras 5 y 8
Analizar resultados
Comparar con el caso anterior
Repetir el cálculo incluyendo la opción “multiple faults”
Comparar resultados
Calcular el mismo CC solo sobre la barra 5
Habilitar “outputs”
Relays
Tripping times 22
M3: CORTOCIRCUITOS
DATOS BÁSICOS
Particularidades del método IEC 60909/VDE0102
Published
Max. V tolerance for LV systems
Short-Circuit Duration
1990
6%
Break time
2001
10%
Fault Clearing Time
Calculate Corrientes mínimas → verificación de protecciones Corrientes máximas → verificación de dimensionamiento
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OPCIONES AVANZADAS
M3: CORTOCIRCUITOS
Opciones compartidas
Métodos de cálculo de ipeak (complete/IEC/VDE) B
C(1) C(012)
Cada método tiene sus propias opciones, y varios de ellos las comparten:
Métodos de cálculo de la componente DC (IEC/VDE) B C C'
Considerar protecciones (complete/IEC/VDE/ANSI) all main backup none 24
M3: CORTOCIRCUITOS
VERIFICACIÓN Activar
Muestra en la ventana de salida los equipos en donde se superan los valores admisibles, según un valor previamente definido Elemento: INTERRUPTOR
Tipo: INTERRUPTOR
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RESULTADOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Definición de variables Pueden definirse manualmente las variables a visualizar -> Botón derecho sobre caja de resultados
Pueden seleccionarse las variables por defecto: Format for Short Circuit Nodes
El usuario puede escoger las variables que desea ver: Edit Format for Short Circuit Nodes
Cualquier variable calculada y disponible
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RESULTADOS Visualización sobre el unilineal
M3: CORTOCIRCUITOS
Aportes a la falla en barra 7
Niveles de tensión
Potencias y Corrientes de cortocircuito 27
RESULTADOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Visualización desde los “datos flexibles” Al igual que cuando se definen las variables en un unilineal mediante la opción “User selection”, desde el “Flexible Data” puede elegirse cualquier variable a monitorear. Si la variable existe pero no fue calculada, la columna quedará en blanco.
Mover hasta que aparezca la opción “Flexible Data”
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RESULTADOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Visualización desde los “datos flexibles” Selección de variables
Ordena alfabéticamente o de
mostrar en el “Flexible
menor a mayor según
Data”
corresponda
Filtro
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RESULTADOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Visualización desde los “datos flexibles” Selección de variables a mostrar en el “Flexible
Data”
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RESULTADOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Visualización desde los “datos flexibles”
La(s) Variable(s) filtrada(s) aparece(n) de color azul
Voltaje en todas las barras de la Red: Magnitud nominal Magnitud resultante del flujo de carga en kV Magnitud resultante del flujo de carga en pu Ángulo resultante del flujo de carga en grados 31
RESULTADOS
M3: CORTOCIRCUITOS
Reporte tipo ASCII
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M3: CORTOCIRCUITOS
VISUALIZACIÓN DE RESULTADOS EJERCICIO M3.2
Importar el Proyecto: “EjercicioM32.pfd”
Calcular un cortocircuito sobre barra 7
Tipo de cortocircuito: 3F Método: completo Rf: 0Ω Xf: 0Ω
Editar variables a visualizar sobre barra 7 Corriente simétrica inicial - Ikss Corriente de interrupción - Ib Componente DC – idc
Modificar el tiempo de apertura y analizar los resultados 33
M3: CORTOCIRCUITOS
ESTUDIOS DE ESTABILIDAD
Representación de cc. desbalanceados DOS modos de simular fallas desbalanceadas para Estudios de Estabilidad
F1T: Z2 + Z0 Zf = Zf
REAL
Zf = Zf
REAL
+Z
EQ
F2F: Z2 F2T: Z2 // Z0 F3F: 0
Representación de todas las redes de secuencia (directa, inversa y homopolar).
Sólo se representa la red de secuencia DIRECTA. El cortocircuito desbalanceado se representa mediante una IMPEDANCIA DE FALLA EQUIVALENTE en el punto de falla 34
ESTUDIOS DE ESTABILIDAD EJERCICIO M3.3
M3: CORTOCIRCUITOS
Sobre el Proyecto anterior “EjercicioM32.pfd”, obtener los
valores
necesarios
para
simular
dinámicamente
una
falla
monofásica y otra bifásica franca a tierra en la barra 7.
Emplear “Flexible Data”
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DIgSILENT Programming Language Aplicación en Cortocircuitos
M3: CORTOCIRCUITOS
DPL SCRIPT
Ejecutar cálculos
Comando ComShc para el cálculo de cortocircuitos
oBj = GetCaseObject(string)
ComLdf ComShc ComInc ComSimoutage ComRed
! Accede al comando de flujo de carga contenido en el caso de estudio
! activo (o lo crea) pShc = GetCaseCommand(‘ComShc'); pShc.Execute();
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M3: CORTOCIRCUITOS
EJERCICIO M3.4
Importar el Proyecto: “EjercicioM3.4.pfd” Ejecutar un cortocircuito completo, tipo trifásico. A través del Flexible Data, identificar las variables disponibles
Definir un set con las barras de interés. Copiar y pegar el set definido (ubicado dentro de la carpeta Study Case) en la carpeta DPL “DPL Reporta Icc”.
CAMBIAR EL NOMBRE DEL SET a:
ShortCircuitSet
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M3: CORTOCIRCUITOS
EJERCICIO M3.4
Definir: Método a utilizar Tipo de cortocircuito a calcular Set de elementos (barras) donde se aplicará el cortocircuito
Filtrar las barras para reportar los niveles de cortocircuito.
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FIN DEL MÓDULO 3
Gracias