CARRERA: INGENIERÍA ELÉCTRICA SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA II
TEMA: LAS FALLAS DE 2 FASES A TIERRA
PROFESOR: ING. ALEX CAZCO
INTEGRANTES: •
RONALD ANDRADE
•
ADAN BASTIDAS
•
BRIAN BORJA
•
XAVIER BUSTOS
•
DANIEL APOLINARIO
Introducción
Una falla es cualquier evento que interfiere con el flujo normal de corriente, que ocasiona en el sistema un punto de operación fuera de lo normal. Este nuevo punto de operación tendrá que ser superado de una manera rápida a través del sistema de protecciones, de lo contrario podría llevar a que en el sistema se presente una salida parcial o total en el parque generador. La mayoría de fallos en líneas de 115 KV o mayores son originados por descargas atmosféricas. El fallo en el sistema se origina por la trayectoria a tierra que es creada por la descarga atmosférica y la cual es descargada a través de la torre de transmisión. Al establecerse un camino entre el conductor y la torre se produce un flameo entre estos, lo cual es consecuencia de la diferencia de tensión creado por la descarga atmosférica, entre el conductor y la torre aterrizada que lo sostiene. La gran diferencia de tensión entre el conductor y la torre origina la ionización del aire entre estos, conformándose así la trayectoria a tierra para la carga inducida por la descarga atmosférica.
Análisis
¿Qué es una Falla? Una falla es la anormalidad que causa disminución del aislamiento entre conductores de fases o entre conductores y tierra, por debajo de los valores normales de la impedancia de carga. Las fallas pueden ser: Asimétrica:
o
Fallas bifásicas a tierra
o
Fallas monofásicas a tierra
o
Fallas bifásicas
Simétrica
o
Fallas trifásicas
3
Fallas bifásicas a tierra La relación de los voltajes de fase con los voltajes de secuencia, se ve en la ecuación:
Debemos considerar que
[] = 1 [11 1 1 ] [] 3 1 = =
Resolviendo esta ecuación se obtiene que los 3 voltajes de secuencia son:
= 13 ( + +) = 13 = 13 ( + +) = 13 = 13 ( + +) = 13 En este caso se cumple que los voltajes de secuencia positiva, negativa y cero son iguales así:
= = La relación de las corrientes de fase con las corrientes de secuencia, se ve en la ecuación:
[] = [11 1 1 ][] 1 Debemos considerar las siguientes condiciones
= + = Considerando las condiciones anteriores de falla, al resolver la ecuación se obtiene que:
= + + = 0 = + + = + + 4
Ya conocemos que
+ = = + + = + + + = = ( + + )+( + + ) = 2 + ( + )+( +) = 2 + ( + )( + ) = 2 − ( + )
, entonces podemos definir que:
Debemos recordar que:
+ + = 0 Por lo cual podemos concluir que:
= 2 − ( + ) − + = 2 + (− − − ) − + = 2 = 2 + = Por lo indicado, de acuerdo a los resultados obtenidos, los circuitos de secuencia
positiva, negativa y cero deben conectarse en paralelo para representar la falla bifásica a tierra, tal como se presenta en la figura:
5
Ahora podemos sacar las corrientes:
= 1+ ∗ +
= − + ∗
6
= − + ∗
Ejercicio de Aplicación El sistema de la figura, ocurre una falla bifásica a tierra en la barra 1, a través de una impedancia de falla
= 0,05
(pu). Con las consideraciones usuales del cálculo de
cortocircuitos y considerando que todos los datos en % están en base 100 MVA, determinar las corrientes de línea en pu, en el punto de falla:
Solución: Para la resolución del ejercicio se seguirán los siguientes pasos. 1. Graficar las mallas de secuencia: o
Secuencia positiva
7
o
Secuencia negativa
o
Secuencia cero
8
o
Interconexión de las mallas
2. Calcular las corrientes de secuencia: o
Corriente de secuencia positiva:
o
Corriente de secuencia negativa:
= + ( + 3) + ( + 3) = 0.16+ 0.16 1∠0° (0. 0 5+3∗0. 0 5) 0.16+(0.05+3∗ 0.05) = − 4.0179 ()
= − ∗ +( + 3 + 3) 0.05+3∗ 0. 0 5 = −(−4,0179)∗ 0.16+(0. 05+3 ∗0.05) = 2.2322 () 9
o
Corriente de secuencia cero:
= − ∗ + ( + 3) 0.05+3 16 ∗0.05) = −(−4,0179)∗ 0.16+(0. = 1.7857 ()
3. Calcular las corrientes de línea en pu por el método de las componentes simétricas
= 0
[] = [11 1 1 ][] 1 [] = [11 1 1 ][− 1.4.70857179] 1 2.2322 [] = [−5.413+0 2.679] () 5.413+ 2.679 = (−5.413+ 2.679) = (5.413+ 2.679)
1. Conclusiones Teniendo conocimientos de las fallas asimétricas y mediante un análisis se establecieron los parámetros que se deben considerar al momento de tener fallas de dos fases a tierra y las fórmulas que determinan sus corrientes de secuencia positiva, negativa y cero en el punto en donde se encuentra la falla a determinar. Al realizar el ejercicio de aplicación en el cual se puso en práctica lo aprendido, luego de realizar el respectivo análisis en donde se hallaron las corrientes en el punto de falla mediante los parámetros ya definidos, utilizamos una de las herramientas que se podrían aplicar como lo es el teorema de Thevenin y el de las componentes simétricas antes revisadas en clase.
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