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• Sebastian Mora Oyarzun

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Análisis de corto circuito en software ETAP

Integrantes: Iván Villagrán José Arias Asignatura: SEP Docente: Carlos Mauricio Rojas Parada

Contenido Introducción ............................................................................................................................................... 3

ETAP ........................................................................................................................................................... 4

Circuito confeccionado............................................................................................................................... 5

Circuito Ampliado ................................................................................................................................... 6

Datos de los generadores........................................................................................................................... 7

Datos de las líneas de transmisión ............................................................................................................. 9

Unilineal o circuito con flujo de carga. ..................................................................................................... 11

Nota .......................................................................................................................................................... 12

Datos de corto circuito ............................................................................................................................. 13

Datos de corto circuito finales ................................................................................................................. 14

Respuestas de preguntas ......................................................................................................................... 15

Conclusión ................................................................................................................................................ 19

Introducción En el presente trabajo, se nos solicita confeccionar un diagrama de unilineal en el software

ETAP.

Con la finalidad de poder familiarizarnos con el programa y poder ver la facilidad que este

posee el ámbito de confección, análisis y ver flujos de carga, en comparación a la ejecución

del cálculo manual de este.

ETAP Etap es un software propietario utilizado para sistemas de energía. El software es usado por técnicos e ingenieros de diseño fundamentalmente para la simulación de sistemas de energía, incluyendo los sistemas de tierra, el seguimiento de los sistemas de energía, la potencia y otros. El nombre Etap es una abreviación del trabajo que desarrolla la aplicación: Electrical Transient and Analysis Program (Etap), (Programa Analizador y Transiciones Eléctricas, en español). El fundador de la plataforma de software fue el Dr. Farrokh Shokooh. La primera versión liberada en 1984. Conferencia de 2016 se llevó a cabo con la participación de ingenieros utilizando el programa. Los proyectos en entorno de software desarrolladas basadas IEEE y ANSI normas.

Imagen referencial.

Circuito confeccionado

Circuito Ampliado

Datos de los generadores

Datos de las líneas de transmisión

Unilineal o circuito con flujo de carga.

Nota

En la anterior imagen se solicita que la FRECUENCIA SEA DE 50 HZ. Pero eso no se puede lograr ya que las especificaciones anteriores están hechas para un sistema de 60HZ. Conductor type, code, etc…

Entonces para mantener las especificaciones solicitadas se mantiene la frecuencia de 60hz. Con la cual trabajan estas líneas de aluminio, basadas en la norma inglesa.

Datos de corto circuito En una primera instancia no se pudo realizar la prueba de corto circuito ya que tuvimos que reanalizar donde estaba el error.

Finalmente se encuentra la falla, era solo un mal tipeo de la línea 1 de transmisión.

Datos de corto circuito finales

En esta imagen podemos apreciar los cortos circuitos simultáneos de las barras AHUACHAPAN Y GUATEMALA.

Respuestas de preguntas ¿CUÁNDO UN SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA ES SIMÉTRICO? Cuando un sistema eléctrico opera de forma aislada y todas sus cargas son balanceadas. Este escenario es improbable, debido a que normalmente las redes eléctricas de baja tensión domiciliarias se caracterizan por su consumo monofásico. Si bien existen sectores que son similares en consumo, este es realizado en instantes de tiempo diferentes, por lo que esto provoca consumos desbalanceados en la red. El desbalance en la red produce múltiples problemas; uno de ellos es el aumento en las pérdidas de la red, en algunos casos daños severos a trasformadores de distribución por sobrecalentamiento y variación en la regulación de tensión. Para efecto de cálculos se utiliza el Método de las componentes simétricas, que está basado en el teorema de Fortescue que permite analizar fallas en sistemas trifásicos de tipo asimétricas, pero puede ser usado para resolver cualquier sistema cuyas condiciones sean asimétricas en un momento dado. ¿POR QUÉ LAS FALLAS TRIFÁSICAS SON CONSIDERADAS FALLAS SIMÉTRICAS? Porque en tales tipos de fallas, todas las fases son Cortocircuitadas entre sí. Dicha falla se equilibra en el sentido de que los sistemas permanecen simétricos y balanceados o podemos decir que las líneas se desplazan en un ángulo igual (es decir, 120 ° en una línea trifásica). Aunque el cortocircuito trifásico balanceado como muestra la figura es relativamente poco común, es la falla más grave y, por lo tanto, determina la especificación del disyuntor de la Línea de protección del circuito. Los cálculos de las fallas de un circuito trifásico equilibrado se pueden realizar en un modelo por fase, en tal forma que sólo los circuitos monofásicos equivalentes se requieren para el análisis. Invariablemente, las constantes del circuito se expresan en términos por unidad y todos los cálculos se hacen en una base unitaria. Un ejemplo de una falla simétrica trifásica es un corto repentino en las terminales de un generador síncrono.

