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CAPITULO VII ESTUDIO DE FALLAS
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Conocer los métodos utilizados en la determinación de valores de corriente y tensión y potencia en condiciones de falla e cualquier punto de un sistema de potencia
Realizar la evaluación del comportamiento del sistema de potencia en condiciones de perturbación tanto en derivación como en serie
Una falla representa el cambio estructural de una red equivalente originada por la adición de una impedancia en el punto de falla
Aplicar métodos correctivos
7.1 INTRODUCCIÓN
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Nos permite dimensionar los elementos de una SS.EE
(Capacidad de los disyuntores, seccionadores, dimensionar las
barras, etc ).
Nos permite realizar, la coordinación y ajuste (configuración) de
los relevadores de protección.
¿Por que estudiamos fallas?
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- De origen eléctrico. Ejemplo por alteración de un aislante que resulta incapaz de soportar la tensión.
- De origen Mecánico. Ejemplo rotura de conductores o aisladores, a la caída de un cuerpo extraño tal como la rama de un árbol sobre una línea aérea, golpe de un pico sobre una línea subterránea.
- De origen atmosférico. Ejemplo el rayo alcanza los conductores de una línea, por la tempestad, la niebla, el hielo, que producen efectos mecánicos, tales como aproximación de conductores, o eléctricos (alteración de la superficie de los aisladores), etc.
- Otra causa podría decirse las Falsas maniobras. Ejemplo la apertura en carga de un seccionador
7.1.1 Significado y causas de las fallas en sistemas eléctricos
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Según el lugar de defecto, la presencia de un arco puede:
Degradar los aislamientos
Fundir los conductores
Provocar un incendio o representar un peligro para las personas
Según el circuito afectado, pueden presentarse:
Sobreesfuerzos electrodinámicos, con :
- Deformación del juego de barras
- Arrancado o desprendimiento de los cables
Sobrecalentamiento debido al aumento de perdidas por efecto
joule, con riesgo de deterioro del aislamiento.
7.1.2. Consecuencias de las fallas en sistemas eléctricos
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Para los otros circuitos eléctricos de la red afectada o de redes
próximas:
Bajada de tensión durante el tiempo de la eliminación del
defecto, de algunos milisegundos a varias centenas de
milisegundos
Desconexión de una parte mas o menos importante de la
instalación según el esquema y la selectividad de sus
protecciones
Inestabilidad dinámica (transitoria) y/o perdida de sincronismo
de las maquinas
Perturbaciones en los circuitos de mando y control
Etc.
7.1.3. Consecuencias de las fallas en sistemas eléctricos
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Para flujo de potencia se considera las resistencias y reactancias de las redes de distribución
Factor de potencia
Niveles de tensión
Topología de la red
Máxima sobrecarga de cada transformador
Máxima caída de tensión
Factores de perdidas
Resistencia, reactancia, pérdidas en el hierro de los transformadores
Cantidad de carga suministrada por un transformador
Tamaños de conductores de distribución, resistencia y reactancia de los conductores.
7.1.4. Caracterización de los sistemas de distribución
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Combinación óptima de tensiones de transmisión o
subtransmisión y tensiones de alimentadores
Selección de los puntos del sistema donde deben pre-verse
económicamente regulaciones de tensión.
Se trata de estudiar como los cambios en un parámetro o
variable, influyen en los restantes.
Diagrama de carga
Demanda de un sistema, es la carga promedio en el receptor
durante un lapso especificado.
La carga considerada puede ser potencia activa, reactiva,
aparente o ser representada con corriente.
7.1.4. Caracterización de los sistemas de distribución
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El método de componentes simétricas fue desarrollado por C.L. Fortescue antes de 1920. Es una herramienta matemática para resolver problemas en sistemas polifásicos desbalanceados Las impedancias de las fases individuales son idénticas en un sistema polifásico balanceado, además las corrientes y tensiones de las fases son de magnitudes iguales y de diferencia angular iguales. Así, un sistema polifásico balanceado se puede analizar en una sola fase para luego dar el resultado para todas las fases.
7.2 COMPONENTES SIMETRICAS
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La teoría de componentes simétricas reconoce, que cualquier sistema polifásico desbalanceado de fasores se puede resolver en sistemas de fasores balanceados iguales en número al de fases. Estos sistemas de fasores balanceados se llaman las componentes simétricas del sistema original desbalanceado.
7.2.1. El operador de Secuencia “a” El operador j el cual gira un fasor en 90 o es ampliamente usado en la ingeniería eléctrica. Un operador similar, el cual girará un fasor en 120o puede ser valioso, particularmente en problemas de sistemas trifásicos. Este es el operador a.
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120o
120o
O
A
B
C
V
a V2
aV
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En la figura anterior, si el fasor OA representa una tensión V, entonces OC el cual es igual a OA adelantado en 120º se puede designar como a V, y similarmente OB adelantado en otros 120º es igual a aa V, o a2 V. El operador de secuencia a tiene las siguientes propiedades:
aa
aa
aa
a
eea
eaoo
o
jj
j
*2
2*
2
3
1202402
120
01
1
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7.2.2. El concepto de componentes simétricas
Para un sistema de tres fasores, existen tres tipos posibles de
simetría.
•Tenemos tres fasores de igual magnitud separados 120º uno de otro.
Si llamamos a los fasores a1, b1 y c1 , respectivamente, y si las
cantidades alternantes que representan alcanzan sus máximos
valores en el mismo orden: a1, seguido por b1 seguido por c1, se dice
que tienen secuencia positiva.
O
a1
c1
b1
Secuencia positiva
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•Nuevamente, los fasores de igual magnitud a los que llamamos a2, b2 y c2, pero esta vez están en orden inverso: a2 seguido por c2 seguido por b2. Se dice que tienen secuencia negativa.
O
a2
b2
c2
Secuencia negativa
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•Los fasores son de igual magnitud y están en fase uno con otro.
