Comportamiento elementos activos Corrientes de cortocircuito Ejemplos de cálculo

Transcripción

1 Comportamiento elementos activos Corrientes de cortocircuito Ejemplos de cálculo

2 Comportamiento de elementos activos en un CC. Se definen como elementos activos aquellos que aportan al CC: Red Máquinas sincrónicas (en cualquier modo de funcionamiento) Máquinas asíncronas (motores)

3 Máquina sincrónica Tiene tres regímenes durante el CC. Sub transitorio. Transitorio. Permanente. El comportamiento en régimen permanente depende de su modo de funcionamiento Se modela como una fuente con una impedancia serie.

4 Motores de inducción En caso de CC: la tensión de alimentación de campo del estator deja de existir y por lo tanto también la del rotor. El transitorio solo se debe al campo residual del rotor y la inercia de la carga. La corriente de CC tiende a extinguirse en 2 o 3 ciclos.

5 Corriente prevista: Definiciones Corriente que circularía si el cortocircuito fuera reemplazado por una conexión ideal de impedancia nula, sin ninguna modificación de la alimentación. Corriente simétrica inicial (I k). Valor eficaz de la componente simétrica alterna de la corriente de cortocircuito prevista.

6 Valor de cresta(is): Definiciones Valor instantáneo máximo posible de la corriente de CC. prevista.

7 Definiciones Corriente simétrica de corte (Ia): Valor eficaz de un ciclo completo de la componente AC simétrica de la corriente de CC prevista. Cuando se empieza a despejar!! Corriente permanente (Ik): Valor eficaz de la corriente de CC que se mantiene tras la extinción de fenómenos transitorios.

8 Transitorios de Icc Cortocircuito lejos de los generadores: Para el caso de la red de distribución, en BT, se pueden despreciar efectos transitorios. I k = Ia = Ik Cortocircuitos cercanos: I k >Ia > Ik, generadores síncronos I k >> Ik, motor asíncrono (I k se extingue en 2 o 3 ciclos)

9 Generalidades de Icc El valor de cresta máximo se alcanza luego de un tiempo de 10mseg Aporte de los motores asíncronos de BT: 2 o 3 ciclos Tiempo operación de los interruptores automáticos de BT: decenas a centenas de ms Para el diseño, utilizaremos las corrientes I k e Is, y se toma como máxima condición de asimetría: = 1,6 2 = 2,26

10 Elementos pasivos Los elementos pasivos (cargas) se modelan como una impedancia. En BT se desprecian las capacidades de líneas y admitancias en paralelo de los elementos pasivos.

11 Conclusiones Cada elemento de la instalación será modelado por un circuito equivalente para el cálculo del CC: Elementos que aportan al defecto (elementos activos) Elementos que no aportan al defecto (elementos pasivos) Los elementos activos serán modelados como una fuente de tensión en serie con una impedancia en serie.

12 Conclusiones Los elementos pasivos serán modelados como una impedancia. La evolución de la corriente de CC. tiene un valor de cresta máximo que se alcanza luego de 10 ms. El aporte de los motores asíncronos es solamente durante los primeros 2 o 3 ciclos.

13 Cálculo de los modelos Red de distribución La red se modela como una fuente en serie con una impedancia Para calcular el valor de la impedancia es necesario conocer la potencia de cortocircuito de la red en el punto de conexión Pcc: representa la «fuerza de la red» en ese punto. Qué potencia puedo entregar a un nivel de tensión aceptable

14 Cálculo de los modelos Red de distribución

15 Transformadores

16 Máquinas Sincrónicas

17 Motores asíncronos Para el cálculo se considera la corriente de arranque del motor. Se estima que la misma es 5 veces la nominal. En caso de existir muchos motores se modelan como un motor equivalente cuya potencia es la sumatoria de la de cada motor individual. Si la corriente nominal del motor es menor al 1% de la corriente de cortocircuito del tablero general, se desprecian.

18 Motores asíncronos

19 Procedimiento para el cálculo de cortocircuitos Realizar el diagrama unifilar de la instalación. Reemplazar los componentes por su equivalente. Cálculo de las corrientes de cortocircuito máximas y mínimas.

