ESTUDIO DEL CORTOCIRCUITO

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1 CAPITULO II ESTUDIO DEL CORTOCIRCUITO. Inroducción.- Las perurbaciones debido a los corocircuios ienen efecos muy perjudiciales sobre un sisema elécrico, lo cual se limia mediane la eliminación o liberación de la falla. Corocircuio.- Un corocircuio es un camino por el cual se desvía la corriene, debido a que la resisencia que ésa encuenra es menor que la del camino que ella usualmene recorre y esá limiado principalmene por la impedancia equivalene del circuio. En el esudio de corocircuios se analizan res facores fundamenales como ser: ) Las fuerzas que acúan sobre los elemenos del circuio debido al incremeno de la corriene. ) La magniud de la corriene de falla que ienen que ser capases de inerrumpir con seguridad los elemenos desconecivos del circuio. ) La emperaura de los conducores y demás elemenos del circuio fallado, de manera que ninguno sufra daño debido al exceso de calor, desde el puno de visa érmico. Para los cuales es necesario definir los siguienes concepos: a) Corriene inicial o de pico.- Es el valor máximo que inicialmene puede omar la corriene de falla. b) Corriene de rupura.- Es el valor que iene la corriene de corocircuio en el momeno en que el inerrupor separa sus conacos para inerrumpir la alimenación a la falla. c) Corriene érmica.- Es la magniud de corriene efeciva que el equipo o elemeno debe resisir sin dañarse, durane s.. Componenes Siméricas.- En 98, el Dr. Charles L. FORTESCUE propuso el méodo de descomponer un sisema asimérico de m-fases, en m- sisemas siméricos, denominados componenes siméricas. Fig.. Descomposición en componenes siméricas El fasor a es un operador que iene la paricularidad de hacer girar un fasor cualquiera, al ser muliplicado por a. a o Si se oma, la fase A como referencia, enonces los fasores de las componenes siméricas se pueden expresar como: ( + ) ( - ) ( ) Va Va Va Vb a Va Vb ava Vb Va Vc ava Vc a Va Vc Va VA VB VC V V V A B C Va + Va + Va Va + a Va + ava Va + ava + a Va Va a a Va a a Va - [ Va ] [ ] A [ V ] A V ABC ; [ ] [ ] V ABC A Va ABC

2 Va Va Va V A a a VB a a V C Todo eso, hace que el flujo magnéico de secuencia negaiva enga que cerrarse a ravés del aire y el valor de la reacancia de secuencia negaiva es comparable con la reacancia subransioria o sea: Z Z d ". Conexión de Redes Secuencia.- La red de secuencia es el conjuno de impedancias o admiancias, por las cuales circulan las corrienes de secuencia respeciva, ó sea, se puede inerprear como la impedancia o admiancia que la corriene de secuencia posiiva, negaiva y cero enconrarían en el circuio, si se le aplicará el sisema simérico de ensiones de la secuencia correspondiene. Impedancias de Secuencia: Generador.- Z Si se coneca un sisema simérico de ensiones de secuencia posiiva a los bornes del generador, ése sisema girará en el mismo senido del flujo del roor de la máquina, haciendo que ambos flujos giren a velocidad sincrónica, o sea se maniene esáicos uno respeco al oro. Por ano al no haber variación relaiva del flujo, ese se cierra en forma esable a ravés del hierro por ano: Z Z S Z Si se coneca un sisema simérico de volajes de secuencia negaiva, el flujo magnéico gira en senido conrario al del flujo producido por el roor, la velocidad relaiva de giro de uno respeco al oro es el doble de la velocidad angular de cada uno de ellos por separado. Eso hace que en cada insane circule por los arrollamienos del roor una corriene cuyo flujo magnéico no puede variar insanáneamene, por lo que en el insane de la variación surge un flujo que raa de manener la siuación exisene anes de la variación. Z Las componenes de secuencia cero esán en fase, son de igual magniud y su campo magnéico no gira. La reacancia es produco de las corrienes que circulan en los circuios en coro circuio del roor, y es debido a los flujos dispersos a ravés del aire. Transformadores: En los ransformadores, como no exise campo roane, la circulación de corrienes ano de secuencia posiiva y negaiva es la misma, por ano: Z Z La impedancia de secuencia cero es aproximadamene igual a la impedancia de secuencia posiiva. Líneas de Transmisión: Zo Z En las líneas de ransmisión, las corrienes de secuencia, ano posiiva como negaiva es la misma, por lo que: Z Z Las corrienes de secuencia cero depende del ipo de aerramieno, ipo de erreno, clase de conexión de los ransformadores y esá dado por: Zo R erreno + Z