¿CUÁLES SON LOS EFECTOS DE LAS FALLAS ASIMÉTRICAS? Las fallas pueden dañar o perturbar los sistemas de energía en varias maneras desbalance de los voltajes y las corrientes en el sistema. Una gran tensión y corriente pueden dañar el aislamiento y reducir la vida útil del equipo. Las fallas pueden hacer que el sistema se vuelva inestable, y el equipo del sistema trifásico funcione incorrectamente. Por lo tanto, es necesario que, en el caso de la falla, la sección de falla se desconecte. Por lo tanto, el funcionamiento normal del resto del sistema no se ve afectado. Como los corto circuitos son situaciones anormales, interesaría evitarlos por completo, como esto no es posible evitar, se intenta controlarlos y aminorar en lo posible sus efectos, por lo tanto, de debe contar con un sistema de protección apropiado, que sea lo suficientemente sensible y rápido, que identifique adecuadamente el fallo y que lo aclare en el menor tiempo posible. Entre los principales efectos del corto circuito están: - Corrientes muy elevadas que ocasionan: Calentamiento perjudicial en la red, lo cual disminuye el periodo de vida ´útil de los elementos del sistema al perder nivel de aislamiento en los equipos (devanados, conductores, etc.), pudiendo llegar a fundirlos. Esfuerzos electromecánicos excesivos que pueden romper los aisladores de sujeción, o los propios conductores. En el caso de los transformadores presenta grandes esfuerzos en la bobina que pueden ocasionar daños físicos en estas. - Caída de tensión que puede producir: Desconexión de motores debido a la caída de contactores, etc. Efecto inverso de sobretensión se presenta en ciertos tipos de falla. Así en los cortocircuitos monofásicos a tierra, en los cuales dependiendo del grado de aterrizaje del sistema en el punto de falla se pueden originar aumentos en la tensión de las fases sanas. - Riesgo para la estabilidad del sistema: Los cortocircuitos amenazan con romper el sincronismo de los generadores del sistema, al producir un cambio sustancial en las condiciones operativas del sistema. Esto es ocasionado por las exigencias de energía que el corto efectúa a los generadores del sistema. Estas exigencias dependen de las distancias del generador al punto del corto, así, los más cercanos al punto de fallo contribuyen en mayor porcentaje a alimentar el fallo. También se deberá tener en cuenta las consecuencias del arco eléctrico y su propagación.

¿POR QUÉ SE LLAMAN FALLAS ASIMÉTRICAS, LAS FALLAS LÍNEA TIERRA, BIFÁSICA, ¿BIFÁSICA A TIERRA? Porque las fallas asimétricas involucran solo una o dos fases originando un desbalance entre las fases. En las fallas asimétricas las tres líneas de fase se desequilibran. Justificando que tales tipos de fallas ocurren entre línea a tierra o entre líneas. Un fallo de serie asimétrico es entre fases o entre fase y tierra, mientras que el fallo de derivación asimétrico es un desequilibrado en las impedancias de línea. El fallo de derivación en el sistema trifásico. La mayoría de las fallas que ocurren en los sistemas de potencia, son fallas asimétricas que consisten en cortocircuitos asimétricos, fallas asimétricas a través de impedancias o conductores abiertos. Las fallas asimétricas que pueden ocurrir son: fallas monofásicas a tierra o línea a tierra, fallas líneas a línea y fallas línea a línea y a tierra o doble línea a tierra. La trayectoria de una corriente de falla de línea a línea o de línea a tierra puede o no contener impedancia. Uno o dos conductores abiertos dan como resultado fallas asimétricas a través de la ruptura de uno o dos conductores o bien, de la acción de fusibles u otros mecanismos que no puedan abrir las tres fases simultáneamente. El método de las componentes simétricas es útil en un análisis para determinar las corrientes y voltajes en todas las partes del sistema después de que ha ocurrido la falla, porque cualquier falla asimétrica da origen a que fluyan corrientes desbalanceadas en el sistema. Se considerarán las fallas en sistemas de potencia, mediante la aplicación del teorema de Thévenin que permite encontrar la corriente en la falla al reemplazar el sistema por un generador y una impedancia en serie. También, se mostrará cómo se aplica la matriz de impedancias de barra al análisis de las fallas asimétricas. En falla de línea a tierra simple, un conductor Entra en contacto con el suelo o el conductor neutro. Una falla de línea a línea ocurre cuando dos conductores están cortocircuitados. Una falla doble de línea a tierra ocurre cuando dos conductores caen al suelo o entran en contacto con el conductor neutral. son fallas asimétricas, Cortocircuito asimétrico entre dos fases o de línea a línea. En este tipo de cortocircuito, solamente dos fases entran en contacto entre ellas y la tercera se mantiene normal. Cuando la impedancia entre los cables en cortocircuito es cero, la corriente es aproximadamente 87% de la corriente que se presenta en un cortocircuito trifásico. Debido a que el valor alcanzado por la corriente es menor que el cortocircuito trifásico, no se considera para estudio de cortocircuito. En la figura se puede apreciar un ejemplo de este tipo de cortocircuito.

Conclusión Podemos concluir que la utilización de ciertos programas o software nos ayuda a agilizar los análisis complejos de los sistemas eléctricos de potencias. Cabe mencionar que en comparación al análisis o cálculos manuales se ahorra tiempo y destreza en la utilización de estos.

También podemos mencionar que la ayuda del programa, para saber qué tipo de falla puede ocurrir en nuestras redes hace de este software una herramienta necesaria e indispensable para nuestro desarrollo como ingenieros y futuros profesionales del área.