análisis de cortocircuito del cantón chone

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

I T 2013-2014

ESTUDIO DE

CORTOCIRCUITO DEL

SISTEMA ELECTRICO DE

CHONE CALCULO EN LAS PROTECCIONES DEL SISTEMA

ELECTRICO DE CHONE

VICENTE VARAS AGUILERA

- 2 -

ESCUELA SUPERIOR

POLITECNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA ELCTRICA Y

COMPUTACIN

SISTEMAS DE POTENCIA II

PROYECTO: ESTUDIO DE CORTOCIRCUITO

DEL SISTEMA CHONE

INTEGRANTE:

VICENTE VARAS AGUILERA

PARALELO:1

PROFESOR: ING. JOS LAYANA

- 3 -

Tabla de contenido

1.-ANTECEDENTES ..................................................................................................................... 4

2.-OBJETIVOS ................................................................................................................................ 5

3.-INFORMACION BASICA ................................................................................................ 6

3.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA ............................................................................................... 6

3.2 CARACTERISTICAS DEL SISTEMA ..................................................................................... 8

4.- ANALISIS DE FALLAS DEL SITEMA DE POTENCIA .............................. 11

4.1 OBTENCION DE LA CORRIENTE DE FALLA TRIFASICA ........................................... 13

4.2 OBTENCION DE LA CORRIENTE DE FALLA MONOFASICA ................................... 25

4.3 ANALISIS DE DATOS ............................................................................................................ 27

5.- CAPACIDAD MOMENTANEA POR BARRA ............................................... 28

5.1 ANALISIS DE FALLA TRIFASICA ....................................................................................... 28

6.- CAPACIDAD DE INTERRUPCION ........................................................................ 32

6.1 ANALISIS DE FALLA TRIFASICA ....................................................................................... 32

7.- RECURSOS DEL PROYECTO ..................................................................................... 35

8.- CONCLUSIONES ................................................................................................................. 36

8.1 ANALISIS DE CORRIENTES DE FALLA TRIFASICAS................................................... 36

8.2 ANALISIS DE CORRIENTES DE FALLA MONOFASICA ............................................. 37

9.- RECOMENDACIONES .................................................................................................... 37

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1.-ANTECEDENTES

El anlisis de Sistemas Elctricos de Potencia (SEP) generalmente involucra la determinacin de

voltajes y corrientes para ciertas condiciones de operacin. Usualmente los clculos requeridos se

organizan de tal forma que es posible inferir el comportamiento de ciertas variables para propsitos

determinados.

El anlisis de fallas (corto circuito) en SEP de Chone se realiza para la determinacin de los flujos de

corrientes bajo condiciones de falla. La informacin obtenida del anlisis de fallas se utiliza para

determinar:

La capacidad y caractersticas del equipo de proteccin (interruptores y fusibles).

La coordinacin de las protecciones del SEP.

La evolucin (crecimiento) de un sistema de potencia usualmente ocasiona un incremento en la

magnitud de las corrientes de falla, por lo que se debe verificar que las capacidades de interrupcin

momentnea y nominal, de los equipos nuevos y existentes son adecuadas para la nueva realidad

del SEP.

Por esta razn se est realizando un estudio de cortocircuito, para saber y conocer si las

protecciones actuales del sistema, me garantizan que en caso de haber alguna falla, el despeje

inmediato de esta, como ya se sabe las protecciones elctricas son los dispositivos que tienen como

principal finalidad la de detectar condiciones anormales en la operacin de un sistema elctrico de

potencia y tomar en forma automtica las medidas que se requieran para restablecer la operacin

normal.

En el caso de fallas en equipos elctricos, el objetivo ser retirarlos del servicio y, en el caso de fallas

en un sistema elctrico, ser necesario aislar el sector que produce la anormalidad para garantizar

la vida del elemento o dispositivo. Durante la operacin normal de los sistemas elctricos, las

acciones estn entregadas a personas o equipos automticos que se encargan de desempear su

funcin dentro de lmites determinados. En cambio, las protecciones no son requeridas cuando el

Sistema Elctrico Potencia est funcionando normalmente, pero deben estar disponibles

inmediatamente para manejar condiciones intolerables para el sistema y evitar daos mayores o

paralizaciones no deseadas.

- 5 -

2.-OBJETIVOS

1. Desarrollar un estudio de cortocircuito que sirva para determinar las corrientes transientes y

subtransientes de falla con la finalidad de determinar las caractersticas de los equipos de proteccin en el sistema elctrico de Chone.

1.1 Determinar la necesidad de hacer un estudio de cortocircuito para obtener los

equipos de proteccin para el sistema elctrico de Chone.

1.2 Precisar las capacidades de los equipos de proteccin de acuerdo a las necesidades

del sistema elctrico de Chone.

1.3 Disear un sistema totalmente confiable que permita mantener al sistema elctrico

de Chone actuando de manera segura ante cualquier disturbio.

2. A travs de este proyecto se pretende comparar y mejorar los equipos de proteccin actuales

del sistema elctrico de Chone, garantizando un adecuado funcionamiento de dichas

protecciones ante cualquier disturbio.

2.1 Levantamiento de la informacin de las capacidades actuales de los equipos de

proteccin.

2.2 Estudiar el diseo del sistema elctrico de Chone actual con el fin de definir los

cambios necesarios para poder adaptarlo a las necesidades actuales.

2.3 Realizar un presupuesto estimado para las etapas de levantamiento, diseo y

ejecucin del proyecto de estudio de cortocircuito del sistema elctrico de Chone.

- 6 -

3.-INFORMACION BASICA

3.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA

De acuerdo a la siguiente Fig. 1, tenemos la descripcin detallada de las lneas usadas para este

estudio de cortocircuito que van desde la resistencia y reactancia de secuencia positiva, negativa y

cero, hasta la longitud de la lnea..

