Tema 13 Calculo de cortocircuito

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],TEMA 13. MÉTODOS DE CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO

MÉTODOS DE CÁLCULO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],Para un cortocircuito alejado del alternador, objeto de esta norma: I’’ k = I b = I k Cortocircuito cerca de un alternador I k I b I´´ k I´´ k I b I k

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],Corriente de cortocircuito máxima (I ccmáx ): ,[object Object],[object Object],[object Object],Corriente de cortocircuito mínima (I ccmín ) : ,[object Object],[object Object],[object Object], e  CEI 60865-1, CEI 60.949, CEI 60.986

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],máx / mín máx / mín máx / mín Se introduce una Fuente de Tensión [c*U/ 3] y la Impedancia Thevenin Equivalente [Z k ] en el punto de cortocircuito. Todas las redes de alimentación, máquinas síncronas y asíncronas son reemplazados por sus impedancias internas. Q T HV LV t r :1 U nQ ; I´´ kQ A L Carga no giratoria Carga no giratoria k3 F U n R Qt F X L R L X T A R T Q X Qt Es la única fuente de tensión activa del sistema..... FACTOR DE TENSIÓN ‘c’ PARA EL CÁLCULO 1,00 1,10 Alta tensión > 1 kV…35 kV [Norma CEI 38, tabla 3 (UNE 21127)] 0,95 1,00 1,00 1,05 Baja tensión 100 V…1000 V [Norma CEI 38, tabla 1 (UNE 21127)] a) 230/400 V b) Otros valores Corriente de cortocircuito mínima c min Corriente de cortocircuito máxima c max Tensiones nominales U n

[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],Q U n A L F k3 Cortocircuito alimentado desde una red de alimentación mediante un transformador G 3 U rG F U n Cortocircuito alimentado desde un alternador (sin transformador de grupo) T LV HV A L k3 F U n U rG Cortocircuito alimentado desde un grupo de generación (alternador y transformador de grupo con o sin cambiador de tomas en carga) G 3 L G 3 M 3 F S T k3 k3 I ´´ kS i pS I bS I kS I kT I bT i pT I ´´ kT I ´´ kM i pM I bM I k3 I b3 i p3 I ´´ k3

[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Z QT ,[object Object],T4 T3 T2 T1 U nQ; I´´ kQ Q U n B líneas S con o sin cambiador de tomas en carga del transformador de grupo Motor o motor equivalente a un grupo de motores Esquema del sistema k3 01 Impedancia de un motor o de un motor equivalente a un grupo de motores M 3 G G1 3 Z S Q 01 Z T2k Z T3k Z T4k B Z MT I´´ k3

[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS I´´ k3 ,[object Object],[object Object],R Q / |Z Q | = 0,3 en 0,6 kV; R Q / |Z Q |= 0,2 en 20 kV; R Q / |Z Q | = 0,1 en 150 kV. U nQ S ccQ máx / mín máx / mín máx / mín máx / mín Q F I´´ kQ Z Q F Q cc 2 n k n Q S U c ' I' 3 U c Z    máx / mín máx / mín Q máx / mín máx / mín máx / mín k3 máx / mín

[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],Lado de baja tensión Lado de media tensión Lado de alta tensión Notación de las conexiones de los devanados Esquema del circuito equivalente (sistema de secuencia directa) A C B 01 U n : Tensión compuesta, en vacío, del transformador; S n : Potencia aparente del transformador; u cc : Tensión de cortocircuito. 3200 100 70 0,12 125 1000 10 1 R T o X T (m Ω) 8% 6% 5% 4% 3% X T PARA U ccr =10% R T S nT R T : Resistencia R T : Reactancia En general: (lado C abierto) (lado B abierto) (lado A abierto) C A B Potencia del transformador MT/BT (kVA)  630 800 1000 1250 1600 2000 Tensión de cortocircuito u cc (%) 4 4,5 5 5,5 6 7 Impedancia de Impedancia Impedancia cortocircuito directa inversa Z T = Z (1)T = Z (2)T ( )