Desde que las cantidades alternantes que representan alcanzan su
máximo valor en el mismo instante, se dice que son de secuencia
cero, y los llamamos a0, b0 y c0
a0
c0
b0
Secuencia cero
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Si los fasores de a, b y c, los reemplazamos por los fasores de tensión
Va, Vb y Vc, tenemos los siguientes diagramas fasoriales
O
a1
c1
b
Secuencia positiva
V
V
V
O
a2
b2
c2
Secuencia negativa
V
Va0
c0
b0
Secuencia ceroV
V
V
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Las relaciones entre fasores, son:
Secuencia positiva Secuencia negativa
11
1
2
1
ac
ab
aVV
VaV
2
2
2
22
ac
ab
VaV
aVV
Y tenemos las siguientes relaciones matriciales:
0000
2
2
222
1
2
111
111
1
1
acba
acba
acba
VVVV
VaaVVV
VaaVVV
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La matriz de componente simétrica de transformación
Tenemos las siguientes ecuaciones:
02
2
1021
021
2
021
021
aaacccc
aaabbbb
aaaa
VVaaVVVVV
VaVVaVVVV
VVVV
Donde Va1, Va2 y Va0 son los fasores de referencia para los
componentes de secuencia positiva, negativa y cero
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Expresamos las ecuaciones anteriores en forma matricial
2
1
0
2
2
1
1
111
a
a
a
c
b
a
V
V
V
aa
aa
V
V
V
Si:
2
1
0
2
2 ,
1
1
111
,
a
a
a
S
c
b
a
F
V
V
V
V
aa
aaT
V
V
V
V
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Donde:
VF = tensiones de fase
VS = tensiones de secuencia
T = Matriz transformación
Entonces nos queda la siguiente relación
SF TVV
Con la cual, se puede expresar las tensiones de fase en términos de
las componentes de secuencia positiva, negativa y cero de las
tensiones.
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aa
aaT2
21
1
1
111
3
1
Hallando la inversa de la matriz T, tenemos:
Multiplicando ambos miembros por T-1:
FS VTV 1
Esta ecuación nos muestra, como resolver tres fasores asimétricos en
sus componentes simétricas.
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7.3 MODELOS SIMPLIFICADOS DE COMPONENTES DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA.
![Page 23: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/23.jpg)
1.-Los generadores y motores síncronos tienen tensiones internas
solamente de secuencia positiva, ya que están proyectadas para
generar tensiones equilibradas.
2.-Se establecen todas las fuentes de voltaje internas del sistema en
1/0˚ , argumentando que el voltaje del sistema esta en su valor de
régimen, antes de ocurrir la falla, la fase cero es arbitraria, pero
conveniente por que se elimina la corriente de falla.
3.- Se ignoran las resistencias serie (no cuando se usa computadora).
4.-Se ignoran los elementos shunt o derivación, en el modelo del
transformador.
5.-Se ignoran las capacitancias shunt, en el modelo de la línea.
6.-Las únicas diferencias en los circuitos de secuencia positiva y
negativa, generalmente son las introducidas por las impedancias de
las maquinas.
7.-Se utilizan técnicas de análisis de circuitos en estado estacionario
o sinusoidal.
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T1 T2
E
1
GX
1
T1X1
T2X111 jXRZ
Secuencia Positiva (+)
![Page 25: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/25.jpg)
T1 T2
2
GX
2
T1X2
T2X222 jXRZ
Secuencia Negativa (-)
![Page 26: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/26.jpg)
T1 T2
0
GX
0
T1X0
T2X000 jXRZ
Secuencia Cero (0)
![Page 27: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/27.jpg)
7.4 FALLAS EN DERIVACION
![Page 28: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/28.jpg)
7.4.1 Fallas Trifásica
aI
bI
cI
fZfZ fZ
aV bV cV
c
b
a
f
f
f
c
b
a
I
I
I
Z
Z
Z
V
V
V
00
00
00
cfc
bfb
afa
IZV
IZV
IZV
![Page 29: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/29.jpg)
2
1
0
2
1
0
00
00
00
I
I
I
Z
Z
Z
V
V
V
f
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f
1I
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R S
1
2I
fZ2V
R S
2
0I
fZ0V
R S
0
abcabcabc IZV
012012 ITZVT abc
012012012
1
012 IZITZTV abc
![Page 30: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/30.jpg)
TZTZ abc
1
012
2
2
2
2
012
1
1
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00
00
00
1
1
111
3
1
aa
aa
Z
Z
Z
aa
aaZ
f
f
f
f
f
f
Z
Z
Z
Z
00
00
00
012
![Page 31: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/31.jpg)
7.4.2 Falla Monofásica.
0210210
10
1
2
0
21
2
0
21
2
2
1
2
2
2
1021
2
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IZV
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b
cb
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![Page 32: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/32.jpg)
Falla Monofásica en la fase “ b “ De la ecuación 3
2
2
01
2
22
212
201
2
210
2
2
2
1
3
1
3
1
3
1
3
1
0
0
1
1
111
3
1
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)2(0
)1(0
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aa
aa
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I
I
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0
0
1
1
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0
2
2
10
21
2
0
2
1
0
2
2
VaVaV
aVVaV
V
V
V
aa
aa
V
V
V
c
b
a
Es necesario emplear desfasadores de
a=1/120 y a2=1/-120…..se representan
como transformadores:
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Falla Monofásica en la fase “ c “ De la ecuación 3
Es necesario emplear desfasadores de
a=1/120 y a2=1/-120…..se representan
como transformadores:
20
2
1
2
221
20
2
1
2
2
10
2
2
2
1
..
3
1
3
1
3
1
3
1
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1
1
111
3
1
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1
1
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0
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2
2
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2
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2
2
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VaaVV
V
V
V
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aa
V
V
V
c
b
a
![Page 36: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/36.jpg)
7.4.3 Falla Bifásica
)(00 210210 IIIIIIIIZVIII abfbccba
121
1
2
2
2
1
2
21
2
02
2
1
2
2
2
1021
2
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0000
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2
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IIII
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![Page 37: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/37.jpg)
7.4.4 Falla Bifásica a Tierra
bgcgfc
cgbgfb
a
IZIZZV
IZIZZV
I
)(
)(
0
2
2
10
21
2
0
2
2
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21
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aIIaII
VaaVVV
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b
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2121
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2
21
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2
2
2
1
2
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3
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IIjZIIaaZVV
IIZVV
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VVaaVV
VaaVaaVV
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ff
f
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cbfcb
cb
cb
cb
![Page 38: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/38.jpg)
7.4.4 Falla Bifásica a Tierra
1100
10100
121100
1121112100
002100
21212100
210210210
210210
21
2
0
2
2
1
2
0
2102
2
1
2
0
3
22632
22632
632
2422
2422
24122
2412
22
22
222
22
:
IZVIZIZV
IZIZVIZIZV
IZIIZVIZIZV
IZIZIZIZVVVVIZIZV
IZIZVVIZIZV
IIZIIZVVIZIZV
IIIZIIIZVVV
IIIZIIIZVV
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IaaIaaIZZVV
IIZZIZZIZZVV
VVVVaaVaaVVV
oAdicionand
fgfo
ffgfo
ffgfo
ffffgfo
gfgfo
gfgfo
gf
gfcb
gfcb
gfcb
cbgfcgfbgfcb
cb
![Page 39: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/39.jpg)
7.5. MÉTODOS COMPUTACIONALES PARA EL ANALISIS DE FALLAS EN DERIVACION
2.5.1.- Construcción de la matriz impedancia
![Page 40: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/40.jpg)
7.5.2.-Método de inyección de corrientes
43
35
43
35
02
211
01
221
02
112
01
111
12
12
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I
VZ
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VZ
I
VZ
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II
![Page 41: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/41.jpg)
El método debe ser paso a paso, trabajando a partir de los valores de
impedancia en derivación
Cualquier modificación del circuito no deberá requerir una reconstrucción
total o completa de |Z|
Se presenta tres tipos de barras , barra anterior , barra posterior y barra
de referencia
Se trata de modificar una matriz |Z| existente (puede ser a partir de
nada), agregando una rama Zb para producir una matriz posterior.
