Parte I c-Cálculo de cortocircuitos_2

7/29/2019 Parte I c-Clculo de cortocircuitos_2

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2010

Autores: M.Sc. Alfredo E. Gonzlez Dign.

M.Sc. Davel Borges Vasconcellos.

UC

FACULTAD DE ELECTROMECANICA

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA

CURSOProtecciones Industriales.

PARTE I. CALCULO DE CORTOCIRCUITOS.


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Temticas: Clculo de

corrientes de cortocircuitos

Introduccin

Aportes al cortocircuito.

Tipos de cortocircuitos.

Ejemplo prctico del clculo de un

cortocircuito.


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Definicin.

Cortocircuito: Se pueden agrupar bajo elnombre de cortocircuito a todos los defectos quesean organizados por el contacto entre s, de losconductores o entre los conductores y tierra.

En la gran mayora de los casos, este contactono es metlico (uniones directas), si no que seorigina a travs de un arco elctrico, lo cual seaprecia ms fcilmente en las instalaciones dealta tensin.


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El cortocircuito es una de las mayores

preocupaciones, para el responsable o

proyectista de la instalacin, por lasconsecuencias catastrficas que pueden teneral ocurrir o porque condiciona la tecnologa aadoptar y consigo el coste de la instalacin a

la hora de realizar el proyecto.Por lo que es necesario conocer el valor de las

intensidades de cortocircuito.


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Sistema elctrico

Estado estable


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Sistema elctrico

Cortocircuito


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Aportes al cortocircuito

Generadores

Motores sincrnicos

Motores de induccin oasincrnicos

Capacitores

Aportan al

cortocircuito


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Generadores: son mquinas elctricas movidas por unmotor primario. Al ocurrir la falla la velocidad de la

mquina motriz no se ve afectada prcticamente por lo

que el generador seguir contribuyendo hasta que el

interruptor abra.


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Motores sincrnicos: La construccin de un motorsincrnico es similar a la de un generador, la diferenciaesta en que el motor sincrnico esta concebido paraconsumir energa elctrica y convertirla en mecnica y el

generador para entregarla


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Aportes al cortocircuito Motor de induccin o asincrnicos: Prcticamente es el mismo

principio que el motor sincrnico, la diferencia esta en que el de

induccin no posee devanado de corriente directa en el rotor para

su excitacin, quien crea el flujo magntico que junto al movimiento

del rotor induce la FEM necesaria para que trabaje como

generador es el magnetismo remanente que existe en el rotor, el

cual no puede hacerse cero instantneamente.


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Capacitores: Se tienen en cuenta cuando el banco esconsiderable (sistemas industriales grandes) y

contribuyen debido a la energa almacenada en las

placas del capacitor.


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Clculo del cortocircuitoSistema elctrico

El diagrama unifilar tiene que transformarse en un diagrama de impedancias


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Clculo del cortocircuitoConsideraciones a tener en cuenta.

- La corriente magnetizarte de un transformador es generalmenteinsignificante comparada la corriente a plena carga.

- La resistencia para los clculos de fallas se omiten porque X>>R Enlneas de trasporte.

- No se incluyen las impedancias limitadoras de corrientes (entre el neutrodel generador y tierra) porque en condiciones de equilibrio no circulacorriente por los neutros.

- Las cargas, si aportan se incluyen.

- Se omiten las cargas estticas como las capacidades de las lneas detransporte


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Corrientes de cortocircuito.


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Componentes de lacorriente de cortocircuito.

Reactancia subtransitoria

Reactancia transitoria

Reactancia permanente

Componente unidireccional


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Tipos de cortocircuito.(5%).

L3

L2

L1


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Tipos de cortocircuito.(10 %).

L3

L2L1


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Tipos de cortocircuito.(20 %).

L3

L2L1

LN


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(65%).

Tipos de cortocircuito.

L3

LN


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Circuito equivalente.

)(22

XRZcc

Zs Impedancia de la carga


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Cortocircuitos.Existen varios mtodos para calcular la corriente de

cortocircuito.

