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CORTO - CIRCUITOS

CORTO - CIRCUITOS. Isi Haim & Mario Vignolo. CONTENIDO. Defectos eléctricos. Definiciones. Causas de los cortocircuitos. Consecuencias de los cortocircuitos. Cálculo de cortocircuitos en redes trifásicas. DEFECTOS ELÉCTRICOS. FALLA DE AISLACIÓN: corto-circuito

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Presentation Transcript

  1. CORTO - CIRCUITOS Isi Haim & Mario Vignolo REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  2. CONTENIDO • Defectos eléctricos. Definiciones. • Causas de los cortocircuitos. • Consecuencias de los cortocircuitos. • Cálculo de cortocircuitos en redes trifásicas. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  3. DEFECTOS ELÉCTRICOS • FALLA DE AISLACIÓN: corto-circuito • FALLA EN LA CONDUCCIÓN: línea abierta REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  4. CORTO-CIRCUITOS • Se denomina “corto-circuito” a todo incidente provocado por un contactoentre un conductor y la tierra o entre un conductor y otra pieza metálica, o bien entre conductores. • En casi la totalidad de los casos, en instalaciones de alta tensión, el contacto tiene lugar por intermedio de un arco. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  5. CORTO-CIRCUITOSCausas/1 • Orígen puramente eléctrico: provienen del deterioro de un aislador, que se vuelve incapaz de soportar la tensión. • Orígen mecánico: se debe a la ruptura de conductores o de aisladores (ej. Caída de ramas de árbol sobre líneas aéreas o golpe de pico sobre cables subterráneos). • Orígen atmosférico: son causados por eventos atmosféricos (ej. Un rayo que cae sobre una línea de AT, vientos extremos que acercan los conductores, humedad elevada). REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  6. CORTO-CIRCUITOSCausas/2 • Originados por transitorios: los transitorios pueden producir sobretensiones elevadas que ocasionen la perforación de aisladores. • Originados por falsas maniobras: por ejemplo, la apertura en carga de un seccionador. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  7. CORTO-CIRCUITOSMás frecuentes • En el caso de redes trifásicas cuya tensión de servicio es mayor que 60 kV, la experiencia muestra que en 70 % a 80 % de los casos, los cortocircuitos se producen (o por lo menos se inician) entre una fase y tierra. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  8. CORTO-CIRCUITOSConsecuencias • Calentamiento debido a las corrientes de cortocircuito y daños causados por los arcos. • Accidentes de disyuntores. • Efectos electrodinámicos elevados. • Caídas de tensión elevadas. • Perturbaciones en los circuitos de telecomunicaciones. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  9. CORTO-CIRCUITOSCálculo • Teorema de Thevenin. • Aplicación al caso de un cortocircuito. • Cálculo de la corriente en un ramal cualquiera de la red cuando ocurre un c/c. • Cálculo de c/c en una red trifásica (corrientes y tensiones). • Método sistemático y un ejemplo de cálculo. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  10. CÁLCULO DE LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR 1. Abrir el ramal AB suprimiendo 2. Calcular la tensión entre A y B, 3. Reemplazar toda la red, salvo por la impedancia vista entre A y B, (cortocircuitando todas las fems de la red) 4. Resulta: Teorema de Thevenin/1 REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  11. A B Todo sucede como si se remplazara todo el resto de la red por el generador de f.e.m. y de impedancia interna Teorema de Thevenin/2 REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  12. Se observa que la corriente que circula por la impedancia lo hace desde B hacia A. Aplicación al caso de un c/c REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  13. Corriente en un ramal cualquiera de la red/1 Al producirse el cortocircuito en un punto P de la red, por un ramal “r” cualquiera de la misma circulará una cierta corriente. ¿Cómo la calculamos? REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  14. Corriente en un ramal cualquiera de la red/2 ANTES c/c EJEMPLO DESPUÉS c/c REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  15. Corriente en un ramal cualquiera de la red/3 REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  16. Corriente en un ramal cualquiera de la red/4 REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  17. Corriente en un ramal cualquiera de la red/5 REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  18. 3F C/C TRIFÁSICO Cálculo de c/c en una red trifásica/1 1FT 2F 2FT C/C DE UNA FASE A TIERRA C/C ENTRE DOS FASES C/C DE DOS FASES A TIERRA REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  19. Modelo de Thevenin para el cálculo de la corriente de c/c Componentes simétricas para las f.e.m.s. (estrelladas) Impedancias secuenciales Cálculo de c/c en una red trifásica/2 REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  20. Componentes simétricas para las f.e.m.s. (estrelladas) Impedancias secuenciales Cálculo de c/c en una red trifásica/3 Ecuaciones generales del circuito (Ley de Ohm) REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  21. Cálculo de c/c en una red trifásica/4 C/C TRIFÁSICO Ecuaciones que caracterizan el defecto (3F) 3F REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  22. 