Agregar Zb desde una barra posterior a referencia
Agregar Zb desde una barra posterior a una anterior
Agregar Zb desde una barra anterior a la referencia
Agregar Zb entre dos barras anteriores
7.5.3. Método programable
i, j : barras anteriores
r : barra de referencia
K : barra posterior
![Page 42: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/42.jpg)
7.5.3.1.-MODIFICACION TIPO 1: Adicionar Zb desde
una barra posterior a referencia
![Page 43: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/43.jpg)
7.5.3.2.-MODIFICACION TIPO 2: Adición de una Zb
desde un colector posterior k a un colector anterior j
![Page 44: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/44.jpg)
7.5.3.3.-MODIFICACION TIPO 3: Adición de una Zb
desde un colector anterior j a referencia
Agregar Zb desde una barra de referencia
Barra anterior j
Del grafico Vk=. Por lo que tendremos
![Page 45: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/45.jpg)
![Page 46: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/46.jpg)
7.5.3.4.-MODIFICACION TIPO 4: Adición de una Zb
entre dos colectores anteriores
Este paso es diferente a los anteriores agregar la rama 4 significa
Conectar esta rama entre 2 barras ya existentes
![Page 47: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/49.jpg)
7.5.3.5.-Matrices de Secuencia
2
1
2
1
I
I
I
V
V
V
o
o Vector voltaje de Sec 0 |nx1|
Vector voltaje de Sec 1 |nx1|
Vector voltaje de Sec 2 |nx1|
Vector corriente de Sec 0 |nx1|
Vector corriente de Sec 1 |nx1|
Vector corriente de Sec 2 |nx1|
2
1
0
Z
Z
Z
Si en la barra i se produce una falla, entonces 1<i<n, r referencia
Matriz impedancia de Sec. 0 |nxn|
Matriz impedancia de Sec. 1 |nxn|
Matriz impedancia de Sec. 2 |nxn|
![Page 50: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/50.jpg)
7.5.3.6.-Ecuaciones generales de Falla Trifásica
1
1
1
2
1
1
11
1
11
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11
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1
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ZZ
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![Page 51: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/51.jpg)
7.5.3.7.-Ecuaciones generales de Falla Línea a Tierra
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210
210
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![Page 52: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/52.jpg)
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ZZZZ
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ZZZZ
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22
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210
1111
![Page 53: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/53.jpg)
7.5.3.8.-Ecuaciones generales de Falla Dos Líneas
(Falla Bifásica)
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211
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IZIZIZE
VIZV
IV
12
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2
122
222
![Page 54: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/54.jpg)
7.5.3.9.-Ecuaciones generales de Falla Dos Líneas a Tierra
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20
1
1020
20
1
1
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2
2
1
1
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2
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0
10
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33
3
11
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![Page 55: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/55.jpg)
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![Page 56: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/56.jpg)
m
k
m
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km
k
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j
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kZ
VVI
Z
VVI
7.5.4.-Cálculo de las variables presentes en el sistema
de potencia en condiciones de falla
La clave para resolver todas las cantidades comprendidas en los circuitos, es conocer lo voltajes en cada colector bajo condiciones de falla. Sin embargo también nos interesan las corrientes que fluyen en todas las líneas, a lo largo del sistema.
![Page 57: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/57.jpg)
:
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j
m
i
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m
k
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k
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V
Z
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I
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Secuencia m=0,1,2
M-ésima secuencia de corriente que fluye en la r derivación k, del colector i al colector j
M-ésima secuencia de corriente que fluye en la derivación k, del colector j al colector i.
M-ésima secuencia de impedancia serie k.
M-ésima de voltaje en el i-ésimo colector
M-ésima secuencia de voltaje en el j-ésimo colector
![Page 58: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/58.jpg)
7.6.-FALLAS SERIE
Fundamentalmente basado en consideraciones de desbalance de las impedancias
en serie
ba ZZ
FF’ son los puntos de falla y el signo de voltaje es mostrado según la dirección asumida de la corriente La representación de las redes de Sec. Es la mostrada a continuación
![Page 59: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/59.jpg)
7.6.1.-Redes de secuencia equivalentes.
![Page 60: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/60.jpg)
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![Page 61: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/61.jpg)
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ZZ
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![Page 62: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/62.jpg)
![Page 63: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/63.jpg)
7.6.2.-CASOS
7.6.2.1.-Impedancias diferentes
012
1
'2'1'0012'22'11'00
012'2'1'0012'22'11'00
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21
![Page 64: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/64.jpg)
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![Page 65: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/65.jpg)
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IZZZZIZZZZIZZZZVV
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bababab
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babababababa
![Page 66: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/66.jpg)
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ba
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SS
T
F
Calculo de corrientes de secuencia
![Page 67: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/67.jpg)
7.6.2.2.-Una línea abierta.
Si abrimos la línea de fase “a” entonces Za=infinito, Zb= finito.
bb
b
bb
b
bbbbbb
bbSS
bb
bbb
SS
ZZZZ
ZZII
ZZZZ
ZZII
ZZZZZZZZZZZZ
ZZZZVVI
ZZZZ
ZZZZZZ
VVI
ZZZZZ
ZZZZZ
ZZZZZ
20
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20
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20
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110
1
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12
1
22
1
111
![Page 68: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/68.jpg)
7.6.2.3.-Dos líneas abiertas
a
SS
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ss
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ZZZZ
VVIII
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![Page 69: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/69.jpg)
Uno de los problemas mas dificultosos en la solución de redes falladas es la
que envuelven a dos o mas fallas con ocurrencia simultanea
En el caso de dos fallas simultaneas hay cuatro casos de interés por fallas
ocurridas en los puntos A y B estos cuatro casos son:
1.- Una falla en derivación en A y una falla en derivación en B.
