Electrica

Contenido (VI)

6. Fallas en sistemas eléctricos de potencia
6.1 Introducción 6.2 Mallas de secuencia 6.3 Cortocircuitos 6.4 Fases abiertas 6.5 Protecciones

SD20A – Electrotecnologías para el Siglo XXI

EL-57A Sistemas Eléctricos de Potencia Dr.-Ing. Rodrigo Palma Behnke Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile / Otoño 2007

Introducción (I)

Definición del Problema
Elanálisis de fallas en los sistemas eléctricos de potencia se enmarca en un problema más amplio denominado --> Cálculo de condiciones anormales

Perturbaciones
• sobrecargas moderadas • cargas asimétricas • oscilaciones pequeñas

Operaciones Anormales
• errores de operación • errores en ajuste de protecciones

Fallas
• fases abiertas • cortocircuitos: monofásico, bifásico, trifásico

Notienen efectos graves si se producen en períodos cortos.

Pueden provocar interrupciones de servicio.

Graves, necesidad de desconexión rápida: • Fases abiertas: originan calentamiento • Cortocircuito: corrientes elevadas, esfuerzos mecánicos, telecomunicaciones.
EL-57A Sistemas Eléctricos de Potencia Dr.-Ing. Rodrigo Palma Behnke Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile / Otoño 2007SD20A Electrotecnologías para el de Potencia 6. Fallas en –Sistemas Eléctricos Siglo XXI

Introducción (II) Motivos para su estudio
- Dimensionamiento de interruptores - Deconectadores, fusibles - Ajuste de relés de protección - equipos en general

Causas de Cortocircuito

Porcentaje [% ]
70 a 80

Razón/Motivo
Atmosféricas

Ejemplo
Rayos, tempestades, neblina, hielo, nieve,salinidad, etc. Roturas de conductores, aisladores, golpes, caídas, Aislantes envejecidos, errores humanos.
EL-57A Sistemas Eléctricos de Potencia Dr.-Ing. Rodrigo Palma Behnke Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile / Otoño 2007

7 a 15

Mecánicas

8 a 10

Eléctricas

SD20A Electrotecnologías para el de Potencia 6. Fallas en –Sistemas Eléctricos Siglo XXI

Introducción (III)Cortocircuitos más frecuentes
- Monofásicos - Trifásicos --> 70 a 80 % --> 8 a 10 % - Bifásicos a tierra --> 10 %

Tipos de fallas
- Simétricas - Asimétricas --> trifásicas --> monofásicas y bifásicas

Otras características
- Fallas fugaces - Elevado costo de evitarlas
SD20A Electrotecnologías para el de Potencia 6. Fallas en –Sistemas Eléctricos Siglo XXI
EL-57A Sistemas Eléctricos dePotencia Dr.-Ing. Rodrigo Palma Behnke Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile / Otoño 2007

--> 90 a 95 % --> compromiso inversión vs. seguridad de servicio

Introducción (IV)

Componentes Simétricas (Fortescue 1918)
Transformación lineal que permite expresar un sistema desequilibrado en tres sistemas equilibrados que se superponen

a b c

i a + ib + i c
Set a-b-c

ia ibic n

Transformación lineal

a i1 i 2 i 0 b a2 i1 ai 2 i 0 c ai1 a2 i i 0 2

3i 0
Secuencia cero Secuencia positiva

ia ib ic n

ic ia ib

Secuencia negativa

ai1

ai 2

i2

i0 i0 i0

i1
a i1
2

a2 i 2
EL-57A Sistemas Eléctricos de Potencia Dr.-Ing. Rodrigo Palma Behnke Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile / Otoño 2007

SD20A Electrotecnologías para elde Potencia 6. Fallas en –Sistemas Eléctricos Siglo XXI

Introducción (V) factor de giro

⎡i a ⎤ ⎡1 1 1 ⎤ ⎡i 0 ⎤ ⎢i ⎥ = ⎢1 a2 a ⎥ ⎢i ⎥ ⎢b⎥ ⎢ ⎥⎢ 1 ⎥ ⎢i c ⎥ ⎢1 a a2 ⎥ ⎢i 2 ⎥ ⎦⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣

a=e
2

j120o

1 3 =− + j 2 2
1 3 =− − j 2 2

1+ a + a = 0

2

a =e

j 240o

A
Ejemplo

Obtenga las componentes simétricas para las siguientes corrientes no balanceadas:

i a = 1.6∠25º ib =1.0∠180º i c = 0.9∠132º

i 0 = 0.4512∠96.45º

i1 = 0.9435∠− 0.055º i 2 = 0.6024∠22.3157º
EL-57A Sistemas Eléctricos de Potencia Dr.-Ing. Rodrigo Palma Behnke Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile / Otoño 2007

SD20A Electrotecnologías para el de Potencia 6. Fallas en –Sistemas Eléctricos Siglo XXI

Introducción (VI)
Transformación inversa

⎡i 0 ⎤ ⎡1 1 1 ⎤ ⎡i a ⎤ ⎢i ⎥...