Estudio Y Analisis De Fallas

CAPITULO 4
ESTUDIO Y ANALISIS DE FALLAS
4.1.

Introducción

Las condiciones anormales de funcionamiento de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), se deben a
fenómenos transitorios, que se pueden clasificar, según al tiempo de duración en las siguientes categorías:
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Fenómenos transitorios ultrarápidos: Corresponden sustancialmente a descargas atmosféricas sobre
las líneas de transmisión y a losfenómenos producidos por operaciones de conexión y desconexión de
diversos componentes de la red del SEP, tales como, las líneas. Las perturbaciones de este tipo dan
origen a ondas de tensión y corriente que viajan prácticamente a la velocidad de la luz, pero su efecto
dura unos pocos milisegundos después de iniciado. Sin embargo, los procesos de reflexión de las
ondas producen elevadas tensionesque pueden llegar a destruir el equipo asociado a las líneas. La
razón del estudio de estos fenómenos radica en el hecho de que su análisis suministra las bases
necesarias para la selección adecuada del nivel de aislación de los equipos eléctricos asociados a las
líneas y de las líneas mismas.

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Fenómenos transitorios medianamente rápidos: En este grupo se incluyen los fenómenos causados
porcambios abruptos de la estructura del SEP, o sea los cortocircuitos o líneas abiertas. Usualmente,
sólo los 10 primeros ciclos son de importancia práctica y se estudian en el rango de 10 a 100
milisegundos siguientes a la falla.

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Fenómenos transitorios lentos: Cuando ocurre un cortocircuito en una línea de transmisión
importante y no se desconecta oportunamente la sección afectada, puedeproducirse uno de los
fenómenos más peligrosos de un SEP, esto es, oscilaciones mecánicas de los rotores de los
generadores. Se producen fenómenos transitorios electromecánicos que se estudian bajo el nombre de
estabilidad transitoria. Las oscilaciones mecánicas de los rotores son relativamente lentas, en
consecuencia, los estudios de estabilidad transitoria se realizan en el rango de fracción de segundohasta un minuto.

Debido a los fenómenos transitorios se pueden producir en un SEP, diversas alteraciones que reciben
el nombre de fallas. Una falla en un circuito es cualquier evento que interfiere con el flujo normal de
corriente. Sin embargo, dentro de este curso, designaremos como fallas a los cortocircuitos y las fases
abiertas.
4.2.

Tipos de fallas

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Cortocircuitos: Trifásico simétrico,aislado o a tierra, bifásico aislado (cortocircuito entre 2 líneas),
bifásico a tierra (entre dos líneas y el conjunto a tierra) y monofásico (una línea conectada a tierra).

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Fases abiertas: Una fase abierta, dos fases abiertas y tres fases abiertas. La última situación significa
que la línea o dispositivo sale completamente de servicio.

Los cortocircuitos trifásicos dan origen a fallassimétricas pues el SEP permanece eléctricamente
balanceado, en cambio los cortocircuitos bifásicos aislado y a tierra y el monofásico, así como 1 ó 2 fases
abiertas corresponden a fallas asimétricas, ya que el sistema queda eléctricamente desbalanceado en el punto
de falla.
En el caso de fallas simétricas, el cálculo se realiza en base a una representación monofásica (por
fase) de la red del SEP y seaplican las técnicas normales de análisis de circuitos. Para el cálculo de las fallas
asimétricas, resulta conveniente utilizar al Método de las Componentes Simétricas.

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4.3.

Cálculo de Cortocircuitos

En general las corrientes de cortocircuito alcanzan magnitudes mucho mayores que los valores
nominales de los generadores, transformadores y líneas. Si se permite que estas corrientes circulen porun
período prolongado, pueden causar un serio daño térmico al equipo y problemas de estabilidad de
funcionamiento en el SEP.
En este aspecto, el tipo de cortocircuito más severo es el trifásico, el que además de dar valores
elevados de corriente, reduce a cero la capacidad de transmisión de una línea, lo siguen los cortocircuitos
bifásico y finalmente el monofásico. En cambio, el tipo mas...