20 Cortocircuito trifásico

21 Cortocircuito bifásico aislado de tierra

22 Cortocircuito monofásico entre una fase y tierra

23 Cortocircuito monofásico entre una fase y neutro

24 Ejemplo #1 Sea el circuito (unifilar), de un cliente comercial alimentado en MT: tensión 6,4kV TRAFO DEL CLIENTE: 6,4/0,4 Kv; Sn=800kVA; UTE Red de 6,4 kv, Scc=150 MVA TG CARGA MOTRIZ: P = 490 kw cosfi=0,85 QG CARGA PASIVA: P = 110kW cosfi=0,95 QG1 Q1 Q2 QG2

25 Ejemplo #1 a) Corrientes de carga de cada uno de los tableros (los tres) b) Corriente de cortocircuito máxima en bornes de los interruptores QG, Q1 y Q2 c) Corriente de cortocircuito máxima en bornes del interruptor general del QG2 d) Corriente de cortocircuitro bifásico en bornes del interruptor general del QG2 No considerar pérdidas en el cobre del trafo, ni la impedancia del cable desde TG al tablero motriz

26 Modelado: La red de la distribuidora: Scc = 150MVA; Un = 6,4 kv ó Un=0,4kV? = Ejemplo #1 Nótese que si Un en kv, y S en MVA, Xred en ohmios El transformador: Se desprecian las pérdidas en el cobre, por lo cual es = = (%) ucc(%): de la tabla El conductor: = + De la tabla, considerando el largo del cable

27 Ejemplo #1 Modelado: j0,0011 j0,01 ~ j0,013 CARGA MOTRIZ: P = 490 kw cosfi=0,85 0,041 CARGA PASIVA: P = 110kW cosfi=0,95

28 Ejemplo #1 a) Corrientes de carga de cada uno de los tableros (los tres) Corriente Tablero Fuerza Motriz = 490 ; cosφ = 0,85 S = 576 VA; Q = 303kVAr I = = 832 Corriente Tablero Cargas Pasivas = 110 ; cosφ = 0,95 S = 116 VA; Q = 37kVAr I = = 168 Corriente Tablero General = 600 ; Q = 340 S = 690 VA; cosφ=0,87 I = = 997 Cuál es la corriente en MT?

29 Ejemplo #1 b) Corriente de cortocircuito máxima en bornes de los interruptores QG, Q1 y Q2: son las tres iguales? UTE QG TG CARGA MOTRIZ CARGA PASIVA Q1 Q2

30 Ejemplo #1 NO son las tres iguales!! Para QG y Q1, los motores no aportan al cc. En el caso de Q2, SÍ!! QG TG CARGA MOTRIZ CARGA PASIVA Q1 Q2

31 Ejemplo #1 Cortocircuito trifásico, casos QG y Q1: j0,0011 j0,01 ~ = =,, = 20,8

32 Ejemplo #1 Cortocircuito trifásico, casos Q2: In_motor=832 A; In_motor>0,01 * Icc Tenemos que modelar el motor, aportando al cc ~ j0,0011 j0,01 CARGA MOTRIZ: P = 490 kw cosfi=0,85 ~ = = 0,2 = 0,2 = = ( ) = 25,, = 0,056Ω

33 Ejemplo #1 c) Corriente de cortocircuito máxima en bornes del interruptor general del QG2 d) Corriente de cortocircuitro bifásico en bornes del interruptor general del QG2 j0,0011 j0,01 ~ CARGA MOTRIZ: P = 490 kw cosfi=0,85 ~

34 Ejemplo #1 Obsérvese que la impedancia equivalente es la anterior en serie con el cable = = [( ] = 5 ~ j0,0011 j0,01 j0,576 j0,013 ~ 0,041

35 Corticircuito bifásico: Ejemplo #1 = = 4,3 ~ j0,0011 j0,01 j0,576 j0,013 ~ 0,041

36 Ejemplo #2 Sea una fábrica en la cual se planifica una ampliación. Implica agregar un 2do trafo (es un cliente en MT) según figura:

37 Ejemplo #2 Red de 6,3 kv, Scc=150 MVA UTE TR1: 6,3/0,4 kv TR2 TG1: sin fuerza motriz TG1 Q2 TG2 M1: 200HP; cosfi=0,88 M2: 90HP; cosfi=0,90 M3: 40HP; cosfi=0,87 M4: 60HP; cosfi=0, V /// eficiencia 100% TS1 TS2 Iluminación: 30kW; cosfi=0,82; 400V Aire Acondicionado: 100kW; cosfi=0, V TS3

38 Ejemplo #2 Parte 1: Seleccionar transformador de la tabla. fd_tg2: 0,93 Factor de Reserva: 10% Parte 2: Determinar poder de corte mínimo del interruptor Q2

39 Ejemplo #2 Parte 3: Mediante uso de las tablas seleccionar la canalización Conductores unipolares; Cu; PVC Instalados en bandeja continua, en línea Longitud: 90 m Parte 4: Verificar caída de tensión