2.- Una falla en derivación en A y una falla en serie en B.
3.- Una falla en serie en A y una falla en derivación en B.
4.- Una falla en serie en A y una falla en serie en B.
7.7.-FALLAS SIMULTANEAS
![Page 70: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/70.jpg)
7.7.1.-Fallas Simultaneas por teoría de redes de dos
Puertas
Redes de dos Puertas
1
1
2
21
2
2
1
1
2
1
2221
1211
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1
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Una red de dos puertas
![Page 71: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/71.jpg)
7.7.2.-Interconexión de redes de dos puertas
7.7.2.1.-Conexión en serie
nbanba
nnbbaanba
ZZZZIZZZZI
IZIZIZVVVV
![Page 72: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/72.jpg)
7.7.2.2.-Conexión en paralelo
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![Page 73: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/73.jpg)
7.7.2.3.-Conexión Híbrida – serie paralelo
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![Page 74: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/74.jpg)
7.7.2.4.-Conexión Cascada
2
2
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1211
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![Page 75: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/75.jpg)
7.7.3.-Conexión de redes de secuencia de fallas
simultaneas
7.7.3.1.-Conexión serie-serie (Tipo de falla Z) Es requerida para representar:
1.- Falla simultanea simple línea a tierra en F y F’ (ZNN).
2.- Una simple línea a tierra en F y dos líneas abiertas en F’ (ZNM).
3.- Dos líneas abiertas en F y simple línea a tierra en F’ (ZMN).
4.- Dos líneas abiertas en F y dos líneas abiertas en F’ (ZMM).
La conexión de redes de secuencia es mostrado a continuación
![Page 76: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/76.jpg)
Para secuencia positiva
Para secuencia cero
Para secuencia negativa
2
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![Page 77: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/77.jpg)
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![Page 78: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/78.jpg)
21
11
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![Page 79: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/79.jpg)
21
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![Page 80: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/80.jpg)
SVZI1
Solución de la conexión en serie
21
11
1121
1222
2
1
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1
zk
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V
ZZ
ZZ
ZI
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En forma desarrollada:
SVIZVtetizado 0:sin
![Page 81: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/81.jpg)
Casos:
1.- Falla en dos líneas a
tierra en F y F’ (YNN)
2.- Dos líneas a tierra en F
y una línea abierta F’
3.- Una línea abierta en F
y dos líneas tierra en F’
4.- Una línea abierta en F
y una línea abierta en F’
7.7.3.2.-Conexión paralelo paralelo (Tipo de falla - Y)
![Page 82: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/82.jpg)
7.7.3.3.-Conexión paralelo paralelo - secuencias
Para secuencia positiva
Para secuencia cero
Para secuencia negativa
2
1
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![Page 83: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/83.jpg)
2
22
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![Page 84: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/84.jpg)
7.7.3.4.-Conexión serie paralelo (Tipo de falla - H)
![Page 85: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/85.jpg)
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![Page 86: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/86.jpg)
Se aplica a todas las redes, radiales o malladas, hasta 230 Kv
Esta basada en el teorema de thevenin, consiste en calcular
una fuente de tensión equivalente en el punto de cortocircuito,
para, seguidamente determinar la corriente en este mismo
punto. Todas las alimentaciones de la red y las maquinas
síncronas y asíncronas se sustituyen por sus impedancias
(positiva , negativa y homopolar) con este método se
desprecian todas las capacidades de la línea y admitancias en
paralelo de las cargas no giratorias, salvo las del sistema
homopolar.
Este método es usado en AT, se emplea por su precisión y su
aspecto analítico. Mas técnico, emplea el principio de
componentes simétricas
7.8.1. Norma VDE 0102 (IEC 909)
7.8. NORMAS
![Page 87: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/87.jpg)
La corriente de interrupción, corresponde al valor efectivo de la corriente de cortocircuito en el intervalo comprendido entre los 1.5 y los 8 ciclos después de ocurrida la falla.
Para el cálculo de la corriente de interrupción asimétrica se debe considerar la razón X/R del sistema referido al punto de falla. Para ello, el valor de la resistencia de cada una de las máquinas rotatorias se debe multiplicar por el factor que corresponda a la reactancia mostrada en la tabla 1
Se resuelve el equivalente Xeq y Req , luego se determina la razón X/R, la tensión de falla y la razón E/X.
Se selecciona el factor multiplicativo de las curvas de las figuras 1 y 2
Es necesario, conocer el tiempo de interrupción y la proximidad de generadores ( remoto o local ). Estos factores solo se aplican cuando la falla ocurre en proximidad del generador. Los tiempo mínimos que son usualmente usados se muestran en la tabla 2.
El tiempo de interrupción corresponde al intervalo que demoran los interruptores en abrir sus contactos y cortar la corriente de falla.
7.8.2. Corriente de interrupción
7.8.2.1. Procedimiento de calculo según ANSI
![Page 88: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/88.jpg)
Se puede calcular la corriente de interrupción mediante la expresión
PU
PUInter
X
EI
La capacidad de interrupción asimétrica se calcula mediante la siguiente expresión
KVV
MVAS errupcion
3*
intCapacidad de interrupción asimétrica=
Para una falla dada deben calcularse las razones E/X y X/R usando las curvas de las figuras 3 y 4
*Factor multiplicativo*Ibase
![Page 89: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/89.jpg)
Tabla 1 Factores multiplicativos de reactancias para máquinas eléctricas.
Tipo de Máquina
Corriente Momentánea
Corriente Interrupción
Hidrogeneradores : Con enrollado amortiguador. Sin enrollado amortiguador.
1.0 X d ” 0.75 X d '
1.0 X d ” 0.75 X d '
Motores Sincrónicos :
1.0 X d ”
1.5 X d ”
Motores de Inducción : Sobre 1000 HP y 1800 RPM o menos. Sobre 250 HP y 3600 RPM. Otros con o sobre 50 HP. Menores a 50 HP.
1.0 X d ” 1.0 X d ” 1.2 X d ” Desprecia
1.5 X d ” 1.5 X d ” 3.0 X d ” Desprecia
![Page 90: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/90.jpg)
Fig. 1 factores de multiplicación para falla trifásica
Fig. 2 factores de multiplicación para falla monofásica
![Page 91: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/91.jpg)
Tabla 2 Mínimos tiempos para alto voltaje de contacto o separación para 60 Hz.
