Fallas

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FALLAS EN SISTEMAS ELECTRICOS

Aunque los sistemas sean diseñados tomando en cuenta las normas para tal efecto, un sistema 100% infalible es imposible de diseñar y construir, pues además de la imposibilidad natural para obtener un producto perfecto, tampoco es adecuado hacerlo, desde el punto de vista económico, por lo que cualquier sistema eléctrico está expuesto a las contingencias asociadascon las fallas en su operación. Además el envejecimiento natural de los componentes de dichos sistemas, es una de las causas naturales de la presencia de fallas en los sistemas. Por orto lado existen fenómenos de carácter aleatorio y debido a la naturaleza, que también son causa muy frecuente de dichos problemas.

FALLA TRIFASICA.
Los estudios de falla son estudios efectuados en el sistema depotencia, en los cuales los niveles de corriente de falla, capacidad de corto circuito (producto del voltaje de prefalla por la corriente de falla) y los voltajes de postfalla, son calculados.
El fenómeno asociado con la ocurrencia de una falla, es sin duda uno de carácter dinámico. Sin embargo, debido a las variables de interés y a que se requieren efectuar una gran cantidad de análisis defallas, este fenómeno se analiza en régimen permanente ó estado estable senoidal.
La formulación del análisis de fallas en estado estable senoidal, se comprende si analizamos el comportamiento de la principal fuente de la corriente de corto circuito en el sistema de potencia, el generador síncrono. Como una primera aproximación pensemos en un modelo simple del generador síncrono, consistente en unafuente de voltaje de valor e(t), en serie con los parámetros R y L. El ángulo α determina el punto en la onda de voltaje en el cual ocurre la falla. Lo anterior se muestra en la figura.

Planteando la ecuación del circuito de la figura anterior, obtenemos la ecuación diferencial

La solución de la ecuación anterior es

Esta ecuación está formada por dos términos: uno de carácter unidireccionaly que se denomina componente transitoria de CD; el otro constituye la respuesta en estado estable, y es el término que queda después de transcurrido suficiente tiempo, que garantice que la componente unidireccional se ha desvanecido. Es importante notar que la componente corriente transitoria dependerá en un alto grado del ángulo α de la onda de voltaje en t = 0.
El término transitorio de CD ócomponente unidireccional siempre existirá en general. El valor más crítico de la corriente de corto circuito, estará asociada con un valor del argumento del término senoidal de esta componente unidireccional igual a (α−θ)=−π/2. El caso contrario, es decir aquel en el que dicha componente unidireccional no existe, está asociado con el hecho de que α=θ en t = 0 (1).
El modelo simple usado arribaadolece de la consideración de que L es constante, lo cual no es cierto en el generador. La siguiente figura muestra un oscilograma de la corriente en una fase del generador síncrono bajo corto circuito, en el cual se ha eliminado la componente unidireccional haciendo α=θ para dicha fase.

De la figura anterior vemos claramente que el comportamiento del generador muestra un alto valor de corriente,que tiende a disminuir como se muestra. Claramente se pueden distinguir tres periodos. Uno asociado con el valor más grande de corriente I" y que se denomina periodo transitorio. El segundo periodo está asociado con la corriente I' y se denomina periodo transitorio. El tercer periodo está asociado con la corriente I, y se denomina periodo en estado estable. Además las corrientes asociadas conestos periodos se denominan corriente subtransitoria, transitoria y de estado estable, existiendo sendas reactancias asociadas con estas corrientes y que se denominan: xd", xd' , xd y cuyos nombres son reactancia subtransitoria, transitoria y de estado estable, respectivamente. Si Emax es el voltaje en vacío de línea a neutro de la máquina, cuyo eficaz (ó rms) será llamado Eg, entonces:

Es obvio...
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