• Categories
• Fuerza
• Física y matemáticas
• Física
• Electromagnetismo
• Ingeniería Eléctrica

Citation preview

FEBRERO DEL 2018

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ANÁLISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II FALLAS TRIFÁSICAS

CURSO: ANÁLISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II DOCENTE: ING. HOLGER MEZA DELGADO ALUMNO: CARBAJAL MENDIZÁBAL PABLO

ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II

FALLAS TRIFÁSICAS En el mundo de la ingeniería eléctrica, es imposible concebir un sistema de potencia cuyos costos sean razonables y que a la vez sean totalmente inmunes a las fallas. Un sistema eléctrico diseñado con tanto detalle y perfección que fuera casi inmune a las fallas tendría costos totalmente impensables e inaccesibles. En la realidad, los sistemas eléctricos se diseñan bajo la suposición de que eventualmente pueden fallar. Una falla eléctrica puede en términos generales ser de dos tipos: 

Falla de circuito abierto: algún elemento del sistema súbitamente se desconecta y queda fuera de la red. Este tipo de fallas, aunque existentes, son muy poco comunes y de poco interés para el estudio.



falla de cortocircuito: entre dos o más elementos de una red o sistema se produce un cortocircuito. &os cortocircuitos como ya sabemos acortan los caminos que las corrientes tienen que recorrerlo encontrarse las corrientes con menos impedancia en su camino, se producen magnitudes de corriente considerablemente grandes. Estas fallas pueden provocarse por situaciones tan triviales como una lagartija en el interior de un circuito o un ave pisando las líneas de transmisión. (nuestro estudio se concentrar% en este tipo de fallas.

Uno de los motivos principales por los cuales se estudia mayormente la falla de cortocircuito es porque en los sistemas eléctricos las protecciones de los equipos se seleccionan en términos de las corrientes de falla que se puedan presentar. ahora, dentro del mundo de las fallas de cortocircuito, existen dos clasificaciones para el caso de los sistemas trifásicos: 

fallas simétricas o trifásicas: se da una falla exactamente idéntica encada una de las tres fases de un sistema. se puede seguir empleando el concepto de diagrama unifilar debido a que se produce lo mismo. en las tres fases. aunque corresponden solamente aproximadamente el 2% de las fallas que se producen en la realidad, su estudio resulta de interés debido a que es una de las fallas que produce mayores corrientes de cortocircuito.

La falla trifásica tiene menos ocurrencia en comparación de las otras fallas teniendo un porcentaje del 5%. El nivel de corto circuito trifásico que opta por el sistema de alta tensión expresada en MVA corrientes e impedancias de thevenin de secuencia positiva, negativa y cero. El estudio de la falla trifásica son estudios efectuados en el sistema de potencia, en los cuales los niveles de corriente de falla, capacidad de corto circuito (producto del voltaje de pre falla por la corriente de falla) y los voltajes de post falla son calculados. El fenómeno asociado con la ocurrencia de la falla, es sin duda de carácter dinámico. 2

ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II Esta falla es la que puede someter a los equipos, maquinas y/o aparatos a los esfuerzos más severos; además desde el punto de vista analítico, resulta más fácil de estudiar y sus resultados son bastante satisfactorios para las distintas aplicaciones, especialmente en instalaciones de distribución. La transformación de componentes simétricas aplicada a las condiciones en el punto de falla en el marco de referencia “abc” indica que las tres redes de secuencia quedan desacopladas, como se muestra en la figura.

I0 = I2 = 0 I1 ≠ 0

V0 = V2 = 0 V1 = Zf I1

3

ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II Las condiciones terminales de voltaje también se pueden escribir así:

Diagrama del circuito de secuencia para la falla trifásica:

4

ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II

I.

Falla Trifásica En primer término, haremos consideraciones sobre el tema de manera de permitirnos trabajar con las componentes simétricas y desarrollar su modalidad operativa en el caso. Las condiciones terminales son:

Las condiciones terminales son: VR=VS=VT IR+IS+IT=0 Las C.S. de las tensiones son: V 0R = 1/3 ( V R + V S + V T) = VR V 1R = 1/3 ( V R + a V S + a 2 V T) = 0 V 2R = 1/3 ( V R + a 2 V S + a V T) = 0 También:

I 0R = 1/3 (I R + I S + I T) = 0

Planteando la 2º Ley de Kirchhoff, resulta: E 1R – I 1R Z 1 = V 1R = 0 Por lo tanto: I 1R = E 1R/ Z 1 Análogamente: - I 2R Z 2 = V 2R = 0 Por lo tanto: I 2R = 0 Ahora se expresarán las corrientes de fase en valores normales: I R = I 0R + I 1R + I 2R = E 1R / Z 1 I S = I 0R + a2 I 1R + a I 2R = a2 E 1R / Z 1 I T = I 0R + a I 1R + a2 I 2R = a E 1R / Z 1

 Se observa que el cortocircuito trifásico no es fuente de corrientes homopolares, ni de secuencia inversa y esto es lógico ya que se tiene un sistema trifásico equilibrado con carga de impedancia cero y puede ser resuelto por los métodos clásicos para redes polifásicas.

5

ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II

II.

Falla Trifásica a Tierra Este tipo de falla en realidad no requiere del análisis con componentes simétricas. sin embargo, su estudio no deja de ser importante ya que es una de las fallas que produce las corrientes de falla más grandes. dado el hecho de que se sigue conservando la simetría en el sistema, podemos establecer los fasores asociados a las corrientes en cada una delas líneas 5asumiendo una secuencia positiva1:

I a=I∠0 º I b=I∠-120 º I c=I∠120 º Con el teorema de Fortescue:

De lo cual obtenemos que: Io=0 I1=I I2=0 por lo cual el diagrama de redes de secuencia para estudiar este tipo de fallas seria:

6

ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II

7