Tiempo de interrupción
Mínimo tiempo de contacto o separación
8
4
5
3
3
2
2
1.5
![Page 92: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/92.jpg)
Figura N 3 Factores de multiplicación para falla trifásica para generador cercano.
![Page 93: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/93.jpg)
Figura N 4 Factores de multiplicación para falla monofásica para generador cercano
![Page 94: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/94.jpg)
7.8.2.2.-Procedimiento de calculo según IEC
Para el cálculo de corrientes de cortocircuito, la norma IEC distingue entre generador cercano y lejano como también, entre la geometría del sistema, es decir, entre redes radiales y en anillo. En general para sistemas de distribución industrial, se utilizan configuraciones radiales, por tal motivo solo se tratarán estos sistemas
El valor de la corriente de cortocircuito es la suma de la componente simétrica AC y la componente transitoria DC
La corriente de cortocircuito calculada para generadores cercanos, presenta la componente simétrica que decae con la constante de tiempo (R/L), mientras que para generadores lejanos, la componente DC se asume constante. En particular, la norma IEC 909 (VDE 0102) define el cálculo de las siguientes corrientes
Ik’’: corriente inicial simétrica Ip : Valor peak Ib : Corriente de cortocircuito simétrica de interrupción en un instante tm , para separación del contacto del interruptor. Ib asym :Corriente asimétrica de interrupción RMS I K Corriente en régimen permanente de cortocircuito RMS
![Page 95: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/95.jpg)
Calculo de la corriente inicial simétrica:
El método consiste en una aproximación obtenida usando el principio de
superposición. Para ello, no se considera el estado previo a la falla y se asume
una fuente equivalente de voltaje cVn en la barra de falla. El factor c del voltaje
se asume de acuerdo con el valor del voltaje y es igual:
c = 1 en baja tensión, 230/400V 60Hz ó 50 Hz
c = 1.05 para otros valores de baja tensión
c = 1.1 en media tensión
El otro factor es KG que siempre se calcula con la impedancia del generador,
dado por la expresión
''
GGGGK jXRKZ Donde: R G es el valor ficticio de resistencia, asumido por los standard en función de la reactancia subtransitoria para diferentes voltajes y potencias de generadores
GKGK
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La corriente inicial alterna de cortocircuito I K ” se calcula mediante la ecuación
22
''
*3
*
*3
*
KK
n
K
nK
XR
Vc
Z
VcI
Donde Z K es la impedancia equivalente de la barra vista desde la falla. Este valor incluye las impedancias de las máquinas rotatorias solamente cuando se produce una falla en proximidad al generador Se utilizan fórmulas separadas para el cálculo de las corrientes ip, ib asym, I K porque su relación con I”K difiere del tiempo considerado en la corriente de cortocircuito y la influencia de contribuciones de máquinas de inducción y/o generadores. Los standard proveen diferentes aproximaciones de acuerdo con la configuración de la red , radial o anillo y ubicación de la falla
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Calculo de Ip
La IEC recomienda el cálculo por separado, en cada rama de la razón X/R.
Para luego calcular la corriente máxima Ip. Para ello, es necesario distinguir
para el caso de redes radiales o en anillo
Redes radiales : la Ip se calcula como la suma de las contribuciones Ipi de cada
rama convergiendo a la barra de falla. Cada Ipi es calculado en función de I K ”
como se muestra en la expresión ''**2 KIipi IKI
Donde Ki depende de la razón X/R correspondiente a cada elemento. Cabe destacar que no existen un método general para el cálculo; por ejemplo para redes de baja tensión se calcula mediante la expresión
X
R
i eK3
*98.002.12Estos valores también se puede obtener por medios gráficos
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Calculo de Ib En el caso de corrientes de cortocircuito para fallas lejos del generador e independiente de la estructura
de la red, esta norma sugiere que Ib = I K ” = I K
En el caso de que el cortocircuito se establezca cerca del generador, es necesario distinguir entre redes
radiales o en anillo
Redes radiales : Ib se expresa como la suma de las diferentes contribuciones Ibi como lo expresa la
ecuación ''**)( KIiibi IqtmI
El factor m(t)i se determina mediante fórmulas o gráficos, siendo función del mínimo tiempo ( tm ) de apertura o cierre del interruptor, IK ” e Iri . Los valores de tm considerados son de 0.02, 0.05, 0.1 y 0.25 segundos, para cada uno de ellos ( tm ) se presenta una fórmula para determinar el valor de m(t).
ri
K
I
I
etm
''
*26.084.0)(
La expresión se aplica para un tm = 0.02 segundos y para una falla cerca del generador. Iri es el valor de corriente relativa de la máquina (Generador ) para la rama ith ; en sistemas alimentados externamente i =1. El factor qi =1 a menos que en la rama exista un motor de inducción. En el caso que exista, qi≠1 y es función de tm y del número de pares de polos.
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Calculo de Ib asym
La corriente asimétrica de interrupción es calculada mediante la expresión
22_ DCasym IIbIb
La componente I DC se evalúa en el instante tm por la siguiente fórmula
X
Rtmf
KDC eII****2
'' **2
donde la razón X/R es diferente en redes radiales o en anillo Redes radiales : a cada rama se aplica la relación X/R. DCiDC II
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7.8.2.3.- Comparación entre Normas
El standard ANSI no tiene una orientación directa en el cálculo de corrientes de
cortocircuito, pero apunta a elegir al interruptor. El standard IEC no está
particularmente orientado para el dimensionamiento del interruptor, pero es
mejor para el cálculo de la corriente de cortocircuito independientemente de la
aplicación en ingeniería. Las corrientes que calculan los distintos standards se
muestran en la tabla 3.
Tabla 3 Tipos cálculo de corrientes de cortocircuito en ANSI y IEC
Corrientes ANSI
Corrientes IEC
Momentáneas
Inicial I K ”
Reconexión
Máximo ( Ip )
Interrupción
Apertura ( Ib )
Ajuste dispositivos
Estado estacionario ( I K )
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Otros diferencias se pueden resumir en:
Voltajes de pre-falla : El ANSI recomienda que el voltaje antes de ocurrir la falla
sea considerado igual a 1 p.u. En cambio IEC recomienda distintos valores de
las tensiones, considerados en el factor c de cVn.