Desde Subestacin

Hasta Subestacin

Voltaje Nominal

[kV]

Corriente Nominal

[kA]

C.C [kA]

Tipo de Conductor

Calibre X'

[Ohm/km] R' (20C) [Ohm/km]

R0' [Ohm/km]

X0' [Ohm/km]

Longitud [Km]

Chone_2 Tosagua 69 0,34 16,1 Penguin/ACSR 4/0 0,4758 0,2769 0,5465 1,8232 19,73

Chone_1 Chone

TRANS. 69

0,46 20,3 Partridge/ACSR

266,8 MCM 0,4565

0,2175 0,3441 1,2401 4,67

Chone_2 Chone

TRANS. 69

0,46 20,3 Partridge/ACSR

266,8 MCM 0,4565

0,2175 0,3441 1,2401 4,67

Tosagua San Vicente 69 0,46 20,3 Partridge/ACSR 266,8 MCM 0,4565 0,2175 0,3441 1,2401 34,9

Fig. 1 Tabla de lneas de transmisin del SEP de Chone.

Para realizar el clculo se ha escogido una base de 80MVA y 69kV para pasar los valores en p.u, ya que la

herramienta que se va a utilizar requiere dichos valores en p.u.

Como podemos observar en el sistema elctrico de Chone tenemos como partes principales del

sistema elctrico.

Una alimentadora que reparte las lneas de transmisin a Tosagua y Chone; cuyo agente es

Hidronacin, a un nivel de tensin de 230kV, dicho voltaje llega a la subestacin de Chone

Transelectric, la cual posee un trasformador de potencia de 80/90/100 MVA, el cual reduce la

tensin a 69kV y de ah las reparte a las alimentadoras antes nombradas.

Las subestaciones que tiene nuestro SEP de Chone son:

S/E CHONE TRAFO 1

S/E CHONE TRAFO 2

S/E CHONE SAN VICENTE

S/E CHONE TOSAGUA

Cada una de estas posee sus respectivos parmetros, tales como:

S/E CHONE TRAFO 1: Una barra de entrada de 69kV, su respectivo pararrayo, su seccionador de

lnea, un interruptor automtico SF6 ABB- Capacidad 1200A y 72.5 kV-interrupcin 40kA, un rel de

proteccin para sobre-corriente 100/5-ABB-SPAJ 140C, un transformador de potencia de

10/12.5MVA-conexin estrella aterizado-delta-69kV/13.8kV-Dyn1- Z=7.37%,interruptor automtico

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retirable E.I.B-capacidad:800A y 24kV-interrupcion:20kA,un rel de proteccin para sobre-corriente

600/5-ABB-SPAJ 140C, una barra de salida de 13.8kV en la cual se conectan 3 alimentadoras de

carga 1,2,3 las cuales son: alimentadora 1.-un rel de proteccin para sobre-corriente 300/5-ABB-

SPAJ 140C,interruptor automtico retirable E.I.B-capacidad:800A y 24kV-interrupcion:20kA,

alimentadora 2.-un rel de proteccin para sobre-corriente 200/5-ABB-SPAJ 140C,interruptor

automtico retirable E.I.B-capacidad:800A y 24kV-interrupcion:20kA, alimentadora 3.-un rel de

proteccin para sobre-corriente 200/5-ABB-SPAJ 140C,interruptor automtico retirable E.I.B-

capacidad:800A y 24kV-interrupcion:20kA.

S/E CHONE TRAFO 2: Una barra de entrada de 69kV,fusible de potencia-trifsico 3*30E, un

interruptor automtico SF6 E.I.B cuyas caractersticas son: interrupcin 31.5kA-capacidad:2500A y

100Kv, su respectivo pararrayo, un transformador de potencia de 10/12.5MVA-conexin estrella

aterizado-delta-69kV/13.8kV-Dyn1- Z=9.4%, otro pararrayos, interruptor automtico SF6 Crompton

greaves-capacidad:1250A y 36kV-interrupcion:40kA, una barra de salida de 13.8kV en la cual se

conectan 2 alimentadoras de carga 1,2 las cuales son: alimentadora 1.-un reconectadorautomtico

siemens 3AD-interrupcion;12.5kA-capacidad:630A y 15.5kV,un rel de proteccin para sobre-

corriente 800:1-modelo TSR22422 SIEMENS, un seccionador monopolar-interrupcion:12.5kA-

Capacidad:600A y 15.5kV, alimentadora 2.-un reconectador automtico siemens 3AD-

interrupcion;12.5kA-capacidad:630 y 15.5kV,un rel de proteccin para sobre-corriente 800:1-

modelo TSR22422 SIEMENS, un seccionador monopolar-interrupcion:12.5kA-Capacidad:600A y

15.5kV.

S/E SAN VICENTE: Una barra de entrada de 69kV,un pararrayos, un seccionador puesta a tierra tipo

70-GVE-tensin nominal:72.5kV-interrupcin: 20kA, un seccionador tipo 70-GLA-20-Capacidad:600

y 72.5kV-interrupcin: 20kA, un interruptor automtico SF6 cuyas caractersticas son: interrupcin

20kA-capacidad:600A y 72.5Kv, un transformador de potencia de 5MVA-conexin delta-estrella

aterizado-69kV/13.8kV-Dy1- Z=6.93%-en paralelo a este se encuentra un rel 87 tipo GEC,

interruptor automtico retirablevaco tipo 10-VRP-25B-capacidad:600A y 13.8kV-interrupcion:18kA,

un rel de proteccin 300/5 modelo Mitsubishi CO-81-D,una barra de salida de 13.8kV en la cual se

conectan 4 alimentadoras de carga 1,2,3,4 las cuales son: alimentadora 1.-interruptor automtico

retirable vaco tipo 10-VRP-25B-capacidad:600A y 13.8kV-interrupcion:18kA, un rel de proteccin

300/5 modelo Mitsubishi CO-91-D,un pararrayos, alimentadora 2.-interruptor automtico retirable

vaco tipo 10-VRP-25B-capacidad:600A y 13.8kV-interrupcion:18kA, un rel de proteccin 300/5

modelo Mitsubishi CO-91-D,un pararrayos, alimentadora 3 (vacia).- interruptor automtico retirable

vaco tipo 10-VRP-25B-capacidad:600A y 13.8kV-interrupcion:18kA, un rel de proteccin 300/5

modelo Mitsubishi CO-91-D, alimentadora 4.- interruptor automtico retirable vaco tipo 10-VRP-

25B-capacidad:600A y 13.8kV-interrupcion:18kA, un rel de proteccin 100/5 modelo Mitsubishi

CO-91-D.

