CORTO CIRCUITO SIMÉTRICO TRIFASICO

Transcripción

1 COR CIRCUI SIMÉTRICO TRIFASICO Corriente de corto circuito.- Es la corriente que fluye por el punto defectuoso mientras dura el corto circuito. En un principio trascurre generalmente en forma asimétrica con respecto del eje. Contiene una componente de corriente alterna y otra componente de corriente continua la cual se atenúa hasta anularse.- Corriente alterna.- Es la componente de la corriente de cortocircuito a la frecuencia de servicio. COR CIRCUI ALEJADO DEL ENERADOR Corriente Inicial de corto circuito (I ).- Es el valor RMS de la corriente de cortocircuito en el momento que este se produce. Su impedancia queda definida por las reactancias directas sub transitorias de las máquinas síncronas más la pequeña red que une al generador y las barras donde se produce la falla, si fuese este el caso, si no existe línea y el corto es en bornes Xd linea se desprecia. X " d X" d X" LINEA PEQUEÑO Impulso de la corriente de corto circuito (I ).- Es el máximo valor instantáneo de la intensidad de la corriente después de producirse el corto circuito, se ubica como un valor de pico. Corriente permanente de corto circuito (I K ).- Es el valor eficaz de la intensidad de la corriente alterna de cortocircuito que permanece constante. Esta depende de la excitación de los generadores. Para este caso, según VDE 530 parte 1; la corriente permanente de cortocircuito debe de cumplir: El corto circuito debe hacerse en bornes del generador. La corriente de excitación debe ser la Ifnominal. Corriente alterna de ruptura (Ia).- Se produce al desconectar el interruptor cuando existe el corto circuito. Es el valor eficaz de la corriente alterna que fluye a través de dicho interruptor en el momento de la primera apertura de contactos. MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 1

2 CONCEPS BÁSICOS EN LA PROTECCIÓN - Confiabilidad - Estabilidad - Sensibilidad - Selectividad - Simplicidad - Escalonamiento - Rapidez NORMAS INTERNACIONALES EN EL CALCULO DE CORCIRCUI Normas Utilizadas VDE 0102, parte 1 Vn > 1 Kv VDE 0102, parte 2 Vn < 1Kv IEC 947, parte 2 V < 1Kv ( Selección de interruptores) En eneradores R = 0.05 Xd R = 0.07 Xd para S > 100MVA para S < 100MVA Directa Inversa Z 1 = Z 2 = Z Z Z y se diseña a 1/3 S N En Transformadores Z Z " 1 " T R" X" R" T X T1 R X T T Ur U 100% S 2 NT /fase nt 2 U X xu nt 100% SnT /fase X" Ur = caída relativa de tensión ohmica en % Ux = caída relativa de tensión reductiva en % Uz = caída relativa de tensión en cortocircuito % 0.97X" U N = KV S N = MVA T1 Valores en posición de Control Ux Uz U 2 r Z T Z T1 Z T 2 Para transformadores yn aterrado se ha medido (Impedancia homopolar) MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 2

3 R R T X ( ) X Xto 8.925X T T Para transformadores de pequeñas potencias R R T X X X T XT Para transformadores de grandes potencias Para transformadores Ydn se ha medido R R T X X 0. 8 X T XT Los transformadores YYn no tienen una impedancia homopolar definida, cuando no se conocen se diseña para que se cumpla Z0 1.8 a 3 teniendo en cuenta que son diseñados a 1/3 de SN. Transformador. Z 1 PROBLEMA TIPO.- SELECCIÓN DE LOS INTERRUPRES AUMÁTICOS ANÁLISIS Y CALCULO DE LA FALLA F1 X" ( X /100)( Vn² / Sn) x10² /100x R 0.07x R 0.05 Xd" cuando S > 100 MVA R 0.07 Xd" cuando S < 100 MVA ( VDE 0102 parte 2 del 13 a 15 ) Z R j X" d j0.507 Z Sub transitoria 25 MVA I N KA 3x10.0Kv En el circuito siguiente calcular las corrientes y potencias de corto circuito en los puntos de falla. MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 3