Valores característicos de las corrientes considerando la corriente inicial
simétrica . El IK” de IEC puede tener relación con el término E/X de ANSI,
donde E= cVn de IEC y X es la reactancia del primer ciclo. La IEC calcula la
corriente Ip. ANSI no la calcula directamente considerando estas cantidades,
pero permite calcularla multiplicando el termino E/X por un factor 2.7
Concerniente al instante de separación de contactos , el IEC permite calcular la
componente simétrica Ib; en cambio ANSI, solo considera la interrupción del
ciclo de trabajo. Ib puede ser evaluado en ANSI como E/X, donde X representa
a la reactancia de interrupción de la red. A través de ANSI no se considera la
corriente de cortocircuito asimétrica en el mínimo tiempo de separación de
contacto. Una vez que el interruptor ha cerrado, esta capacidad asimétrica es
determinada por la ecuación 1 para medio ciclo y suponiendo que X/R=15. La
corriente de cortocircuito asimétrica asumida es igual a la capacidad de
interrupción asimétrica y comparable con Ib asim .
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Finalmente se puede decir, que la norma ANSI está orientada para la selección
de interruptores, mientras que la IEC da una guía general de cálculo de las
corrientes de cortocircuito. En general hay en IEC más detalles para el cálculo
que en ANSI.
El standard ANSI presenta el cálculo más empírico, pero presenta más
soluciones eficaces. En general cualquiera de estas normas da excelentes
resultados a la hora de utilizarlas para el cálculo de corrientes de cortocircuito.
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7.9.- APLICACIONES
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APLICACIONES DE CÁLCULO DE FALLA A SISTEMAS DE
DISTRIBUCIÓN, SUB-TRANSMISIÓN Y TRANSMISION
FALLA TRIFASICA
Oscilograma real (R) de corto circuito trifásico en línea de transmisión
de 138 Kv. Con reconexión automática
Se observa transitorios en forma de onda de tensiones, debido a
la oscilación de circuito LC
Sistema
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Falla trifásica – Oscilograma
![Page 106: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/106.jpg)
Falla trifásica – Oscilograma con eventos
![Page 107: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/107.jpg)
Falla trifásica – Oscilograma en el circuito paralelo para
la misma ocurrencia
El análisis del Oscilograma se determina en el circuito C 2, y con
ocurrencia de falla en el circuito C 1
Oscilograma
![Page 108: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/108.jpg)
Falla trifásica – Oscilograma en el circuito paralelo para
la misma ocurrencia
![Page 109: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/109.jpg)
Corto circuito en los terminales de un generador síncrono
La impedancia es la de secuencia
positiva una vez que el corto
circuito trifásico ocurre en
condiciones equilibradas
En la figura
corresponde a la
corriente de corto
circuito considerando
que el mismo ocurre
cuando la tensión
esta pasando por su
valor de pico
![Page 110: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/110.jpg)
Corto circuito en los terminales de un generador síncrono
![Page 111: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/111.jpg)
Se tiene un pequeño sistema con los datos siguientes: Generador : 25 MVA, 10 KV, X= 0.125p.u, (Conexión estrella tierra). T1 : 30 MVA, 10/20 KV, X=0.105p.u (Conexión delta – estrella a tierra). T2 : 20MVA, 5 /20 KV, X=0.05p.u, (Conexión estrella - delta). LINEA : 2 + j4 Ω. CARGA : 10+j5 MVA, 5 KV carga estática (impedancia constante) Potencia Base : 20MVA. Se Presenta una falla simple línea a tierra en la barra “C” con una resistencia de 4 ohm.
Problema Nro. 1.
APLICACIONES DE FALLAS EN DERIVACION (ASIMETRICAS)
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upXG .10.025
20125.0:
upXT .07.030
20105.0:1 upXT .05.0
20
2005.0:2
..25.05.020
510arg upj
jpuS ac
**
*.2
c
c
c
cS
VZ
Z
VVIVS
CALCULO DE VALORES EN P.U.
Se asume que las impedancias son iguales para las tres
secuencias.
8.06.125.05.0
2
jj
VZc
43.632236.02.01.0
20
20
422. jj
Z uLINEAp
![Page 113: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/113.jpg)
6.6 Aplicaciones
DIAGRAMA UNIFILAR EN P.U.
![Page 114: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/114.jpg)
01DV
25.05.08.06.1
01j
jIL
414.10128.1025.00125.1
025.00125.105.025.05.00105.0
jE
jjjjIVV LDC
(Pre falla)
Por thevenin:
CIRCUITO EQUIVALENTE DE SECUENCIA POSITIVA
CALCULO DE LA CORRIENTE Y TENSION DE PRE-FALLA
E
![Page 115: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/115.jpg)
37.01.007.01.02.01.0 jjjjZth
CIRCUITO EQUIVALENTE DE SECUENCIA NEGATIVA
CIRCUITO EQUIVALENTE DE SECUENCIA CERO
![Page 116: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/116.jpg)
9460.09286.0
414.10128.1210
jIII
upjIII .5319.05485.01174.447640.0210
0
0
117.442921.2
345.417781.0
345.417781.0
345.417781.0
*
1
1
111
2
2
aa
aa
I
I
I
c
b
a
CIRCUITO DE SECUENCIA DESDE EL PUNTO DE FALLA
CALCULO DE LAS CORRIENTES DE SECUENCIA EN EL PUNTO
DE FALLA
![Page 117: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/117.jpg)
.35.57720*3
20Amp
Kv
MVAIBASE .117.44353.323,1 AmpIREAL
..095.01985.0117.44764.0*27.01.0000 upjjIZV
117.44764.0*306.0128.0414.10128.1* 111 jIZEV
0744.07792.01 jV
CALCULO DE CORRIENTES EN VALORES REALES
CALCULO DE TENSIONES EN EL PUNTO DE FALLA
1498.02516.0117.44764.0*)307.0128.0(* 222 jjIZV
TENSIONES POR FASE EN VALORES P.U
100.120052.1
392.114961.0
117.44458.0
1498.02516.0
0744.07792.0
095.01985.0
*
1
1
111
2
2
j
j
j
aa
aa
V
V
V
c
b
aVreal Vb=20KV
9.168/√3 KV
19.227/√3KV
21.035/√3 KV
![Page 118: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/118.jpg)
052.1704.0676.0429.0
414.10128.121 j
jII
00 I
21.1462.192j1.219 - -1.82121
2
0 aIIaIII cb
En el sistema anterior considerar una falla bifásica línea a línea
con R=4 ohm.
En la barra C.
Cálculos de las corrientes de Secuencia y por fase en el punto
de falla
0aI
PROBLEMA NRO. 2.