S/E SAN TOSAGUA: Una barra de entrada de 69kV, un seccionador tipo 70-GLA-20-capacidad:600A

y 72.5kV-interrupcin: 20kA, un rel de proteccin de 150/5 modelo mitsubichi CR-91-D, un

interruptor automtico SF6 cuyas caractersticas son: interrupcin 20kA-capacidad:600A y 72.5Kv,

un seccionador tipo 70-GLA-20-Capacidad:600A y 72.5kV-interrupcin: 20kA,un seccionador puesta

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a tierra tipo 70-GVE-tensin nominal:72.5kV-interrupcin:20kA, un pararrayos,un transformador de

potencia de 5-6.25MVA-conexin delta-estrella aterizado-69kV/13.8kV-Dy1- Z=7.68%,un

reconectador automtico ETR-interrupcion;12.5kA-capacidad:630Ay 12.5kV,un rel de proteccin

para sobre-corriente 500:1-modelo ENTEC ETR300, un seccionador monopolar-capacidad:600A y

15.5kV-interrupcion:12.5kV,una barra de salida de 13.8kV, con su respectivo pararrayosen la cual se

conectan 3 alimentadoras de carga 1,2,3 las cuales son: alimentadora 1.-un reconectador

automtico siemens 3AD-interrupcion;12.5kA-capacidad:630A y 15.5kV,un rel de proteccin para

sobre-corriente 800:1-modelo TSR22422 SIEMENS, un fusible seccionador, alimentadora 2.-un

reconectador automtico siemens 3AD-interrupcion;12.5kA-capacidad:630A y 15.5kV,un rel de

proteccin para sobre-corriente 800:1-modelo TSR22422 SIEMENS, un seccionador de lnea,

alimentadora 3.- un reconectador automtico siemens 3AD-interrupcion;12.5kA-capacidad:630A y

15.5kV,un rel de proteccin para sobre-corriente 800:1-modelo TSR22422 SIEMENS, un fusible

seccionador.

Nuestro SEP de Chone cuenta con 4 subestaciones y un total de 10 Barras que van en niveles de

voltajes desde 13.8 kV, 69 kV hasta 230 kV, adems tenemos 5 Transformadores de potencia, de los

cuales 4 corresponden a las subestaciones del SEP antes mencionado y 1 a la alimentacin del

sistema elctrico de Chone.

Vemos que existen 4 lneas de transmisin que lleva la energa de la alimentacin del sistema hacia

las subestaciones antes mencionadas.

En este proyecto se realizar el anlisis de cortocircuito y el respectivo clculo de las protecciones

elctricas requeridas para resguardar los elementos del sistema elctrico de Chone.

Una parte fundamental para realizar una correcta calibracin y coordinacin de las protecciones

elctricas en un Sistema Elctrico de Potencia, es el anlisis de cortocircuitos en la condicin de

demanda mxima, ya que de esa manera se obtienen las corrientes mximas de cortocircuito que

se pueden presentar y que deben ser interrumpidas para proteger el SEP de algn dao mayor..

La capacidad de cortocircuito en un punto del sistema de potencia es la corriente de falla expresada

en MVA, al voltaje nominal de la barra de falla. Se lo conoce como MVAcc.

3.2 CARACTERISTICAS DEL SISTEMA.

Como se haba mencionado anteriormente el sistema consta de 10 barras y 4 subestaciones, la

barra 1 es la barra de oscilacin del sistema y donde est conectado el generador, dicho generador

representa el sistema que viene desde Hidronacin; obteniendo los datos de cortocircuito del

sistema se simulo un generador de entrada el cual est a los 230kV del sistema.

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Despus tenemos un transformador de potencia el cual reduce el nivel de voltaje de 230kV a 69 kV,

para as distribuirlo a las respectivas subestaciones del sistema elctrico de Chone, en cada

subestacin esta un transformador de potencia que de acuerdo a la demanda de la carga varia su

capacidad.

Los datos de las lneas se encuentran en valores en p.u, en una base de 80 MVA.

Entonces simulando el SEP de Chone en la herramienta Power World, se tiene la siguiente Fig. 2,

como se aprecia la simulacin an no se la ha ejecutado solo se muestra el esquema del SEP.

Fig. 2 SEP de Chone simulado en Power World.

Las caractersticas de los elementos se muestran a continuacin:

GENERADOR:

Generador en barra Chone Trans:

TRANSFORMADORES:

Transformador entre barras (Chone Trans--Chone Trans 2) :

Transformador entre barras (Chone 1--Chone 1 sub) :

- 10 -

Transformador entre barras (Chone 2--Chone 2 sub) :

Transformador entre barras (San VicenteSan Vicente sub) :

Transformador entre barras (San VicenteSan Vicente sub) :

Transformador entre barras (TosaguaTosagua sub) :

LINEAS DE TRANSMISION:

Lnea entre barras (Chone Trans 2Chone 1):

Lnea entre barras (Chone Trans 2Chone 2):

Lnea entre barras (Chone 2Tosagua):

Lnea entre barras (TosaguaSan Vicente):

- 11 -

DEMANDAS:

Demanda instalada en barra Chone 1 sub.