3 .. Falla Trifásica (L-L-L).- Es una falla simérica, por ano no exisen componenes de secuencia negaiva y cero. Por lo que, solo ineresa la red de secuencia posiiva. Represenación I X I MVAcc X Z V Icc L.. Falla enre Fases (L-L) I x Iy (a - a )/ j Iy / Iy (a a)/ - - Z + Z Fig.. Inerconexión de las redes de secuencia... Falla Monofásica enre Fase y Tierra(L-G) I X I X I X I X I a I a I a Z + Z + Z I CCA + + MVAcc V I L cc A..4 Falla enre los Conducores con Conaco a Tierra (L-L-G)

4 Vx Vx Vx Vx ZZ Z + Z + Z Z - Z + Z Z - Z + Z..6 Rupura de dos Conducores.-..5 Rupura de Conducor.- Represenación Va Va Va Va I a + +

5 .4 Falla Alimenada a Volaje Consane.- La magniud de la corriene de corocircuio y su desarrollo en el iempo depende de varios facores que son: ) Disancia a que se encuenran los generadores que alimenan la falla. ) Angulo en que se inicia el fenómeno medido con respeco al volaje. ) La magniud de la resisencia de los conducores con respeco a su reacancia, R/X. 4) La magniud y el número de moores de inducción que esán conecados a la línea en el momeno de la falla. Cuando ocurre una falla cerca de los bornes del generador, su corriene normal se incremena hasa varias veces su valor y es mas noable ese incremeno, mienras más cerca se encuenra de la falla sus bornes. Sin embargo, ese incremeno de la corriene de falla no es esable, sino que su magniud varía con el iempo en la forma siguiene: El decremeno de la corriene se produce en res eapas, de manera que podría inerprearse como si la reacancia del generador fuera incremenandose su valor con el iempo. Según la ley de LENZ el flujo magnéico no puede variar bruscamene su valor en un circuio inducivo sino que aparece una fuerza conraelecromoriz que iende a manener el esado anerior. La magniud de la corriene de corocircuio esá dado por: T" d T' d icc ( ) ( I" CC I' CC ) e + ( I' CC I CC ) e + ICC cos( w α) T g ICCe cos α La falla que se produce lejos de los bornes del generador esá considerado como alimenado a volaje consane, debido a que, a medida que esa se aleja de la fuene de alimenación, el efeco sobre el sisema de exciación de la máquina es menos noable. Si la falla se puede considerar como alimenada a volaje consane, se desprecian los fenómenos subransiorios y ransiorios del proceso: icc ( ) ICC cos( w α) ICC e cosα T g Como el flujo magnéico no puede variar bruscamene su valor, el flujo producido por la corriene de corocircuio se cierra a ravés del aire en el primer momeno no puede penerar en el hierro del roor y no puede, por ano, ejercer su efeco desmagneizane en el sisema de exciación de la máquina. Unos insanes después el flujo magnéico producido por la corriene de corocircuio logra penerar en el hierro del roor, conrarresando así el efeco de la exciación del generador, haciendo que el volaje con que el generador alimene la falla decresca paulainamene hasa que la corriene de falla alcanza un valor al, en el que se esabilizaría si no se inerrumpiera su alimenación. Esa magniud se denomina corriene permanene de falla. Las consideraciones prácicas para considerar una falla alimenada a volaje consane son: i) Icc.5 Icc ii) Icc In G La corriene inicial: Icc max χ Icc La corriene de rupura:

6 Ir µ a Icc La corriene émica esá deerminada por: kt R s k R i() d h I i() h h ef d I I I ef µ ef Icc I µ Icc h ef.5 Falla Alimenada a Volaje no Consane.- La falla que se produce cerca de los bornes del generador la consideramos como alimenado a volaje no consane, debido al efeco desmagneizane, que ejerce la corriene de corocircuio sobre el sisema de exciación de la máquina. Icc max ( χ + µ c ) Icc" Ir µ Icc" ; Simérica Ir m µ + µ Icc" Asimérica m a.6 Efecos Térmicos y Dinámicos de la Corriene de Corocircuio.-