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Conexión Sistemas directo e inverso Sistema homopolar Depende de la conexión de los devanados y de la estructura del núcleo. Sólo se desarrolla si alguno de los devanados está en estrella y con el punto neutro de baja tensión puesto a tierra: Dy, Dz, Yy e Yz . En Yy con ambos neutros puestos a tierra fórmula especial X (0)T /X (1)T R (0)T /R (1)T Fabricante proporciona

Corriente mínima de cortocircuito ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS  Cu 20 ºC =1/54;  Al 20 ºC =1/34 ;  alec. AL 20 ºC =1/31  mm 2 /m a L3L1 a L1L2 a L2L3 L1 L3 L2 L1 L2 L3 a a a a a L1 L3 L2 , donde: donde: d = es la distancia media geométrica entre conductores, o entre ejes del haz; d: es el radio de un conductor simple. En el caso de haces de conductores, r se sustituirá por: r: es el radio del haz (UNE-EN 60909-2); n: es el número de conductores del haz; para conductores simples n = 1. máx máx máx míx mín Fase-N PEN-PE si incorporado en un mismo cable multiconductores 0,043 0,0270 Corriente de sobreintensidad para la verificación de las solicitaciones térmicas de los conductores FASE-N(*) 0,029 0,0180 Caída de tensión FASE-N(**) PE-PEN 0,029 0,0180 Corriente de defecto en los esquemas TN e IT FASE-N 0,043 0,0270 FASE-N 0,029 0,0180 Corriente máxima de cortocircuito 0,0270 0,043 PE separado Regla Resistividad(*) Valor de la resistividad (Ωmm 2 /m) Aluminio Cobre Conductores afectados Resistencia Reactancia máx / mín máx / mín 1,5 ≠cte= 1+0,004 (  e— 20) T ra final de cortocircuito PVC o EPR/XLPE Impedancia de Impedancia Impedancia cortocircuito directa inversa Z L = Z (1)L = Z (2)L ( )

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Embarrados 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 10 100 300 Líneas aéreas de corriente trifásica Sección del conductor (mm 2 ) Hasta 500V 3 kV 10 kV 20 kV 30 kV 60 kV 110 kV (Ω /km) X´ 1 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 100 300 10 0,07 (mm 2) ) Sección del conductor Cables de tres envolventes Cables H Cables tajados 30 kV 20 kV 15 kV 30 kV 20 kV 15 kV 10 kV 6 kV 1 kV (Ω /km) X´ 1 Cables para corriente trifásica 30 a 110 kV Sección del conductor 30 kV 50 kV 60 kV 110 kV 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 10 100 1000 160 mm Cables de un solo conductor con relleno de aceite 110 kV Cables con intersticios y rellenos de aceite 400 (mm 2 ) 160 mm (Ω /km) X´ 1 (cm) 16 14 12 10 8 7 6 5 4 3 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3 5 10 6 7 8 9 20 30 40 50 60 d h A A A Disposición de las barras h (cm) (Ω /km) X´ 1

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Resistencia a 80ºC; Reactancia (60 Hz). Impedancia de los cables de PVC o de goma (UNEL 35023-70) 0,2 0,1 0,08 0,05 0,02 0,01 1 0,8 (m Ω /m) R L X L Z L 1000 500 200 100 50 10 20 Sección (mm 2 ) 3 cables en línea separados <<d>> d= 2r d= 4r 0,0749 0,0417 0,0865 0,0402 630 0,0744 0,512 0,0867 0,0496 500 0,0742 0,0625 0,0876 0,0607 400 0,0750 0,0730 0,0895 0,0761 300 0,0752 0,0966 0,0902 0,0943 240 0,0742 0,125 0,0908 0,123 185 0,0745 0,157 0,0928 0,153 150 0,0740 0,191 0,0939 0,188 120 0,0762 0,241 03975 0,236 95 0,0751 0,334 0,0965 0,328 70 0,0779 0,483 0,101 0,473 50 0,0783 0,654 0,101 0,841 35 0,0813 0,907 0,106 0,689 25 0,817 1,43 0,112 1,41 16 0,861 2,27 0,119 2,24 10 0,955 3,78 0,135 3,71 6 0,101 5,68 0,143 5,57 4 0,109 9,08 0,155 8,91 2,5 0,118 15,1 0,168 14,8 1,5 0,125 22,5 0,176 22,1 1 Reactancia (m Ω /m) Resistencia (m Ω /m) Reactancia (m Ω /m) Resistencia (m Ω /m) Cables multipolares Cables unipolares Sección nominal (mm) Reactancia unitaria valores extremos (m Ω/m) Reactancia unitaria valores extremos ( m Ω/m) Tipo de instalación Esquema Juego de barras Cable trifásico Cables unipolares separados Cables unipolares colocados en triángulo 3 cables en línea juntos d r 0,145 0,19 0,095 0,085 0,15 0,12-0,18 0,08 0,15 0,09-0,1 0,08-0,09 0,1-0,2 0,06-0,1 0,14-0,15 0,18-0,20 d