4 F1 IP1 52 Sn = 25 Mva Xd = % Saturado Xd = 180% Saturado Vn = 10 Kv 10 Kv 52 IP2 F2 LINEA DE TRANSMISION L = 2 km Cu 95 mm² R = Ω/Km X = Ω/Km 52 IP3 Sn = 3.15 MVA Uz = 6% Ur = 0.9% Dny5 F4 ITM1 ITM RE. F3 SISTEMA DE BARRAS L = 10m barras de cobre R = 0.007Ω/Km X = 0.15 Ω/Km 0.44 KV, 60 HZ ITM2 ITM3 ITM4 ITM5 Intensidad inicial de corto circuito (I 3) I " max C xvn 1.1x10Kv KA 3Z 3x0.508 Impulso de corriente de corto circuito (Is) I S max 3 x 2 I" x KA Ingresamos con / Xd" 0.07curvasHM 01 x 1. 8 R Intensidad de ruptura en corriente alterna (Ia) Iamax 3 I" 0.645x KA cuando el tiempo mínimo de desconexión es de 0.1 seg ( curvas HM02) MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 4

5 I" Ingresamos con I N desconexión t = 0.1 seg. en las curvas HMO2 y retardo mínimo de Intensidad permanente de corto circuito (I K ) Ik max 3 I N 1.9x KA I"3 I Ingresamos con 8.7 curvashmo N y cruzo con Xd saturado = 1.8 pu y encontramos POTENCIA INICIAL DE COR CIRCUI S" 3 3xV N. I"max 3 3x10Kvx12. 52KA MVA CAPACIDAD DE RUPTURA DE LA RED Sa3 3xV N. I" a max 3 3x10Kvx KA MVA COR CIRCUI CERCANO AL ENERADOR TAREA.- Dibujar la envolvente de la forma de onda de la corriente de cortocircuito cercano y lejano al generador. CORRIENTES MÍNIMAS DE CORCIRCUI TRIPOLAR Para determinar : I "3, Is 3 e 3 Ia mínimos > 1KV no se estipulan en las normas En este caso apoyarse en el estado de carga más débil (funcionando prácticamente en vacío). Es decir la tensión efectiva en caso de defecto CV N es igual a la tensión interna del generador esto es: CVn E Vn I xz 10Kv 1443x Kv N N MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 5

6 EN I" min 3 I"max 3. x 12.52x 12.22KA CVn 1.1x10Kv Is min 3 Is max EN 3. x C. Vn x 31.1 KA 1.1x10 Kv Ia min 3 u I"min 3 min 0.655x KA u 0.655, con curvas HMO2 I N KA I" min KA Tm 0.15 ( retardo mínimo de desconexión) Ik min 3 min I N 0.5x KA min 0.5 mínimo curvas I"min I N CUADRO RESUMEN S 3xVxI Corriente de Corto circuito Potencia de Corto circuito Max. KA Min. KA Max. MVA Min. MVA I " I s Ia Ik SELECCIÓN DEL INTERRUPR AUMATICO IT1 El dispositivo de protección, INTERRUPR AUMATICO, deberá cumplir con los siguientes parámetros - Idiseño = 1.2 x In = 1732 Amperios Interruptor Automático de 1800 Amperios - Regulación Térmica = 1443 / 1800 = 0.8 (0.5-1) In - Regulación Magnética = / 1800 = 6.95 (2-10) In - Poder de corte > 40 KA. ( Is) - Potencia inicial de CC > 220 MVA. (I 3) - Capacidad de ruptura > 140 MVA. (Ia) MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 6

7 - Capacidad de impulso > 1600 MVA. (Ia) HMO1.- MANITUDES DE CALCULO DE X PARA EL CALCULO DEL IMPULSO DE LA CORRIENTE DE COR CIRCUI ( Is ). HMO2.- MANITUDES DE CALCULO DE U PARA EL CALCULO DE LA CORRIENTE DE RUPTURA ( Ia ). MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 7

8 HMO3.- FACRES max. y min. PARA TURBOALTERNADORES ( POLOS LISOS ) UTILIZADO EN EL CALCULO DE LA CORRIENTE PERMANENTE DE COR CIRCUI ( Ik ). HMO4.- FACRES max. y min. PARA ALTERNADORES DE POLOS SALIENTES UTILIZADO EN EL CALCULO DE LA CORRIENTE PERMANENTE DE COR CIRCUI (Ik). MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 8

9 COR CIRCUI DIVERSOS NORMA VDE 0102 APLICACIÓN DE LA NORMA VDE En el circuito siguiente calcular las corrientes y potencias de corto circuito en los puntos de falla en F1 (ya desarrollados), F2, F3 y F4 correspondientes a la figura de la página N 4. ANÁLISIS Y CÁLCULO DE LA FALLA F2 Cálculo de la impedancia subtransitoria.- Z = R + j Xd = j Impedancia sub transitoria Línea de Tx. de 2 Km. ZL = RL + j XL = j 0.83 Ztotal = Z + ZL = j Ztotal = , Rtotal / Xtotal = Con la constante C = 1 Para cortocircuitos alejados al generador. Seguir la misma secuencia propuesta en los cálculos del interruptor automático en la falla F1. MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 9