1. Poderes de corte (cierre de los interruptores).

2. En el clculo de la resistencia trmica de conductores.

3. Grados de precisin (Estudios de estabilidad).

4. Otros estudios (seleccin de dispositivos de proteccin).

Todo depende del objetivo del calculo.

softwares

tablas

manuales

ECODIAL

CORTOCAD

PCX

Mtodo de por unidad.

Mtodo de las antenas.

Clculos prcticos

Ej l d l l d


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Ejemplo de calculo decorriente de cortocircuito.


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Diagrama de impedancia.


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Impedancias del circuito.

kVAcc

kVX

S

22

1.1 SS XR 1.0

N

N

T

kVA

TAPkVRR 10%22

N

N

T

kVA

TAPkVXX

10%22

LrRcc LxXc

c

La razn R/X para la reactancia del sistema entre 0.1 y 0.3


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Datos necesarios:

kVAcc=350

R=1.93 %

X=3.46 %

V1=22 kV

V2= 0.38 kV

SN=100 kVA

Sistemas

Transformador

r= /m

x= /m

Conductores


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Ejemplo de tablas de impedancias para

transformadores (catlogos de fabricantes)

- Para transformadores de 20 kV/ 380 V

S (KVA) 2000 1600 1250 1000 800 630 400 315 200 100

X ()*10-3 5.4 5.9 6.8 7.7 8.6 9.9 15 19 30 58

R ()*10-3 0.9 1.1 1.5 1.9 2.5 2.6 4.6 6.4 11 28

Algunos fabricantes dan la resistencia en

- Para transformadores de 22 kV/ 380 V

S (KVA) 100X (%) 3.46

R (%) 1.93

Algunos fabricantes dan la resistencia en %


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Resistencia, Reactancia e Impedancia aproximada para conductores de hasta 600 V

SeccinAWG/MCM

Tres simples conductores Un cable con tres conductores

R X Z R X Z

AWG 14 0.3135 0.00765 0.3135 0.3135 0.00468 0.31352

AWG 12 0.1972 0.00710 0.1972 0.1972 0.00456 0.19720AWG 10 0.1240 0.00687 0.1240 0.1240 0.00448 0.12410

AWG 8 0.0779 0.00638 0.0782 0.0779 0.00427 0.07460

AWG 6 0.0498 0.00598 0.0500 0.0493 0.00391 0.04899

AWG 4 0.0318 0.00551 0.0322 0.0312 0.00362 0.03140

AWG 2 0.0203 0.00513 0.0209 0.0197 0.00344 0.02000

AWG 1 0.0163 0.00500 0.0171 0.0157 0.00342 0.01606

AWG 0 0.0131 0.00495 0.0140 0.0125 0.00340 0.01296

AWG 00 0.0106 0.00490 0.0117 0.0100 0.00336 0.01054

AWG 000 0.0086 0.00486 0.00986 0.00800 0.00333 0.00866

AWG 0000 0.0070 0.00482 0.00850 0.00640 0.00327 0.00721

MCM 250 0.00608 0.00480 0.00778 0.00547 0.00322 0.00632

MCM 300 0.00520 0.00474 0.00704 0.00460 0.00316 0.00557

MCM 350 0.00461 0.00469 0.00658 0.00400 0.00310 0.00510

MCM 400 0.00419 0.00462 0.00625 0.00354 0.00304 0.00469

MCM 500 0.00359 0.00450 0.00575 0.00292 0.00295 0.00412

MCM 750 0.00280 0.00438 0.00520 0.00208 0.00284 0.00346MCM 1000 0.00210 0.00397 0.00449 - - -

Ejemplo del clculo de la corriente de


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Ejemplo del clculo de la corriente decortocircuito trifsica en la PGD.


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Clculo de impedancias.