1FT Cálculo de c/c en una red trifásica/5 Ecuaciones que caracterizan el defecto (1FT) C/C DE UNA FASE A TIERRA REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  23. Cálculo de c/c en una red trifásica/6 Ecuaciones que caracterizan el defecto (2F) C/C ENTRE DOS FASES 2F REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  24. Cálculo de c/c en una red trifásica/7 Ecuaciones que caracterizan el defecto (2FT) C/C DE DOS FASES A TIERRA 2FT REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  25. Cálculo de c/c en una red trifásica/8MÉTODO SISTEMÁTICO DE CÁLCULO • Plantear el circuito antes del defecto y calcular la tensión en el punto P donde se producirá el c/c y la corriente que circula en el ramal r que nos interesa. • Plantear separadamente las tres redes de secuencia y, mediante transfiguraciones, llegar a las impedancias vistas entre P y N. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  26. Cálculo de c/c en una red trifásica/9MÉTODO SISTEMÁTICO DE CÁLCULO • Aplicar las fórmulas del modelo de Thevenin, de acuerdo al tipo de c/c que se produce en P, con los valores calculados . Deducir en el c/c. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  27. Cálculo de c/c en una red trifásica/10MÉTODO SISTEMÁTICO DE CÁLCULO • Calcular los factores de distribución en el ramal r. Para ello, en cada una de las redes, partir de una corriente 1 y distribuirla hasta llegar al ramal r. • Deducir las componentes simétricas de las corrientes de Thevenin en el ramal r. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  28. Cálculo de c/c en una red trifásica/11MÉTODO SISTEMÁTICO DE CÁLCULO • OJO!! En cada pasaje a través de un trafo o , tener en cuenta un cambio de signo para la componente inversa de la corriente. Tener en cuenta también si la componente homopolar puede o no circular por cada trafo, de acuerdo al esquema de conexión del mismo. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  29. Cálculo de c/c en una red trifásica/12MÉTODO SISTEMÁTICO DE CÁLCULO • Halladas las componentes simétricas de Thevenin definitivas en el ramal r, sumarle a la directa la corriente que circulaba por r antes del defecto. • Deducir las componentes fásicas, y en particular los módulos de esas corrientes, que constituyen el objetivo buscado. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  30. Cálculo de c/c en una red trifásica/13CÁLCULO DE TENSIONES En una cierta red funcionando en régimen equilibrado, se produce un c/c en el punto P. Nos interesa calcular la tensión en otro punto M de la red, referidas al neutro N del sistema original, REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  31. Cálculo de c/c en una red trifásica/14CÁLCULO DE TENSIONES - MÉTODO I • Calcular la tensión en M antes del defecto: (estrellada, en la fase 1). • Hacer el cálculo del defecto (corrientes de Thevenin en el c/c): • En las redes de secuencia, elegir un ramal cualquiera entre M y N, de impedancia (impedancias sensibles vistas entre M y N, halladas con transfiguraciones, si es necesario). REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  32. Cálculo de c/c en una red trifásica/15CÁLCULO DE TENSIONES - MÉTODO I • Deducir las corrientes de ese ramal: • Deducir las tensiones de Thevenin en M: REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  33. Cálculo de c/c en una red trifásica/16CÁLCULO DE TENSIONES - MÉTODO I • Deducir las tensiones en M: • Deducir las fásicas , o sea las estrelladas, y eventualmente las compuestas y sus respectivos módulos. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  34. Cálculo de c/c en una red trifásica/17CÁLCULO DE TENSIONES - MÉTODO II • Elegir un ramal cualquiera entre M y N en la red original (equilibrada) y calcular la corriente que circula en ese ramal: (en la fase 1, de M hacia N). • Hacer el cálculo del defecto como habitualmente (Thevenin): • Calcular los factores de distribución en el ramal MN elegido, REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  35. Cálculo de c/c en una red trifásica/18CÁLCULO DE TENSIONES - MÉTODO II • Calcular las corrientes totales, de M hacia N, en ese ramal (de impedancias sensibles ): • Deducir las tensiones en M: REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

  36. Cálculo de c/c en una red trifásica/19CÁLCULO DE TENSIONES - MÉTODO II • Deducir las tensiones estrelladas y las compuestas en M, como anteriormente. • CASO PARTICULAR: M=P Conviene utilizar el Método II ya que: • El primer paso (cálculo de ) debe hacerse de todos modos. • El tercer paso no es necesario (factores de distribución 1). • El cuarto paso no requiere cálculo adicional con respecto al cálculo de las corrientes de c/c. REDES ELÉCTRICAS 2 - CURSO 2001

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