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Líneas BT de Cu (AL * ’1,7’) R: Resistencia a 20 ºC; X F : Reactancia de la línea aérea; X K : Reactancia del cable MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS 50 100 1000 3000 10 60 100 1000 3 2 16 mm 2 35 mm 2 50 mm 2 25 mm 2 70 mm 2 95 mm 2 185 mm 2 240 mm 2 150 mm 2 120 mm 2 R R R R R R R R R R X K X F R o X (m  ) L (m)

Depende de la sección, del material conductor, del tipo de cable y estructura, y en parte de las condiciones de tendido y otras influencias externas. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS X (0)L /X (1)L R (0)L /R (1)L Fabricante proporciona

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS R G = 0,05X’’d para alternadores con U G >1 kV y S n  100 MVA; R G = 0,07X’’d para alternadores con U G >1 kV y S n < 100 MVA; R G = 0,15X’’d ( 0,1 a 0,2 ) para alternadores con U G  1 kV. U n : Tensión compuesta del alternador en vacío; S n : Potencia aparente (VA) del alternador. 160 30 25 Compensadores 100 50 35 Motores lentos 80 25 15 Motores de alta velocidad Reactancia permanente Reactancia transitoria Reactancia subtransitoria (%) 70-120 25-35 15-25 Alternadores de polos salientes 150-230 15-25 10-20 Turboalternadores Reactancia permanente Reactancia transitoria Reactancia subtransitoria (%)

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Generadores de polos salientes sin arrollamiento amortiguador GENERADORES SÍNCRONOS ALTA TENSIÓN TIPO DE MÁQUINA Constante de tiempo subtransitoria: T´´ d (s) Constante de tiempo transitoria: T´ d (s) Constante de tiempo de la componente de corriente continua: T d (s) Reactancia subtransitoria (saturada): x´´ d (%) Reactancia transitoria (saturada): x´ d en % Reactancia síncrona (saturada): x d (%) Turbo- generadores Generadores de polos salientes con arrollamiento amortiguador Rotor de alta velocidad 2p>16 Rotor de baja Velocidad 2p>16 Rotor de alta velocidad 2p>16 Rotor de baja velocidad 2p>16 9 a 32 14 a 45 120 a 250 14 a 32 20 a 32 80 a 140 15 a 25 22 a 36 75 a 125 22 a 35 25 a 40 22 a 35 25 a 40 75 a 125 80 a 140 0,02 a 0,05 0,02 a 0,05 0,02 a 0,05 0,5 a 1,8 0,7 a 2,5 0,10 a 0,40 0,07 a 1,00 0,7 a 2,5 0,7 a 2,5 0,7 a 2,5 0,20 a 0,50 0,15 a 0,50 0,10 a 0,40 1600 a 3600 Reactancia síncrona (no saturada): x d (%) Constante de tiempo transitoria: T´ d (s) GENERADORES SÍNCRONOS BAJA TENSIÓN Potencia nominal (kVA) Reactancia transitoria (saturada): x´ d (%) Constante de tiempo subtransitoria: T´´ d (s) Reactancia subtransitoria (saturada): x´´ d (%) Número de polos Turbo- generadores Número de polos Generadores de polos salientes 40 a 1400 4 a 14 4 a 14 10 a 12 170 a 220 11 a 23 13 a 17 26 a 36 260 a 300 2 4 2 4 2 4 4 a 14 4 a 14 4 a 14 0,02 a 0,035 0,5 a 1,2 0,03 a 0,15 2 + 4 2 + 4 2 + 4 4 a 14 10 a 15 20 a 40 150 a 300 0,01 a 0,03 0,3 a 1,0 0,01 a 0,1 Constante de tiempo de la componente de corriente continua: T g (s)