350

38.01.12

SX

00045.000453.01.0SR

Para el clculo de la impedancia del sistema

=0.00453

kVAcc=350Datos

SS XR 1.0

CC

SkVA

kVX

221.1


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Clculo de impedancias.Para el clculo de la impedancia del transformador

Datos

N

NT

kVA

TAPkVXX

10%22

050.0100

10138.0%46.322

TX

N

NT

kVA

TAPkVRR

10%22

028.0

100

10138.0%93.122

TR

R=1.93 %

X=3.46 %

V1=22 kV

V2= 0.38 kV

SN=100 kVA

TAP =1

Datos del conductor


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Resistencia, Reactancia e Impedancia aproximada para conductores de hasta 600 V

SeccinAWG/MCM

Tres simples conductores Un cable con tres conductores

R X Z R X Z

AWG 14 0.3135 0.00765 0.3135 0.3135 0.00468 0.31352

AWG 12 0.1972 0.00710 0.1972 0.1972 0.00456 0.19720

AWG 10 0.1240 0.00687 0.1240 0.1240 0.00448 0.12410

AWG 8 0.0779 0.00638 0.0782 0.0779 0.00427 0.07460

AWG 6 0.0498 0.00598 0.0500 0.0493 0.00391 0.04899

AWG 4 0.0318 0.00551 0.0322 0.0312 0.00362 0.03140

AWG 2 0.0203 0.00513 0.0209 0.0197 0.00344 0.02000

AWG 1 0.0163 0.00500 0.0171 0.0157 0.00342 0.01606

AWG 0 0.0131 0.00495 0.0140 0.0125 0.00340 0.01296

AWG 00 0.0106 0.00490 0.0117 0.0100 0.00336 0.01054

AWG 000 0.0086 0.00486 0.00986 0.00800 0.00333 0.00866

AWG 0000 0.0070 0.00482 0.00850 0.00640 0.00327 0.00721

MCM 250 0.00608 0.00480 0.00778 0.00547 0.00322 0.00632

MCM 300 0.00520 0.00474 0.00704 0.00460 0.00316 0.00557

MCM 350 0.00461 0.00469 0.00658 0.00400 0.00310 0.00510

MCM 400 0.00419 0.00462 0.00625 0.00354 0.00304 0.00469

MCM 500 0.00359 0.00450 0.00575 0.00292 0.00295 0.00412

MCM 750 0.00280 0.00438 0.00520 0.00208 0.00284 0.00346MCM 1000 0.00210 0.00397 0.00449 - - -

Datos del conductor

(Un cable con 3 conductores)

Tipo TW 00 AWG

Para 600 V

0.0100 0.00336


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Clculo de impedancias.Para el clculo de la impedancia de los conductores

Datos

Rc=r L

Xc=x L

Rc= 0.000328 /m 15 m= 0.00492 Xc= 0.000104 /m 15 m = 0.00157

r= 0.0100 /100 pie

x= 0.00336 /100 pie

r= 0.0100 / 30.48 =0.000328 /m

x= 0.00336 / 30.48 =0.000104 /m

Tabla para 600 V tipo 00 TW (Un cable con 3 conductores)


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Clculo del cortocircuito.Clculo de la corriente trifsica de cortocircuito en la PGD

2

1

2

1

n

t

t

n

t

tCC XRZ

Rt = Rs + RT +RC = 0.03296

CC

NCC

Z

VI

3

Vn = 380 V

Xt = Xs + XT +XC = 0.05257


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Clculo del cortocircuito.Clculo de la corriente trifsica de cortocircuito en la PGD

062048.005257.003296.0 22CCZ

kAICC 61.3

062048.03

380

l d fi l


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Resultado final


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Bibliografa1. IEC standard voltages. Publication 38. Sixth edition. 1983.

2. American National Standard for Electric Power Systems and Equipment.Voltage Ratings (60 Hertz). ANSI C84.1 -1989.

3. CSA Standard: Prefered Voltage Levels for AC Systems, 0 to 50 000 Volts . C235-1969.

4. IEE Wiring Regulations for Electrical Installations. Sixteenth. BS 7671:1992.

5. IEC International Electrotechnical. Vocabulary.Chapter 826: Electricalinstallations of buildings. Publication 50 (826) 1982.

6. Rgime du neutre: IT, TT ou TN ? Artculo de Klcker-Moeller.

7. Distribucin en baja tensin: proteccin de personas. Artculo de Merlin Gerin.

8. Canadian Electrical Code. Part I. C22.1-1982. Safety Standard for ElectricalInstallations.

9. National Electrical Code. 1993 Edition. NFPA 70

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