![Page 119: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/119.jpg)
055.0600.0052.1704.0306.01286.0414.10128.11 jjjV
155.0459.0052.1704.037.01.02 jjjV
397.5064.11.0060.121 jVVVa
423.166732.0172.0712.021
2 jaVVaVb
32.168355.0072.0348.02
2
1 jVaaVV aac
Cálculo de tensiones en el punto de falla
00 V
En Valores Reales:
Ia=0 Ib= -Ic= 1265.344 Amp.
Va = 21.288/√3 KV Vb = 14.649/√3 kv Vc = 7.101/√3 KV
![Page 120: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/120.jpg)
Se tiene un pequeño sistema con dos generadores.
Determinar las corrientes por fases en el punto de falla si se presentan los
siguientes tipos de fallas:
A) Falla de 2 fases a tierra con Zf = j0.10 p.u
B) Falla monofásica a tierra con Zf = j0.1 p.u
C) Falla monofásica a tierra sin Zf
D) Falla trifásica a tierra con impedancia de Zf = j0.1 p.u.
A) Si la falla fuera bifásica a tierra con Zf = j0.1
PROBLEMA Nº 3
![Page 121: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/121.jpg)
Secuencia Positiva
Equivalente Thevenin.
![Page 122: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/122.jpg)
Secuencia Negativa.
Equivalente Thevenin.
![Page 123: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/123.jpg)
Secuencia Cero
Equivalente Thevenin
![Page 124: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/124.jpg)
Circuito de secuencia en el punto de falla
![Page 125: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/125.jpg)
28438.3
16038.3
0
222.2
438.1
787.0
1
1
111
2
2
j
j
j
aa
aa
I
I
I
C
B
A
90222.245.0
011
jI
358.0)289.0(90222.201 jVF
90438.1249.0
358.02
jI
90787.0455.0
358.00
jI
Calculo de corrientes de falla
![Page 126: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/126.jpg)
90007.19931.0
01
jIF
0
0
021.3
007.1
007.1
007.1
1
1
111
2
2
j
j
j
j
aa
aa
I
I
I
C
B
A
B) Si la falla fuera monofásica a tierra con impedancia Zf = j0.1
![Page 127: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/127.jpg)
9043.1693.0
01
jIF
0
0
329.4
443.1
443.1
443.1
1
1
111
2
2
j
j
j
j
aa
aa
I
I
I
C
B
A
C) Si la falla fuera monofásica a tierra sin impedancia
![Page 128: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/128.jpg)
90571.2
1.0289.0
01
jjIF
30571.2
150571.2
571.2
0
571.2
0
1
1
111
2
2
j
j
aa
aa
I
I
I
C
B
A
D) Si la falla fuera trifásica a tierra con impedancia Zf=j0.1
![Page 129: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/129.jpg)
6.6 Aplicaciones
Método Programable - Aplicación
El sistema mostrado, tiene los siguientes datos:
ELEMENTO MVA (nominal) KV (nominal) X1 X2 X0
G1 100 25 0.2 0.2 0.05
G2 100 13.8 0.2 0.2 0.05
T1 100 25/230 0.05 0.05 0.05
T2 100 13.8/230 0.05 0.05 0.05
TL12 100 230 0.1 0.1 0.3
TL23 100 230 0.1 0.1 0.3
TL13 100 230 0.1 0.1 0.3
a) Trace los circuitos de secuencia
b) Construya las matrices de secuencia
c) Determine las corrientes y tensiones de falla en todas las barras del sistema,
para una falla trifasica de impedancia cero y una falla línea a tierra
![Page 130: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/130.jpg)
a-1)Red de secuencia positiva
![Page 131: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/131.jpg)
Método Programable - Aplicación
a-3)Red de secuencia cero
a-2)Red de secuencia negativa
![Page 132: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/132.jpg)
b) Construcción de la matriz de secuencia positiva y cero
2.0nZ
25.02.0
2.02.0
2.0
11
11
1
1
jjb
Z
j
Z
Jant
post
ant
ZZZ
ZZZ
Z
35.02.02.0
25.025.02.0
2.02.02.0
21
2
1
jjbjj
j
j
antpost
ZZZZ
Z
ZZ
Z
1.025.0
25.02 22
jjb ZZ
Zj
Modificación 1
Modificación 2
Modificación 2
Método Programable - Aplicación
![Page 133: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/133.jpg)
Método Programable - Aplicación
b
antn
ZZZZZ
Z
Z
Z
ZZ
33333231
33
23
13
40.035.025.02.0
35.035.025.02.0
25.025.025.02.0
2.02.02.02.0
nZ
b
ant
n
ZZZZZZ
Z
Z
Z
Z
Z
Z
3334333231
43
33
23
13
45.035.035.025.02.0
35.040.035.025.02.0
35.035.035.025.02.0
25.025.025.025.02.0
2.02.02.02.02.0
nZ
Modificación 2
Modificación 2
![Page 134: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/134.jpg)
b
ant
n
ZZZZZZZ
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
334544434241
54
44
34
24
14
60.035.040.035.025.02.0
35.045.035.035.025.02.0
40.035.040.035.025.02.0
35.035.035.035.025.02.0
25.025.025.025.025.02.0
2.02.02.02.02.02.0
nZ
Modificación 3
Método Programable - Aplicación
![Page 135: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/135.jpg)
35.040.035.025.02.0
35.0
4.0
35.0
25.0
2.0
60.0
1
45.035.035.025.02.0
35.040.035.025.02.0
35.035.035.025.02.0
25.025.025.025.02.0
2.02.02.02.02.0
nZ
246.0117.0146.0104.0083.0
117.0133.0117.0083.0067.0
146.0117.0146.0104.0083.0
104.0083.0104.0146.0117.0
083.0067.0083.0117.0133.0
nZ
204.0233.0204.0146.0117.0
233.0267.0233.0167.0133.0
204.0233.0204.0146.0117.0
146.0167.0146.0104.0083.0
117.0133.0117.0083.0067.0
45.035.035.025.02.0
35.040.035.025.02.0
35.035.035.025.02.0
25.025.025.025.02.0
2.02.02.02.02.0
nZ
Método Programable - Aplicación
![Page 136: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/136.jpg)
ijjjjbjninji