10 Tabla N Resultado de los cálculos realizados en la falla F2 Corriente de Cortocircuito Potencia de Corto circuito KA MVA I " I s Ia Ik SELECCIÓN DEL INTERRUPR AUMATICO IT3 El dispositivo de protección, interruptor automático, deberá cumplir con los siguientes parámetros: - Idiseño = 1.2 x In = 1732 Amperios - Seleccionamos del Catálogo Fabricante un IA de 1800 Amperios o Regulación Térmica = 1443 / 1800 = 0.8 (0.5-1) In o Regulación Magnética = 3890 / 1800 = 2.16 (2-10) In - Poder de corte 10 KA. - Potencia inicial de CC > 70 MVA. - Capacidad de impulso > 130 MVA. - Capacidad de ruptura > 60 MVA. - Capacidad permanente > 50 MVA. ANÁLISIS Y CÁLCULO DE LA FALLA F3 Cálculo de la impedancia subtransitoria.- En este caso se recomienda reflejar todas las impedancias al lado de baja tensión de 440 Voltios. Z = R + j Xd = ( j 9.816) E - 4 ZL = RL + j XL = ( j 16.06) E - 4 Ztrafo = Rtrafo + j Xtrafo = ( j 36.38) E - 4 Ztotal = Rtotal + j Xtotal = ( j ) E - 4 Ztotal = ( ) E - 4, Rtotal / Xtotal = 0.29 IN = (25 MVA /3.10 KV) (0.44/10)² = 32.8 KA. Tabla N Resultado de los cálculos realizados en la falla F3 Corriente de Cortocircuito Potencia de Corto circuito KA MVA I " I s Ia Ik MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 10

11 Con la constante C = 1 Para cortocircuitos alejados al generador. Como se pude notar se ha reflejado todos los parámetros a la barra de 0.44 KV y por tanto la corriente nominal del generador tiene que ser reflejado al lado de baja tensión. SELECCIÓN DEL INTERRUPR AUMATICO IT4 El dispositivo de protección, INTERRUPR AUMATICO, deberá cumplir con los siguientes parámetros: Itrafo = 3.15 MVA / KV = 4133 A. - Idiseño = 1.2 x 4133 = 4959 Amperios - Seleccionamos del Catálogo Fabricante un IA de 5000 Amperios o Regulación Térmica = 4133 / 5000 = (0.5-1) In o Regulación Magnética = / 5000 = 7.8 (1.5-10) In - Poder de corte 80 KA. - Potencia inicial de CC > 30 MVA. - Capacidad de impulso > 60 MVA. - Capacidad de ruptura > 30 MVA. - Capacidad permanente > 30 MVA. ANÁLISIS Y CÁLCULO DE LA FALLA F4 Cálculo de la impedancia subtransitoria.- En este caso se recomienda reflejar todas las impedancias al lado de baja tensión de 440 Voltios. Z = R + j Xd = ( j 9.816) E - 4 ZL = RL + j XL = ( j 16.06) E - 4 Ztrafo = Rtrafo + j Xtrafo = ( j 36.38) E - 4 Zbarra = Rbarra + j Xbarra = (0.7 + j 15) E - 4 Ztotal = Rtotal + j Xtotal = ( j ) E - 4 Ztotal = ( 79.55) E - 4 Rtotal / Xtotal = IN = (25 MVA /3.10 KV) (0.44/10)² = 32.8 KA. Con la constante C = 1 Para cortocircuitos alejados al generador. Continuamos en baja tensión. Tabla N Resultado de los cálculos realizados en la falla F4 Corriente de Cortocircuito Potencia de Corto circuito KA MVA I " I s Ia Ik MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 11

12 SELECCIÓN DEL INTERRUPR AUMATICO IT5 El dispositivo de protección, INTERRUPR AUMATICO, deberá cumplir con los siguientes parámetros: Itrato = 3.15 MVA / KV = 4133 KA. - Idiseño = 1.2 x 4133 = 4959 Amperios - Seleccionamos del Catálogo Fabricante un IA de 5000 Amperios o Regulación Térmica = 4133 / 5000 = (0.5-1) In o Regulación Magnética = / 5000 = 6.4 (1.5-10) In - Poder de corte 70 KA. - Potencia inicial de CC > 30 MVA. - Capacidad de impulso > 60 MVA. - Capacidad de ruptura > 30 MVA. - Capacidad permanente > 30 MVA. MSC. IN. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 12