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Factor de corrección: c máx : Factor de tensión; U n : Tensión nominal del sistema; U rG : Tensión asignada del alternador; Z GK : Impedancia subtransitoria corregida del alternador; Z G : Impedancia subtransitoria del alternador en el sistema de secuencia directa: Z G = R G + j X’’d  rG : Ángulo de fase entre I rG y U rG /  3 ; x’’d : Reactancia relativa subtransitoria del alternador referida a la impedancia asignada: x’’d = X’’d / Z rG , donde Z rG = U 2 rG / S rG.

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object], R M /X M =0,10 con X M = 0,995Z M para motores MT, par de polos, P n  1 MW; R M /X M =0,15 con X M = 0,989Z M para motores MT, par de polos, P n <1 MW; R M /X M =0,42 con X M = 0,922Z M para grupos de MMAA BT con cables de conexión.

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS 1,6 MVA A i M4 0,64 A i M4 0,64 MW 400 V A i M3 0,5 A i M3 0,5 7,5 14,5 MW A i M2 S i M1 F i k3 k3 110 kV 31,5 MVA i T 6 kV 50 Hz S motor síncrono A motor asíncrono Escala de i M_i es diferente de la de i k3 e i T i k3 : Corriente en el punto de cortocircuito; i T : Corriente de la acometida; i M1 : Corriente del motor síncrono; i M2 a i M4 : Corrientes de los moto asíncronos. 0 0,5 t (s) i M4 i T i M3 i M1 i M2 i k3

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS

[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Se introduce una Fuente de Tensión [c*U] y la Impedancia de cortocircuito de la Secuencia Directa equivalente [Z (1) ] { =Z k }] en el punto de cortocircuito. La corriente de cortocircuito bifásica inicial es: El factor κ es el mismo que el utilizado para un cortocircuito trifásico. La corriente de cortocircuito de cresta bifásica i p2 es : En esta norma, se considera el 'CC’ alejado del generador, se supone que: c

[object Object],[object Object],MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS Se introduce una Fuente de Tensión [c*U/ 3] y la Impedancia de cortocircuito de la Secuencia Directa equivalente [Z (1) { =Z k }] en el punto de cortocircuito. La corriente de cortocircuito fase-neutro inicial es : El factor κ es el mismo que el utilizado para un cortocircuito trifásico. La corriente de cortocircuito de cresta fase-neutro i p1FN es : ,[object Object],[object Object],i p1 FN i p3 2 = c c

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],Se introduce una Fuente de tensión [c*U/ 3] y las impedancias directa [Z (1) ] y homopolar [Z (0) ] equivalentes en el punto de cortocircuito. La corriente de cortocircuito fase-tierra inicial es: La corriente de cortocircuito de cresta fase-tierra i p1 es: i p1 =  2 I’’ k1 El factor κ es el mismo que el utilizado para un cortocircuito trifásico. c

MÉTODOS DE LAS IMPEDANCIAS ,[object Object],[object Object],Defecto alejado de los generadores Defecto trifásico Defecto bifásico Defecto monofásico Defecto a tierra I’’ k = c c c c c

IMPEDANCIAS DIF. NIVELES DE TENSIÓN Y P.U. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],S B : Única para todos los niveles de tensión; U B : Una dada para cada nivel de tensión.

NOTACIÓN UTILIZADA EN ESTE TEMA ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],PROTECCIÓN DE SOBREINTENSIDADES

BIBLIOGRAFÍA ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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