njni
ji
antn
ZZZZZZZZ
ZZ
ZZ
ZZ
nij
2
552
111
11
284.0142.0034.0042.0042.0034.0
142.0246.0117.0146.0104.0083.0
034.0117.0133.0117.0083.0067.0
042.0146.0117.0146.0104.0083.0
042.0104.0083.0104.0146.0117.0
034.0083.0067.0083.0117.0133.0
nZ
Modificación 4
Método Programable - Aplicación
![Page 137: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/137.jpg)
Método Programable - Aplicación
142.0034.0042.0042.0034.0
142.0
034.0
042.0
042.0
034.0
284.0
1
246.0117.0146.0104.0083.0
117.0133.0117.0083.0067.0
146.0117.0146.0104.0083.0
104.0083.0104.0146.0117.0
083.0067.0083.0117.0133.0
nZ
1750.01000.01250.01250.01000.0
1000.01289.01120.00880.00711.0
1250.01120.01398.01102.00880.0
1250.00880.01102.01398.01120.0
1000.00711.00880.01120.01289.0
nZ
![Page 138: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/138.jpg)
1294.00706.01000.01118.00882.0
0706.01294.01000.00882.01118.0
1000.01000.01750.01250.01250.0
1118.00882.01250.01397.01103.0
0882.01118.01250.01103.01397.0
][ nZ
b-1)MATRIZ DE LA RED DE SECUENCIA POSITIVA (Haciendo las correcciones de numeración de las barras)
![Page 139: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/139.jpg)
1398.00000.00000.00000.00000.0
0000.00955.00477.00159.00795.0
0000.00477.01989.00329.00648.0
0000.00159.00329.00443.00216.0
0000.00795.00648.00216.01079.0
][ 0
nZ
b-2)Matriz de la red de secuencia cero
![Page 140: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/140.jpg)
Aplicaciones c) Determine las corrientes y tensiones de falla en todas las barras del sistema, para una falla trifásica de impedancia cero y una falla línea a
tierra
0
0
907143.5
0
0
*
1294.00706.01000.01118.00882.0
0706.01294.01000.00882.01118.0
1000.01000.01750.01250.01150.0
1118.00882.01250.01397.01103.0
0882.01118.01250.01103.01397.0
01
01
01
01
01
'
5
'
4
'
3
'
2
'
1
V
V
V
V
V
907143.5
901750.00
0101'
33
'
3ZZ
If
C-1)Falla trifásica Zf=0
![Page 141: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/141.jpg)
Aplicaciones
2857.0907143.5901250.001'
1 V
2857.0907143.5901250.001'
2 V
0907143.5901750.001'
3 V
4286.0907143.5901.001'
4 V
304286.0907143.5901.001'
5V
01.0
2857.02857.0'
12
'
2
'
1'
12
jZ
VVI
908570.21.0
02857.0'
13
'
3
'
1'
13jZ
VVI
![Page 142: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/142.jpg)
6.6 Aplicaciones
Aplicaciones
908580.205.0
4286.02857.0'
14
'
4
'
1'
14jZ
VVI
90857.21.0
02857.0'
23
'
3
'
2'
23jZ
VVI
01.0
2857.02857.0'
21
'
1
'
2'
21
jZ
VVI
908580.205.0
4286.02857.0'
25
'
5
'
2'
25jZ
VVI
1208580.205.0
2857.04286.0'
52
'
2
'
5'
52jZ
VVI
.
![Page 143: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/143.jpg)
60857.22.0
14286.0'
50
'
0
'
5'
50jZ
VVI
Aplicaciones
90429.0,150429.0,30429.05_
120286.0,120286.0,0286.02_
120286.0,120286.0,0286.01_
CBA
CBA
CBA
VVVBARRA
VVVBARRA
VVVBARRA
![Page 144: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/144.jpg)
Aplicaciones
01.0
0286.00286.0
12
21'
12
jZ
VVI
A
AAA
90852.205.0
04286.00286.0
14
41'
14jZ
VVI
A
AAA
30852.205.0
1204286.0120286.0
14
41'
14jZ
VVI
B
BBB
150852.205.0
1204286.0120286.0
14
41'
14jZ
VVI
B
BBB
![Page 145: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/145.jpg)
Aplicaciones
fiiiiii
iZZZZ
EI
3021
''
82315.11989.01748.01748.0
010
33
2
33
1
33
''
3 jjjjZZZ
EI
2
3
1
3
0
3 III
0
0
9082315.1
0
0
*
1000.0
1000.0
1750.0
1250.0
1250.0
01
01
01
01
01
'
5
'
4
'
3
'
2
'
1
V
V
V
V
V
C-2)Falla de línea simple a tierra
![Page 146: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/146.jpg)
Aplicaciones
308177.0
308177.0
306809.0
307721.0
307221.0
1
5
1
4
1
3
1
2
1
1
V
V
V
V
V
1801823.0
1801823.0
1803191.0
1802279.0
1802279.0
1823.0
1823.0
3191.0
2279.0
2279.0
2
5
2
4
2
3
2
2
2
1
V
V
V
V
V
0
18008696.0
1803626.0
18005989.0
1801181.0
0
08696.0
3626.0
05989.0
1181.0
0
0
82315.1
0
0
*
0000.0
1477.0
1989.0
0329.0
0648.0
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
V
V
V
V
V
![Page 147: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/147.jpg)
Aplicaciones
909120.005.0
8177.07721.0
14
1
4
1
11
14jZ
VVI
906228.005.0
18008696.01801181.0
14
0
4
0
10
14jZ
VVI
909120.005.0
1801823.01802279.0
14
2
4
2
12
14jZ
VVI
904468.22
14
0
14
1
1414 IIII A
902892.02109120.03309120.0906228.014
BI
902892.03309120.02109120.0906228.014
CI
Corrientes.
![Page 148: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/148.jpg)
Aplicaciones
909120.005.0
8177.07721.0
25
1
5
1
21
25jZ
VVI
901996.105.0
005998.0
25
0
5
0
20
25jZ
VVI
909120.005.0
1801823.01802279.0
25
2
5
2
22
25jZ
VVI
0236.3900236.32
25
0
25
1
2525 jIIII A
90291.025
BI
90291.025
CI
![Page 149: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/149.jpg)
Aplicaciones
909120.005.0
7721.08177.0
52
1
5
1
51
52jZ
VVI
909120.52
0
5
0
50
52Z
VVI
609120.052
2
5
2
52
52Z
VVI
......57.1609120.01209120.002
52
0
52
1
5252 IIII A
![Page 150: Potencias - Cap VII - FALLAS.pdf](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052205/563db80d550346aa9a90183e/html5/thumbnails/150.jpg)
Aplicaciones
04261.01181.02279.07721.00
1
2
1
1
11 VVVV A
25.11494987.01181.01202279.02407721.01
BV
Tensiones