informe protecciones fallas

7/25/2019 Informe protecciones fallas

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ESTUDIO Y ANÁLISIS DE CORRIENTES DE FALLAS Y SELECCIÓN DECT’S

Luis Carlos Ramírez RodríguezEmail: [email protected]

Oscar Andrés Ramírez RodríguezEmail:[email protected] Gerardo Ortega GarsonEmail:[email protected]

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDEREscuela de Ingeniería Eléctrica Electrónica y Telecomunicaciones

Bucaramanga

2014



ESTUDIO Y ANÁLISIS DE CORRIENTES DE FALLAS Y SELECCIÓN DECT’S

RESUMEN: En este informe técnico se realizará el

estudio correspondiente al análisis de fallas de

cortocircuito del sistema dado. Se determinará las

corrientes de cortocircuito causadas por las fallas

trifásicas a tierra y monofásicas a tierra que pueden

ocurrir en las subestaciones por medio del trabajo en por

unidad para facilitar los cálculos; este estudio también

encontrara las corrientes que circulan por los

dispositivos tales como transformadores y generadores.

De igual manera se hará un análisis en el sistema para

poder seleccionar correctamente los transformadores de

corriente en el transformador G1 y generador G1

PALABRAS CLAVES: Cortocircuito, Falla trifásicaa tierra, Falla monofásica a tierra, Transformadoresde corrientes

INTRODUCCIÓN.

El estudio de fallas a causa de cortocircuitos originadosen las subestaciones u otros elementos en el sistema depotencia, es de vital importancia; ya que con estos datos

se toma las respectivas acciones de protección con el finde, como su nombre lo dice, proteger los elementos queconforman el sistema y por supuesto la vida de laspersonas.

Para el estudio de fallas se hace indispensable el uso dela Y barra, componentes de secuencia y el trabajo enpor unidad con el fin de simplificar el análisis de estossistemas.

1. MARCO CONCEPTUAL

A continuación se muestra una serie de conceptos que

se utilizarán a lo largo del informe.

1.1 COMPONENTES DE SECUENCIA

El análisis de sistemas desbalanceados se puedeanalizar con más facilidad si se trabaja por medio decomponentes o redes de secuencia, los cuales separanel sistema en tres redes independientes que se unen deforma específica (según el tipo de cortocircuito) en elpunto de falla.

Las redes de secuencia son las siguientes:

Figura 1. Componentes de secuencia de un sistema de

potencia, en los terminales de falla.

Donde VF es la tensión de pre-falla, que según un flatclásico es 1 en pu.

La figura anterior muestra los equivalentes de Theveninde las redes de secuencia del sistema en los terminalesde la falla.Como se puede apreciar, cada red de secuencia tieneuna impedancia de Thevenin propia.La conexión de estas redes de secuencia depende deltipo de falla que se está analizando.

Cambio de dominio

Para transferir los valores de fase a valores desecuencia y viceversa se establece la siguientetransformación.

[] [ ]



[ ] []

La anterior ecuación también es válida para valores detensiones

1.2 NORMA DE REFERENCIA

Los criterios y supuestos establecidos en el presenteprocedimiento se sustentan en la Norma IEC 60909-0

(2001) : “Short-Circuit current in three-phase a.c.systems”.

2. DESARROLLO DEL TRABAJO

Grafica 1. Sistema de potencia

a Llevar al sistema por unidad en bases de 230KV (en las líneas) y 220 MVA

a Construir los diagramas de secuencia cero,positiva y negativa

Cambio de base

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

Para el sistema 1

√

√ √



Para sistema 2

√ √

Secuencia positiva

Secuencia negativa

Secuencia cero

b Calcular la las corrientes de falla trifásicaa tierra y monofásica a tierra en valoresreales en los puntos indicados con A,B y C(Z falla igual a cero)

Para determinar las corrientes de falla, sedetermina la Zbarra de cada sistema en secuencia,para posteriormente determinar el equivalente dethevenin.

En el CD se adjunta el archivo matrices.m dondese lleva el proceso de la construcción de lasrespectivas Ybus y Zbus.



Secuencia Positiva y negativa

Ybarra secuencia positiva y negativa

Zbarra secuencia positiva y negativa

Secuencia cero

Ybarra secuencia cero

Zbarra secuencia cero

Cabe recordar que las impedancias de thevenin enuna barra en falla es el elemento de la diagonal dela matriz Zbarra.

