• Author / Uploaded
• Karen Alejandra

Citation preview

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

INGENIERÍA ELÉCTRICA

CALCULO Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA FALLAS TRANSITORIOS ALUMNOS: HERNANDEZ SOLIS KAREN ALEJNADRA MORENO GUZMAN LINDSEY KYLEE MUNZA NUCAMENDI ALBERTO VELAZQUEZ SANTIZO XENIA KARINA SEMESTRE: 7

GRUPO: A

DOCENTE: IRMA CAROLINA MOLINA SÁNCHEZ

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, 15 de noviembre del 2019

INTRODUCCIÓN La generación y uso de la energía eléctrica de forma completamente continua y a voluntad se remonta a finales del siglo XVIII cuando el físico italiano Alessandro Volta inventa la pila, precursora de la batería eléctrica, la cual mediante una reacción química logra transformar la energía química en eléctrica. Es a partir de este descubrimiento que se desarrolla la industria eléctrica, puesto que ya no se dependía de cargas estáticas para la obtención de electricidad, por lo que se podía utilizar en cualquier momento y de forma constante. A partir de la expansión de los sistemas de distribución de energía eléctrica en el mundo, el problema de la discontinuidad en el servicio, se ha convertido en un tema de gran interés para los agentes del sector eléctrico, en las áreas de planeación, operación, distribución, y más aún, para los usuarios residenciales e industriales. Tanto las empresas prestadoras del servicio de energía eléctrica, como lo usuarios, interactúan con respecto a la valoración de los costos debidos a las interrupciones del suministro de energía eléctrica. Con los procesos de globalización, las empresas prestadoras del servicio de electricidad del mundo, realizan estudios para valorar los costos debidos a una inadecuada continuidad en el suministro, y de esta forma, obtener un punto equidistante entre el costo de inversión para mejorar la confiabilidad de un sistema y los costos que las interrupciones representan a los usuarios del servicio. La localización de fallas no es un problema nuevo. Sin embargo, las investigaciones que se han realizado en esta área recaen sobre los sistemas de transmisión donde las características homogéneas de la línea, la medición en ambos terminales y la disponibilidad de más equipos, permiten localizar el sitio de falla con alta precisión. La localización en sistemas de distribución es más problemática, por la complejidad debida a la presencia de conductores no homogéneos, cargas intermedias, laterales y desbalance del sistema y de la carga.

En el sistema eléctrico es frecuente la presencia de disturbios y problemas causados por fenómenos naturales (descargas atmosféricas, clima, vientos intensos), accidentes o por la operación misma de la red.

TENSIONES TRANSITORIAS Corresponde a variaciones o cambios de corta duración de un nivel de tensión o de señal deseado para el caso de computadoras y equipo electrónico. Este cambio o variación puede ocasionar un problema de funcionamiento en el equipo e inclusive, el daño total de este. En general los transitorios son fenómenos de corta duración (de una frecuencia superior a los 60Hz) pero de una magnitud superior a la tensión nominal pico de la red eléctrica que alimenta al cliente y entre mayor sea la magnitud del transitorio, mayor es la posibilidad de ocasionar algún daño severo en los equipos eléctricos y electrónicos.

En la figura N°4 se aprecian varios transitorios con una frecuencia superior a los 60Hz de la onda senoidal de tensión y algunos de ellos con una magnitud que supera el valor pico de la señal. Los

transitorios

pueden

ser

generados por una gran variedad de

fuentes

clasificarlos

pero en

es dos

posible grandes

grupos: 

Operaciones de conmutación.



Descargas atmosféricas.

TRANSITORIOS Las tensiones transitorias son fenómenos de gran contenido energético que pueden ocasionar daños o mal funcionamiento de equipos en general, pero especialmente de equipo electrónico. Se generan cuando la corriente que circula en un circuito eléctrico es interrumpida. Por lo tanto, es lógico pensar que las fuentes generadoras de transitorios no son sólo externas a la instalación eléctrica del cliente sino también internas, como por ejemplo motores eléctricos o impresoras láser. Las dos principales fuentes de voltajes transitorios en los sistemas de baja tensión son: Descargas atmosféricas (impactos directos o indirectos): 

Un impacto de rayo produce fuertes campos electromagnéticos que, en las cercanías de un circuito eléctrico, primario o secundario, inducirán tensiones en estos conductores.



La descarga de un rayo a tierra ocasiona diferencias de potencial en los conductores de los sistemas de puesta a tierra, condición que puede generar la circulación de corrientes indeseadas y eventual daño de equipos.



Impactos directos en las líneas de media y baja tensión, provocando daños a los equipos en general.

No es necesario que se produzca un impacto directo de un rayo en las líneas de distribución para que se genere una tensión transitoria en el sistema eléctrico; basta

que

la

líneas

eléctricas

se

encuentren dentro del campo de acción del campo magnético generado por una descarga atmosférica entre, por ejemplo, nube a nube, para que se induzca en ellas una tensión y corriente transitoria, como se aprecia en la Figura N°6.

operaciones de conmutación  Apagado de electrodomésticos y cargas eléctricas.  Transitorios periódicos cada ciclo en operaciones de conmutación de convertidores electrónicos (NOTCHING).  Conmutación de bancos de capacitores que pueden alcanzar hasta 1.5 veces la tensión nominal.  Recierres en la red eléctrica.  Cortocircuitos en la red y fallas de arco por la operación de dispositivos de protección. Tenga presente que entre más rápido actúe el dispositivo mayor magnitud tendrá el transitorio.