Demanda instalada en barra Chone 2 sub.

Demanda instalada en barra San Vicente sub.

Demanda instalada en barra Tosagua sub.

4.- ANALISIS DE FALLA EN EL SISTEMA DE POTENCIA

Para nuestro caso analizaremos una falla trifsica en cada una de las 4 barras que tenemos en el

sistema, para ello necesitamos determinar la matriz de cortocircuito con ello nos permitir encontrar el

nivel de corriente presente en cada barra y de esta manera tener una nocin de que tipo de proteccin

se debe colocar en cada barra del sistema.

Determinamos la Zcc a travs de herramientas como Matlab y Power world.

Utilizando el siguiente algoritmo en matlab, se genera la matriz de admitancia y la de impedancia la cual

ser comparada con la matriz de admitancia que genera power world.

clear all y = zeros(10,10); Ybarra = zeros(10,10);

%impedancias de lineas y transformadores y(1,2) = 1 /(0.0 + 0.1i); y(2,3) = 1 /(0.017067 + 0.035822i); y(2,5) = 1 /(0.011221 + 0.032251i); y(3,4) = 1 /(0.0 + 0.0737i); y(5,6) = 1 /(0.0 + 0.0941i); y(5,9) = 1 /(0.091833 + 0.157806i); y(7,8) = 1 /(0.0 + 0.0693i); y(7,9) = 1 /(0.127842 + 0.267999i); y(9,10) = 1 /(0.0 + 0.0768i); for j=1:10 for k=1:10

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if j~=k if y(j,k)~= 0 y(k,j) = y(j,k); end end end end

% reactancia de las generadoras y(1,1)= 1/(0.12i); for j=1:10 for k=1:10 if j~=k Ybarra(j,k) = -y(j,k); else for l =1: 10 Ybarra(j,j) = y(j,l) + Ybarra(j,j); end end end end

disp('La matriz Y barra es :'); disp(Ybarra); disp('La matriz Z barra es :'); Zbarra = inv(Ybarra); disp(Zbarra);

A continuacin en la Tabla 1 y Tabla 2, se presenta la matriz de admitancia del sistema y su

correspondiente matriz de impedancia de corto circuito.

N-.

Bus 1 Bus 2 Bus 3 Bus 4 Bus 5 Bus 6 Bus 7 Bus 8 Bus 9 Bus 10

1 0,00 - j16,67 -0,00 + j10,00

2 -0,00 + j10 20,46 - j60,41 -10,84 + j22,75 -9,62 + j27,66

3 -10,84 + j22,75 10,84 - j36,32 -0,00 + j13,57

4 -0,00 + j13,57 0,07 - j13,57

5 -9,62 + j27,66 12,38 - j43,02 -0,00 + j10,63 -2,75 + j4,73

6 -0,00 + j10,63 0,06 - j10,63

7 1,45 - j17,47 -0,00 + j14,43 -1,45 + j3,04

8 -0,00 + j14,43 0,03 - j14,43

9 -2,75 + j4,73 -1,45 + j3,04 4,20 - j20,79 -0,00 + j13,02

10 -0,00 + j13,02 0,03 - j13,02

Tabla 1 Matriz de admitancia de secuencia positiva del SEP de Chone.

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N. Bus 1 Bus 2 Bus 3 Bus 4 Bus 5 Bus 6 Bus 7 Bus 8 Bus 9 Bus 10

1 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12 0 + j0.12

2 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22

3 0 + j0.12 0 + j0.22 0,0171 + j0,2558

0,0171 + j0,2558

0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22

4 0 + j0.12 0 + j0.22 0,0171 + j0,2558

0,0171 + j0,3295

0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22

5 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

6 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,3464

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

7 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,2369 + j0,6781

0,2369 + j0,6781

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

8 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,2369 + j0,6781

0,369 + j0,7474

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

9 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

10 0 + j0.12 0 + j0.22 0 + j0.22 0 + j0.22 0,0112 + j0,2523

0,0112 + j0,2523

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4101

0,1031 + j0,4869

Tabla 2 Matriz de impedancia de secuencia positiva del SEP de Chone.

Como se puede ver Matlab y Power world son herramientas muy poderosas a la hora de obtener ya sea

la matriz de admitancia la matriz de impedancia del circuito, debido a que realizar los clculos de estos

mediante la ley de ohm, divisor de corriente o voltaje, resulta ser muy tedioso.

4.1 OBTENCION DE LAS CORRIENTE DE FALLAS TRIFASICAS

Ahora como se tiene la matriz de impedancia se procede a realizar las fallas trifsicas en las barras del

sistema obteniendo lo siguiente:

Para el clculo de las corrientes de las fallas trifsicas el voltaje de pre-falla Vpf toma un valor de 1 con

ngulo de 0 grados en p.u. y tomamos para la falla en cada barra su respectivo Z equivalente.

- 14 -

Se hallan los valores de las Corrientes de falla en p.u. y amperios.

Las corrientes bases respectivas del sistema son:

Por lo tanto se tiene:

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Falla en la barra Chone Trans (barra 1 a 230kV).

El voltaje en las barras durante la falla es:

Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A

Phase Ang A

Phase Ang B

Phase Ang C

1 Chone Trans 0 0 0 0 2 Chone trans 2 0,00001 0 0 0 3 Chone 1 0,00001 0 0 0 4 Chone 1 sub 0,00001 0 0 0 5 Chone 2 0,00001 0 0 0 6 Chone 2 sub 0,00001 0 0 0 7 San Vicente 0,00003 0 0 0 8 San Vicente

sub 0,00003 0 0 0

9 Tosagua 0,00002 0 0 0 10 Tosagua sub 0,00002 0 0 0

Tabla 3. Voltajes en las barras durante la falla en la barra 1.

Corrientes en las lneas durante la falla:

Fault Data - Lines

From Number

From Name

To Number

To Name Phase Cur A From

Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 0,05 0,02

2 Chone trans 2

3 Chone 1 0 0

2 Chone trans 2

5 Chone 2 0,05 0,05

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 0 0 5 Chone 2 6 Chone 2 sub 0 0 5 Chone 2 9 Tosagua 0,05 0,05 7 San

Vicente 8 San Vicente

sub 0 0

9 Tosagua 7 San Vicente 0,03 0,03 9 Tosagua 10 Tosagua sub 0 0

Tabla 4 Corrientes en las lneas durante la falla en la barra 1.

Corriente en el generador durante la falla:

Fault Data - Generators

Number of Bus Name of Bus Phase Cur A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 1673,48 -90 150 30

Tabla 5 Corriente en el generador durante la falla en la barra 1.

- 16 -

Falla en la barra Chone Trans 2 (barra 2 a 69kV).


Fault Data - Buses


Phase Ang A

Phase Ang B

Phase Ang C

1 Chone Trans 0,40052 1,64 -118,36 121,64 2 Chone trans 2 0 0 0 0 3 Chone 1 0 0 0 0 4 Chone 1 sub 0 0 0 0 5 Chone 2 0 0 0 0 6 Chone 2 sub 0 0 0 0 7 San Vicente 0,00002 0 0 0 8 San Vicente

sub 0,00002 0 0 0


Tabla 6 Voltajes en las barras durante la falla en la barra 2.


Fault Data - Lines

From Number

From Name To Number


Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 3351,31 1005,39

2 Chone trans 2

3 Chone 1 0 0

2 Chone trans 2

5 Chone 2 0,05 0,05

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 0 0 5 Chone 2 6 Chone 2 sub 0 0 5 Chone 2 9 Tosagua 0,05 0,05 7 San Vicente 8 San Vicente

sub 0 0


Tabla 7 corrientes en las lneas durante la falla en la barra 2.



Number of Bus Name of Bus Phase Cur A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 1003,67 -91,09 148,91 28,91

Tabla 8 Corriente en el generador durante la falla en la barra 2

- 17 -

Falla en la barra Chone 1 (barra 3 a 69kV).


Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,47847 -2,14 -122,14 117,86 2 Chone trans 2 0,13853 -20,65 -140,65 99,35 3 Chone 1 0 0 0 0 4 Chone 1 sub 0 0 0 0 5 Chone 2 0,13834 -20,87 -140,87 99,13 6 Chone 2 sub 0,13833 -21,21 -141,21 98,79 7 San Vicente 0,13697 -21,94 -141,94 98,06 8 San Vicente

sub 0,13697 -22,08 -142,08 97,92

9 Tosagua 0,13758 -21,41 -141,41 98,59 10 Tosagua sub 0,13758 -21,52 -141,52 98,48



Fault Data - Lines

From Number

From Name

To Number To Name Phase Cur A From

Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 2927,55 878,26

2 Chone trans 2

3 Chone 1 2921,27 2921,27

2 Chone trans 2

5 Chone 2 14,17 14,17

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 0 0 5 Chone 2 6 Chone 2 sub 7,32 36,6 5 Chone 2 9 Tosagua 6,85 6,85 7 San Vicente 8 San Vicente

sub 4 20,01

9 Tosagua 7 San Vicente 3,98 3,98 9 Tosagua 10 Tosagua sub 2,89 14,43

Tabla 10 Corrientes en las lieas durante la falla en la barra 3




Tabla 11 Corriente en el generador durante la falla en la barra 3

- 18 -

Falla en la barra Chone 1 sub (barra 4 a 13.8kV).


Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,58446 -0,47 -120,47 119,53 2 Chone trans 2 0,308 -5,04 -125,04 114,96 3 Chone 1 0,20479 3,82 -116,18 123,82 4 Chone 1 sub 0 0 0 0 5 Chone 2 0,30756 -5,27 -125,27 114,73 6 Chone 2 sub 0,30756 -5,61 -125,61 114,39 7 San Vicente 0,30449 -6,33 -126,33 113,67 8 San Vicente

sub 0,30449 -6,47 -126,47 113,53

9 Tosagua 0,30586 -5,8 -125,8 114,2 10 Tosagua sub 0,30586 -5,91 -125,91 114,09



Fault Data - Lines

From Number

From Name To Number To Name Phase Cur A From

Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 2330,52 699,16

2 Chone trans 2

3 Chone 1 2325,02 2325,02

2 Chone trans 2

5 Chone 2 31,56 31,56

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 2325,03 11625,13

5 Chone 2 6 Chone 2 sub 16,27 81,37

5 Chone 2 9 Tosagua 15,29 15,29

7 San Vicente 8 San Vicente sub

8,9 44,49

9 Tosagua 7 San Vicente 8,88 8,88

9 Tosagua 10 Tosagua sub 6,42 32,08

Tabla 13 Corrientes en las lieas durante la falla en la barra 4.



Number of Bus Name of Bus

Phase Cur A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C

1 Chone Trans 695,47 -89,34 150,66 30,66 Tabla 14 Corriente en el generador durante la falla en la barra 4.

- 19 -



Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C

1 Chone Trans 0,4704 -0,95 -120,95 119,05

2 Chone trans 2 0,12097 -15,38 -135,38 104,62

3 Chone 1 0,12083 -15,52 -135,52 104,48 4 Chone 1 sub 0,12083 -15,81 -135,81 104,19 5 Chone 2 0 0 0 0

6 Chone 2 sub 0 0 0 0 7 San Vicente 0,00002 0 0 0

8 San Vicente sub 0,00002 0 0 0




Fault Data - Lines

From Number


Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 2966,53 889,96

2 Chone trans 2

3 Chone 1 6,9 6,9

2 Chone trans 2

5 Chone 2 2964,21 2964,21

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 6,9 34,48 5 Chone 2 6 Chone 2 sub 0 0 5 Chone 2 9 Tosagua 0,05 0,05 7 San Vicente 8 San Vicente

sub 0 0







- 20 -



Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,60259 0,34 -119,66 120,34 2 Chone trans 2 0,33729 -2,22 -122,22 117,78 3 Chone 1 0,33689 -2,36 -122,36 117,64 4 Chone 1 sub 0,33689 -2,64 -122,64 117,36 5 Chone 2 0,25012 2,77 -117,23 122,77 6 Chone 2 sub 0 0 0 0 7 San Vicente 0,24762 1,71 -118,29 121,71 8 San Vicente sub 0,24762 1,57 -118,43 121,57 9 Tosagua 0,24873 2,24 -117,76 122,24

10 Tosagua sub 0,24873 2,13 -117,87 122,13 Tabla 18 Voltajes en las barras durante la falla en la barra 6.


Fault Data - Lines

From Number

From Name To Number To Name Phase Cur A From Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 2226,25 667,87

2 Chone trans 2

3 Chone 1 19,23 19,23

2 Chone trans 2

5 Chone 2 2224,24 2224,24

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 19,23 96,15 5 Chone 2 6 Chone 2 sub 2224,05 11120,24 5 Chone 2 9 Tosagua 12,43 12,43 7 San Vicente 8 San Vicente sub 7,24 36,18 9 Tosagua 7 San Vicente 7,23 7,23 9 Tosagua 10 Tosagua sub 5,22 26,09






- 21 -

Falla en la barra San Vicente (barra 7 a 69kV).


Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,80962 -3,42 -123,42 116,58 2 Chone trans 2 0,68694 -8,33 -128,33 111,67 3 Chone 1 0,68613 -8,47 -128,47 111,53 4 Chone 1 sub 0,68613 -8,76 -128,76 111,24 5 Chone 2 0,64114 -8,99 -128,99 111,01 6 Chone 2 sub 0,64113 -9,34 -129,34 110,66 7 San Vicente 0 0 0 0 8 San Vicente sub 0 0 0 0 9 Tosagua 0,3968 -7,35 -127,35 112,65

10 Tosagua sub 0,3968 -7,46 -127,46 112,54



Fault Data - Lines

From Number


Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 1157,39 347,22

2 Chone trans 2

3 Chone 1 39,16 39,16

2 Chone trans 2

5 Chone 2 1138,01 1138,01

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 39,17 195,83 5 Chone 2 6 Chone 2 sub 33,92 169,61 5 Chone 2 9 Tosagua 1121,76 1121,76 7 San Vicente 8 San Vicente

sub 0 0


Tabla 22 Corrientes en las barras durante la falla en la barra 7.





- 22 -

Falla en la barra San Vicente sub (barra 8 a 13.8kV).


Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,82338 -2,71 -122,71 117,29 2 Chone trans 2 0,70849 -6,81 -126,81 113,19 3 Chone 1 0,70766 -6,95 -126,95 113,05 4 Chone 1 sub 0,70765 -7,24 -127,24 112,76 5 Chone 2 0,66609 -7,22 -127,22 112,78 6 Chone 2 sub 0,66608 -7,56 -127,56 112,44 7 San Vicente 0,08511 16,55 -103,45 136,55 8 San Vicente sub 0 0 0 0 9 Tosagua 0,44297 -4,21 -124,21 115,79

10 Tosagua sub 0,44297 -4,32 -124,32 115,68 Tabla 24 Voltajes en las barras durante la falla en la barra 8.


Fault Data - Lines

From Number


Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 1064,37 319,31

2 Chone trans 2

3 Chone 1 40,39 40,39

2 Chone trans 2

5 Chone 2 1046,02 1046,02


sub 1027,57 5137,86







- 23 -

Falla en la barra Tosagua (barra 9 a 69kV).


Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,68023 -5,04 -125,04 114,96 2 Chone trans 2 0,47704 -14,39 -134,39 105,61 3 Chone 1 0,47648 -14,53 -134,53 105,47 4 Chone 1 sub 0,47647 -14,82 -134,82 105,18 5 Chone 2 0,4026 -16,22 -136,22 103,78 6 Chone 2 sub 0,40259 -16,56 -136,56 103,44 7 San Vicente 0,00001 0 0 0 8 San Vicente sub 0,00001 0 0 0 9 Tosagua 0 0 0 0

10 Tosagua sub 0 0 0 0 Tabla 27 Voltajes en las barras durante la falla en la barra 9.


Fault Data - Lines

From Number


Phase Cur A To

2 Chone trans 2

1 Chone Trans 1869,43 560,83

2 Chone trans 2

3 Chone 1 27,2 27,2

2 Chone trans 2

5 Chone 2 1855,95 1855,95


sub 0 0







- 24 -

Falla en la barra Tosagua sub (barra 10 a 13.8kV).


Fault Data - Buses

Number Name Phase Volt A Phase Ang A Phase Ang B Phase Ang C 1 Chone Trans 0,72253 -3,18 -123,18 116,82 2 Chone trans 2 0,54195 -9,11 -129,11 110,89 3 Chone 1 0,54131 -9,25 -129,25 110,75 4 Chone 1 sub 0,54131 -9,54 -129,54 110,46 5 Chone 2 0,47701 -9,48 -129,48 110,52 6 Chone 2 sub 0,477 -9,82 -129,82 110,18 7 San Vicente 0,14472 11,25 -108,75 131,25 8 San Vicente sub 0,14472 11,11 -108,89 131,11 9 Tosagua 0,14537 11,79 -108,21 131,79

10 Tosagua sub 0 0 0 0 Tabla 30 Voltajes en las barras durante la falla en la barra 10.


Fault Data - Lines

From Number From Name To Number To Name Phase Cur A From Phase Cur A To

2 Chone trans 2 1 Chone Trans 1605,3 481,59

2 Chone trans 2 3 Chone 1 30,9 30,9

2 Chone trans 2 5 Chone 2 1593,31 1593,31

3 Chone 1 4 Chone 1 sub 30,9 154,49

5 Chone 2 6 Chone 2 sub 25,24 126,19

5 Chone 2 9 Tosagua 1583,78 1583,78

7 San Vicente 8 San Vicente sub 4,23 21,14

9 Tosagua 7 San Vicente 4,22 4,22

9 Tosagua 10 Tosagua sub 1583,78 7918,89






- 25 -

4.2 OBTENSION DE CORRIENTES DE FALLA DE UNA FASE A TIERRA

Se observa que las conexiones de los transformadores estn en estrella aterrizado-delta, en dicha

conexin si ocurre una falla de una fase a tierra en la barra 2 o cualquiera de las que quedan aisladas del

circuito, en la Fig. 3 se observa que el circuito se secuencia cero no est conectado a los otros circuitos

por lo que las corrientes de secuencia son iguales a cero y por lo tanto la corriente de falla tambin ser

igual a cero, es por tal razn que este tipo de conexiones no es muy habitual verlas, entonces el

problema de este tipo de conexin genera lo siguiente:

Es posible que no se vea la falla y se produzca un sobre voltaje en las fases no falladas en un valor de

1.73 veces su voltaje nominal.

A continuacin tenemos los valores respectivos que nos da el simulador y un modelo del diagrama con

una fase a tierra en la barra Chone Trans (Barra 1) tal como se muestra en la Fig. 3:

Fig. 3 Diagrama de impedancias de secuencia positiva, negativa y cero, para una falla monofsica en la barra 1.

- 26 -



Fault Data - Buses


Phase Volt B

Phase Volt C

Phase Ang A

Phase Ang B

Phase Ang C

1 Chone Trans 0 1,73205 1,73205 0 -150 150 2 Chone trans 2 0,99959 0,99959 0,99959 -1,09 -121,09 118,91 3 Chone 1 0,99841 0,99841 0,99841 -1,23 -121,23 118,77 4 Chone 1 sub 0,9984 0,9984 0,9984 -1,52 -121,52 118,48 5 Chone 2 0,99816 0,99816 0,99816 -1,32 -121,32 118,68 6 Chone 2 sub 0,99814 0,99814 0,99814 -1,66 -121,66 118,34 7 San Vicente 0,98814 0,98814 0,98814 -2,39 -122,39 117,61 8 San Vicente

sub 0,98814 0,98813 0,98814 -2,53 -122,53 117,47

9 Tosagua 0,99261 0,99261 0,99261 -1,85 -121,85 118,15 10 Tosagua sub 0,9926 0,9926 0,9926 -1,96 -121,96 118,04

Tabla 33 Voltajes en las barras durante la falla monofasica en la barra 1.


Fault Data - Lines

From Number

From Name


Phase Cur B From

Phase Cur A To

Phase Cur B To

2 Chone trans 2

Chone Trans 159,47 159,47 47,84 47,84

2 Chone trans 2

Chone 1 56,99 56,99 56,99 56,99

2 Chone trans 2

Chone 2 102,48 102,48 102,48 102,48

3 Chone 1 Chone 1 sub 56,99 56,99 284,95 284,95 5 Chone 2 Chone 2 sub 52,81 52,81 264,06 264,06 5 Chone 2 Tosagua 49,67 49,67 49,67 49,67 7 San

Vicente San Vicente sub

28,87 28,87 144,37 144,37

9 Tosagua San Vicente 28,86 28,86 28,86 28,86 9 Tosagua Tosagua sub 20,82 20,82 104,11 104,11




Number of Bus

Name of Bus

Phase Cur A

Phase Cur B

Phase Cur C

Phase Ang A

Phase Ang B

Phase Ang C

1 Chone Trans

47,85 47,85 47,85 -1,81 -121,81 118,19


- 27 -

4.3 ANALISIS DE DATOS.

Para realizar estas simulaciones se aprendi a manejar el programa power world, dibujando el sistema

elctrico de Chone en dicho programa, se lo ejecuto, se compar la matriz de admitancia que daba el

programa con el algoritmo que se realiz en matlab en el cual coincidan muy bien y se procede a sacar

la matriz de impedancia del sistema, tambin se verifico adems que los voltajes en las barras estaban

dentro de los rangos permitidos el valor ms minino de cada de voltaje en las barras fue de 0.9881 p.u,

como se aprecia en la Fig. 4, una vez pasado esto, se procede a realizar el anlisis de falla en el

programa, en el cual se seleccion primero falla de 3 fases balanceadas, realizando primero el clculo

terico de la corriente de falla y despus viendo la simulacin la cual daba valores muy cercanos a los

obtenidos anteriormente.

As se realiz el mismo clculo para cada barra del sistema elctrico de Chone, simulando una falla en

cada barra del sistema

Como se puede apreciar en los clculos realizados, las simulaciones hechas en Power World se acercan

mucho a os valores hallados con las formulas respectivas, dichos valores en amperios me permitirn

saber la capacidad de corriente que maneja cada barra y en base a este dato determinar el dispositivo

de proteccin.

En cuanto a las fallas asimtricas vemos que existe un inconveniente a la hora de halla y simular dichas

fallas, debido a la configuracin del circuito el cual deja en el aire el circuito de secuencia cero y por

ende no es posible calcular la corriente de falla monofsica a tierra, dichos valores irreales se aprecian

en la Tabla 34 ya que los valores de corriente son demasiados bajos para ser valores de corriente de

falla.

En cambio en los valores de voltaje se aprecia el sobre voltaje en las barras no falladas cuyo valor era

1.73 veces su voltaje nominal, tal como se muestra en la Tabla 33.

Fig. 4 Valores de voltajes en la barras del sistema elctrico de Chone.

- 28 -

5.- CAPACIDAD MOMENTANEA POR BARRA

Como anteriormente ya se ha calculado las respectivas corrientes de fallas segn sea el caso, se procede

a calcular la corriente y capacidad momentnea, para lo cual se debe saber lo siguiente:

m Voltaje de la barra

1.6 >15 KV

1.5 4KV-15KV

1.25

- 29 -


( )


( )


( )

- 30 -


( )


( )


( )

- 31 -


( )


( )

- 32 -

6.- CAPACIDAD DE INTERRUPCION POR BARRA

Como anteriormente se ha calculado las respectivas corrientes de fallas segn sea el caso, se procede a

calcular la corriente y capacidad de interrupcin, para lo cual se debe saber lo siguiente:

k Tiempo (ciclos)

1.4 2 1.2 3 1.1 5 1.0 > 8

Tabla 37 Constantes para corrientes de interrupcin.

Como el factor k depende del tiempo de interrupcin del circuito, se tomar un tiempo de 3 ciclos lo que

corresponde a un k=1.2.

6.1 Analizando la falla trifsica:


( )

Falla en la barra Chone Trans 2 (barra 2 a 69kV).

( )


( )

- 33 -


( )


( )


( )


( )


( )

- 34 -


( )


( )

- 35 -

7. - RECURSOS DEL PROYECTO

La gestin de costo del proyecto consta de varios segmentos, costos de administracin, costos de

equipo de trabajo, costos de movilizacin, equipos para hacer el trabajo, costos de ejecucin del

trabajo.

Los costos de administracin son los que estn destinados al control del proyecto en este caso solo

se tomar en cuenta los costos de mano de obra de los ingenieros a cargo del proyecto y del

supervisor del proyecto, porque inicialmente el proyecto contempla un estudio de cortocircuito.

Los costos de equipos son los representados por la compra de materiales, y servicios necesarios para la ejecucin del proyecto, en este caso se han tomado en cuenta los equipos de seguridad, los accesorios para los instrumentos de medicin, los cables adicionales que se deben emplear, as como los costos de transporte y gastos de oficina.

El ltimo elemento lo constituyen los costos por ejecucin. Estos se han reunido en el concepto de grupo de trabajo, que aglomera al grupo de tcnicos especializados y ayudantes necesarios para la labor de medicin y determinacin de los sistemas de proteccin a emplear,

En todos estos rubros se han considerado los salarios y los costos del grupo de trabajo.

RECURSOS CLASIFICACION DEL PROYECTO

Ingeniero Servicio

Supervisor Servicio

Grupo de trabajo Servicio

Trabajos de oficina Costo

Movilizacin Costo

Accesorios, Seguridad Material

Cables Material

Tabla 38 Recursos empleados en los clculos de costo.

De lo anterior se desprende la tabla de costos que se presenta en el valor proyectado del trabajo

que asciende a los 60,000 dlares, lo cual se considera bastante aceptable el costo referente al

proyecto.

- 36 -

RECURSO CLASIFICACION PROYECTO

COSTO BASE COSTO HORA EXTRA

Ingeniero Servicio $ 50/hora (por persona) $ 75/hora

Supervisor Servicio $ 35/hora $ 55/hora

Grupo de trabajo Servicio $ 15/hora(por persona) $ 20/hora

Trabajos de Oficina Costo $ 3,000

Movilizacin Costo $ 5,000

Accesorios, Seguridad Material $ 5,000

Cables Material $ 1,000

Tabla 39 Detalle para el recurso del proyecto.

8.- CONCLUSIONES

De lo anterior se puede concluir que:

8.1 ANLISIS DE CORRIENTES DE FALLAS TRIFASICAS

Se verifico los valores reales con los valores simulados gracias a la ayuda de la herramienta

adecuada como lo es Power World.

El valor de corriente de falla en la barra 1 no ser tomado en cuenta a la hora de calcular el

dispositivo de proteccin, debido a que se simulo un generador a un voltaje de 230 kV, con

los respectivos datos de cortocircuito de la lnea, para as poder sacar los valores de

corrientes de falla en el sistema en el cual se est trabajando.

De los datos obtenidos para la corriente de falla, vemos los valores ms altos cuando la falla

ocurre en las barras 4 y 6 con 10.14 y 9.65 respectivamente.

De lo anterior habr que tomar las debidas precauciones para proteger los equipos si as el

sistema lo requiera

De acuerdo a los datos obtenidos, se comparara estos con las protecciones actuales del

sistema para as poder determinar si an estos dispositivos estn cumpliendo con su funcin

principal.

- 37 -

8.2 ANALISIS DE CORRIENTES DE FALLA MONOFASICA

De acuerdo a la configuracin en las conexiones de los trasformadores de potencia del

sistema elctrico de Chone, la falla monofsica no se la pudo obtener, debido a que en el

diagrama de secuencia cero de acuerdo a la conexin de estos no exista una corriente de

retorno la cual me ayude a determinar la corriente de falla en la barra respectiva, pero esto

no significa que no existe la corriente de falla, los circuitos de secuencia es un artificio

matemtico para determinar la corriente de falla monofsica, pero el circuito simulado

respondi con los voltajes en las lneas tal como se aprecia en la Tabla 33, se aprecia el valor

de voltaje en la fase A el cual corresponde a cero, debido a que esta fase tuvo una falla a

tierra y en cuanto a las fases B y C se obtuvo 1,73205 p.u los cual indica el desbalance en las

lneas cuando ocurre una falla.

9.- RECOMENDACIONES

De acuerdo a los datos obtenidos se recomienda que:

Habr que de alguna manera determinar la corriente de falla monofsica del sistema

elctrico de Chone, debido a que este tipo de falla es la que produce ms dao, ya que es la

ms elevada en magnitud que todas las dems.

Habr que revisar si los generadores que aportan al sistema completo estn debidamente

aterrizados con una reactancia, para as igualar la corriente de falla monofsica a la

corriente de falla trifsica.

análisis de cortocircuito del cantón chone

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