Falla barra A

Falla monofásica línea a tierra

Equivalentes thv

Barras A B C D E F

A -11.8791 5.6818 0 0 0 0

B 5.6818 -16.3285 4.2854 6.3613 0 0

C 0 4.2854 -15.8169 5.8497 5.6818 0

D 0 6.3613 5.8497 52.257 0 5.6818

E 0 0 5.6818 0 7.5298 0

F 0 0 0 5.6818 0 -11.8791

j*

Y sec (+)

Barras A B C D E F

A 0.1061 0.0458 0.0213 0.0084 0.0160 0.0040

B 0.0458 0.0957 0.0445 0.0175 0.0335 0.0084C 0.0213 0.0445 0.1129 0.0190 0.0852 0.0091

D 0.0084 0.0175 0.0190 0.0247 0.0144 0.0118

E 0.0160 0.0335 0.0852 0.0144 0.1971 0.0069

F 0.0040 0.0084 0.0091 0.0118 0.0069 0.0898

Z sec(+)

j*

Barras A B C D E F

A -6.1973 0 0 0 0 0

B 0 -9.0442 1.3535 2.0088 0 0

C 0 1.3535 -8.8829 1.8476 5.6818 0

D 0 2.0088 1.8476 - 0 0

E 0 0 5.6818 0 -8.3809 0

F 0 0 0 0 0 -6.1973

j*

Y sec (0)

Barras A B C D E F

A 0.1614 0 0 0 0 0

B 0 0.1165 0.0329 0.0043 0.0223 0

C 0 0.0329 0.2101 0.0067 0.1424 0

D 0 0.0043 0.0067 0.0150 0.0045 0

E 0 0.0223 0.1424 0.0045 0.2159 0

F 0 0 0 0 0 0.1614

j*

Zsec(0)



Falla trifásica

Falla barra BFalla trifásica

Falla monofásica

Falla barra C

Falla monofásica

.



c Calcule las corrientes que circula por G1, T2(lado de alta ) y T3 (lado baja) cuando sepresenta cada una de las fallas

Para determinar las corrientes que pasan enun sector del sistema cuando se presenta unafalla específica, se determina la tensión de lasbarras adyacentes del elemento, paraposteriormente determinar la corriente,utilizando la impedancia de dicho elemento.

La tensión en cada barra se halla con lasiguiente ecuación.

Tensión de cualquier bus k durante una falla en elbus n

[] [] [ ] [] Cuando se tenga estas tensión en secuencia, sepasan al dominio de las fases.

Nota: En el CD se adjunta el fallas.m en que setrabajó.

Fallas en A

Trifásica generadorTensión barra A

[]

[]

Tensión barra B

[

]

[ ]

Para hallar la corriente que pasa por elgenerador, se puede hallar la corriente quepasa por T1 y restar esta a la corriente de cc

√



T2 lado alta

Tensión barra c

[ ]

[ ]

Tensión barra E

[

]

[ ]

√

T3 lado de baja

√

T2 lado alta

√

T3 lado baja

√

Punto D

C1 instalado en G1

√

Se protegerá el nivel CC más pequeño que es

monofásico 34.45 KA

De los datos anteriores se escoge un CT con relación detrf

Se selecciona un CT de 10 VA 5p5



Como la tensión de saturación de falla es menorque la nominal el se que se escogió es adecuadopara proteger el generador.

Conclusiones

Con este trabajo se quiere ilustrar el uso

de programas de cómputo en los sistemas

de potencia, esto debido a que en la

actualidad dichos sistemas poseen gran

número de interconexiones y complejidad.

El simulador Digsilen simula casos reales y

es muy utilizado para fines académicos, ya

que presenta un interfaz muy interactivo y

esto ayuda a entender mejor cómo se

comportan los sistemas de potencia.

La estrategia de aprendizaje basada

por simulación de computador y

soportada por solidos conceptos teóricos,

es una forma de aumentar la capacidad de

entendimiento de los estudiantes.

En el área particular de sistemas de

potencia, el uso de herramientas de

simulación, para realizar estudios de

flujos de carga, de cortocircuito y

demás estudios a fines, se constituyen

en un complemento a las clases teóricas,

pues esta es una de las formas de

interactuar con un sistema de potencia

real.

Para esta etapa la definición de estrategiasoperativas dentro de ciertos niveles de

corto circuito, así como el ajuste de equipo

de protección requieren del análisis de

fallas. Debido a que las corrientes

monofásicas en comparación con las

trifásicas son mayores.

REFERENCIAS

[1] análisis de sistemas de potencia John J.Grainger, William D. Stevenson Jr. Tercera edición,McGRAW-HILL.

[2] Análisis y Diseño de Sistemas de Potencia, J.Duncan Glover, Mulukulla S. Sarma, terceraedición, Ciencias E Ingenierías.

[3] Bergen, A.R. and Vittal, V, “Power Systems

Analysis”, segunda edición

.

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