FALLAS TRANSITORIAS Los tipos y naturaleza de las fallas de un sistema eléctrico se clasifican en forma normal como a) Fallas de fase a tierra Las fallas que involucran mas de una fase con o sin tierra, se denomina fallas de fase, cuando involucran una fase y tierra se llaman fases a tierra. b) Fallas permanentes Las fallas permanentes se crean cuando hay perforación o ruptura de aislamientos, ruptura de conductores, objetos o partes haciendo contacto permanente con tierra o con otros conductores. Estas fallas las detectan lo relevadores y los disparan a los interruptores, los cuales, por la naturaleza permanente de la falla, permanecen abiertos. c) Fallas transitorias Las fallas transitorias son de corta duración y están creadas por las sobretensiones transitorias. Básicamente están provocadas por los flameos, a

través de los aislamientos, debido a los transitorios de la sobretensión, los cuales se transforman en fallas a la frecuencia del sistema. d) Fallas semitransitorias Las fallas semitransitorias están creadas por objetos externos, tales como ramas de arboles o presencia de roedores. En la, línea de voltajes medios, los sistemas de cierre múltiple, como los restauradores, pueden permitir que los objetos de falla se quemen, permitiendo que ele servicio se pueda restablecer, mejorando con esto la confiabilidad de los sistemas. Estos sistemas de cierres solo se usan en las redes de distribución.

FALLA TRANSITORIA Es la falla que no daña el aislamiento o equipos de forma permanente y pueden ser energizados después de un corto periodo de tiempo. Son aquellas donde la perdida de aislamiento de los elementos del sistema sometidos a tensión eléctrica, es momentánea, es decir, que se trata de aislamientos del tipo recuperable. Entre el 80-95 % del total de las fallas son de naturaleza transitoria.

¿Cuándo ocurren las fallas transitorias? Las fallas transitorias ocurren una vez y después desaparecen si la operación se repite, la falla ya no se presentará. Un pájaro que vuela a través del rayo de un transmisor de microondas provoca la perdida de bits en una red. Si la transmisión expira y se repite, es probable que anuncie la segunda vez. Las fallas transitorias son de corta duración y están creadas por las sobre tensiones transitorias, básicamente están provocadas por los flameados a través de los aislamientos, debido a los transitorios de sobretensión, los cuales se transforman en fallas a la frecuencia del sistema. Este tipo de fallas las ven los elevadores y se liberan disparando los interruptores, después de un cierto tiempo se presenta la desionización y los interruptores se pueden cerrar en forma automática, cuando así es requerido para restaurar el servicio.

Fallas de naturaleza transitoria Son de corta duración, donde la pérdida de aislamiento de los elementos del sistema sometidos a tensión eléctrica. Algunos tipos de fallas transitorias incluyen contactos momentáneos con ramas de árboles, flameo por contaminación o arqueo del aislamiento por descargas atmosféricas, mezclándose en este último caso las ondas de la sobretensión de forma no sostenida con la corriente de frecuencia nominal.

Otros tipos de fallas, de las cuales resultan corrientes de frecuencia nominal pueden ser de naturaleza transitoria si la tensión del elemento fallado es interrumpida rápidamente por la acción de un dispositivo de protección y luego restablecida después de que el aislamiento ha recuperado su capacidad dieléctrica. Tales fallas pueden resultar de descargas atmosféricas con flameo de aislamiento, contacto de aves o animales, movimiento de conductores cercanos, etc.

Efectos de las fallas La falla trifásica es la mas peligrosa, debido a que se produce la máxima corriente de corto circuito anormal, no se libera rápidamente y es la más severa para las máquinas y equipos eléctricas. En general, si las fallas no son liberadas prontamente se pueden presentar los siguientes efectos:  





Los generadores transformadores barras y otros equipos en serie con la falla se pueden dañar, debido sobre calentamiento y al desarrollo de fuerzas mecánicas severas que se presentan de una manera violenta Las fallas con arcos eléctricos son un riesgo de incendios que se pueden expandir por la subestación en las instalaciones a menos que sean eliminadas por equipo de protección adecuada que actúe sobre los interruptores, es decir la protección será en el binomio interruptor relevador Las fallas pueden reducir el perfil de voltaje en el sistema eléctrico completo y por lo tanto, afectar las cargas. Una caída de frecuencia puede producir la inestabilidad entre sistemas interconectados y conducir a la pérdida de sincronismo Las fallas asimétricas conducen a un desbalance de voltaje y a la presencia de corrientes de secuencia negativa, las cuales conducen a un sobrecalentamiento.

Para la estadística de operación, así como numerosos estudios, indican que las fallas en un sistema aéreo de distribución tienen el siguiente comportamiento: Entre un 80% a 95% del total de fallas son de naturaleza transitoria, correspondiendo complementariamente entre el 20% a 5% a fallas permanentes. De las fallas transitorias entre un 90% a 95% son liberadas en el primer intento de restablecimiento de la tensión eléctrica; entre un 4% a 6% son liberadas posteriormente al segundo intento de restablecimiento; entre un 2% a 3% desaparecen después del tercer intento y entre 0% a 1% son despejadas después de un cuarto intento o en posteriores intentos de restablecimiento. A este respecto cabe señalar que en CFE desde 1989 se ha efectuado un seguimiento estadístico a una muestra promedio de 150 circuitos de distribución de 30 subestaciones en tres Divisiones, teniéndose hasta la fecha un total de 12,797 fallas con un patrón de comportamiento como el que se indica a continuación:

Fallas permanentes: 10% Fallas transitorias: 90% Fallas transitorias liberadas después del 1er. intento de restablecimiento: 90% Fallas transitorias liberadas después del 2do. intento de restablecimiento: 6% Fallas transitorias liberadas después del 3er. intento de restablecimiento: 3% Fallas transitorias liberadas después del 4to. intento de restablecimiento: