corto circuito

SHORT CIRCUIT

SHORT CIRCUIT

Definición de CortocircuitoDefinición de Cortocircuito

Conexión accidental o intencional, de relativa baja Conexión accidental o intencional, de relativa baja resistencia o impedancia, en dos o más puntos en un resistencia o impedancia, en dos o más puntos en un circuito, que están normalmente a diferente tensión.circuito, que están normalmente a diferente tensión.

¿Cómo es la Corriente de Cortocircuito?¿Cómo es la Corriente de Cortocircuito?

R+jX

E Redt=0

( ) ( ) ( )dt

tdiLtiRtsenE ⋅+⋅=+⋅⋅⋅ φω2

SHORT CIRCUIT

¿Cómo es la Corriente de Cortocircuito? (cont.)¿Cómo es la Corriente de Cortocircuito? (cont.)

Al resolver la ecuación diferencial la corriente de Al resolver la ecuación diferencial la corriente de cortocircuito es:cortocircuito es:

( ) ( ) RX

t

ektsenXREti

⋅−

⋅+−+⋅⋅+

⋅=

ω

θφω22

2

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 +=

SHORT CIRCUIT

Fuentes de CortocircuitoFuentes de Cortocircuito

Las corrientes que fluyen durante un cortocircuito provienen Las corrientes que fluyen durante un cortocircuito provienen de las máquinas eléctricas (Generadores, Motores, de las máquinas eléctricas (Generadores, Motores, ““UtilitiesUtilities”).”).

La corriente de falla desde cada máquina eléctrica es La corriente de falla desde cada máquina eléctrica es limitada por la impedancia de la máquina, y la impedancia limitada por la impedancia de la máquina, y la impedancia entre la máquina y el cortocircuito.entre la máquina y el cortocircuito.

Las corrientes de falla generalmente no dependen de la Las corrientes de falla generalmente no dependen de la carga carga prepre--falla de la máquina.falla de la máquina.

SHORT CIRCUIT

Fuentes de Cortocircuito (cont.)Fuentes de Cortocircuito (cont.)

La impedancia de la máquina es un valor complejo y La impedancia de la máquina es un valor complejo y variable con el tiempo. Para los cálculos de los niveles de variable con el tiempo. Para los cálculos de los niveles de cortocircuito se han establecido tres valores distintos de cortocircuito se han establecido tres valores distintos de reactancia:reactancia:

XdXd” ” Reactancia Reactancia subtransitoriasubtransitoria..XdXd’ ’ Reactancia transitoria.Reactancia transitoria.XdXd Reactancia sincrónica.Reactancia sincrónica.

SHORT CIRCUIT

Fuentes de Cortocircuito (cont.)Fuentes de Cortocircuito (cont.)

Para los generadores sincrónicos, los fabricantes presentan Para los generadores sincrónicos, los fabricantes presentan dos tipos de reactancias:dos tipos de reactancias:

XdvXdv” ” A tensión nominal, saturada, más pequeña.A tensión nominal, saturada, más pequeña.XdiXdi” ” A corriente nominal, no saturada, más grande.A corriente nominal, no saturada, más grande.

Para calcular el nivel de cortocircuito se utiliza Para calcular el nivel de cortocircuito se utiliza XdvXdv”, como ”, como un valor conservador.un valor conservador.

SHORT CIRCUIT

Objetivos de los Estudios de CortocircuitoObjetivos de los Estudios de Cortocircuito

Los objetivos de los Estudios de Cortocircuito son:Los objetivos de los Estudios de Cortocircuito son:

Determinar Determinar correctamente los elementos de correctamente los elementos de protección a instalar (interruptores, fusibles, etc.).protección a instalar (interruptores, fusibles, etc.).

Determinar los esfuerzos térmicos y dinámicos que Determinar los esfuerzos térmicos y dinámicos que deben soportar cada uno de los componentes deben soportar cada uno de los componentes ubicados en una instalación eléctrica (conductores, ubicados en una instalación eléctrica (conductores, switchgearswitchgear, MCC, etc.)., MCC, etc.).

Coordinar las distintas protecciones eléctricas Coordinar las distintas protecciones eléctricas instaladas (fusibles, interruptores, instaladas (fusibles, interruptores, relésrelés, etc.)., etc.).

SHORT CIRCUIT

SHORT CIRCUIT

Short Circuit Study CaseShort Circuit Study Case

NORMA ANSI

3-Phase Device Duty

3-Phase (30 Cycles)

LG, LL, LLG & 3-Phase (½ cycle)

LG, LL, LLG & 3-Phase (1.5-4 cycles)

LG, LL, LLG & 3-Phase (30 cycles)

Arc Flash

Opciones de Presentación

Alarma

Reportes

NORMA IEC

3-Phase Device Duty

LG, LL, LLG & 3-Phase Faults

3-Phase Faults (Transient SC)

Arc Flash

Opciones de Presentación

Alarma

Reportes

Gráficos (IEC 363)

SHORT CIRCUIT

Norma ANSINorma ANSI

SHORT CIRCUIT

Norma ANSI (cont.)Norma ANSI (cont.)

Los niveles de cortocircuito según la Norma ANSI/IEEE se Los niveles de cortocircuito según la Norma ANSI/IEEE se calculan como sigue a continuación:calculan como sigue a continuación:

Se coloca una fuente de tensión equivalente en el punto de Se coloca una fuente de tensión equivalente en el punto de falla, que es igual a la tensión falla, que es igual a la tensión prepre--falla en ese punto, falla en ese punto, reemplazando todas las fuentes de tensión tanto externas reemplazando todas las fuentes de tensión tanto externas como internas.como internas.

Todas las máquinas son representadas por su impedancia Todas las máquinas son representadas por su impedancia interna.interna.

Las Las capacitanciascapacitancias de las líneas y las cargas estáticas no se de las líneas y las cargas estáticas no se consideran.consideran.

SHORT CIRCUIT


Los Los TAP’sTAP’s de los transformadores se pueden seleccionar en de los transformadores se pueden seleccionar en su su posición nominal o en una determinada posición, a fin de posición nominal o en una determinada posición, a fin de ajustar la impedancia de los transformadores.ajustar la impedancia de los transformadores.

Las impedancias del sistema se asumen que son trifásicas Las impedancias del sistema se asumen que son trifásicas balanceadas.balanceadas.

Se utiliza el método de las componentes simétricas para el Se utiliza el método de las componentes simétricas para el cálculo de las fallas cálculo de las fallas desbalanceadasdesbalanceadas..

SHORT CIRCUIT


Se consideran tres redes de impedancias distintas a fin de Se consideran tres redes de impedancias distintas a fin de calcular los niveles de cortocircuito momentáneos, de calcular los niveles de cortocircuito momentáneos, de interrupción y de régimen permanente, cuyos valores se interrupción y de régimen permanente, cuyos valores se comparan con las capacidades de diferentes equipos de comparan con las capacidades de diferentes equipos de protección. Estas redes son: Red de ½ ciclo (red protección. Estas redes son: Red de ½ ciclo (red subtransitoriasubtransitoria), red de 1.5), red de 1.5--4 ciclos (red transitoria) y red de 4 ciclos (red transitoria) y red de 30 ciclos (red de régimen permanente). 30 ciclos (red de régimen permanente).

A fin de calcular el radio X/R, la Norma ANSI/IEEE A fin de calcular el radio X/R, la Norma ANSI/IEEE recomienda el uso de redes separadas para R y X. Este valor recomienda el uso de redes separadas para R y X. Este valor usualmente es mayor que el calculado mediante una red de usualmente es mayor que el calculado mediante una red de impedancias complejas (R+impedancias complejas (R+jXjX).).

SHORT CIRCUIT


En la práctica, la Norma ANSI/IEEE considera la tensión En la práctica, la Norma ANSI/IEEE considera la tensión prepre--falla como la tensión nominal del sistema (1.0 falla como la tensión nominal del sistema (1.0 pupu como la como la tensión tensión prepre--falla para cada barra del sistema).falla para cada barra del sistema).

SHORT CIRCUIT

Infinity1.5 Xd”Xd”> 1000 HP @ 1800 rpm or less

Infinity1.5 Xd”Xd”> 250 HP @ 3600 rpm

Infinity3.0 Xd”1.2 Xd”All other = 50 HP

Infinity

1.5 Xd”

Xd”

0.75 Xd’

Xd”

Xd”

X”

1.5-4 CICLOS

1.67 Xd”

Xd”

Xd”

0.75 Xd’

Xd”

Xd”

X”

½ CICLO

Xd’Hydro-generator with amortisseur winding

Xd’Turbo generator

InfinityCondenser

InfinitySynchronous motor

Induction Machine

Infinity< 50 HP

Xd’Hydro-generator without amortisseur winding

X”Utility

30 CICLOSEQUIPO

Infinity1.5 Xd”Xd”> 1000 HP @ 1800 rpm or less

Infinity1.5 Xd”Xd”> 250 HP @ 3600 rpm

Infinity3.0 Xd”1.2 Xd”All other = 50 HP

Infinity

1.5 Xd”

Xd”

0.75 Xd’

Xd”

Xd”

X”

1.5-4 CICLOS

1.67 Xd”

Xd”

Xd”

0.75 Xd’

Xd”

Xd”

X”

½ CICLO

Xd’Hydro-generator with amortisseur winding

Xd’Turbo generator

InfinityCondenser

InfinitySynchronous motor

Induction Machine

Infinity< 50 HP

Xd’Hydro-generator without amortisseur winding

X”Utility

30 CICLOSEQUIPO


ENTRADA DE DATOS DE LOS EQUIPOS PARA EL CÁLCULO DE LOS NIVELES DE CORTOCIRCUITO

SHORT CIRCUIT

ENTRADA DE DATOS DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓNPARA LA VERIFICACIÓN DE LOS NIVELES DE CORTOCIRCUITO


N/A

N/A

N/A

N/A

Interrupting capability

1.5-4 CICLOS

Instantaneous settings

Bus bracing



Closing and latching capability

½ CICLO

N/AFuse

N/ALV circuit breaker

Overcurrent settingsRelay

N/ASwitchgear and MCC

N/AHV circuit breaker

30 CICLOSDISPOSITIVO

N/A

N/A

N/A

N/A


1.5-4 CICLOS

Instantaneous settings

Bus bracing



Closing and latching capability

½ CICLO

N/AFuse

N/ALV circuit breaker

Overcurrent settingsRelay

N/ASwitchgear and MCC

N/AHV circuit breaker

30 CICLOSDISPOSITIVO

SHORT CIRCUIT

Norma IECNorma IEC

SHORT CIRCUIT

Norma IEC (cont.)Norma IEC (cont.)

La Norma IEC clasifica las corrientes de cortocircuito de acuerdLa Norma IEC clasifica las corrientes de cortocircuito de acuerdo o a:a:

Su magnitud (máxima o mínima). Las corrientes máximas de Su magnitud (máxima o mínima). Las corrientes máximas de cortocircuito determinan las capacidades de los dispositivos. cortocircuito determinan las capacidades de los dispositivos. Las corrientes mínimas se utilizan para el ajuste de los Las corrientes mínimas se utilizan para el ajuste de los equipos de protección.equipos de protección.

La distancia del generador al punto de falla (lejos o cerca). La distancia del generador al punto de falla (lejos o cerca). Cuando el generador se encuentra cerca del punto de falla, Cuando el generador se encuentra cerca del punto de falla, se modela el decaimiento de la componente AC en el cálculo. se modela el decaimiento de la componente AC en el cálculo. Cuando el generador se encuentra lejos del punto de falla, no Cuando el generador se encuentra lejos del punto de falla, no se modela el decaimiento de la componente AC en el cálculo.se modela el decaimiento de la componente AC en el cálculo.

SHORT CIRCUIT


SHORT CIRCUIT


Los niveles de cortocircuito según la Norma IEC se calculan Los niveles de cortocircuito según la Norma IEC se calculan como sigue a continuación:como sigue a continuación:

Se coloca una fuente de tensión equivalente en el punto de Se coloca una fuente de tensión equivalente en el punto de falla, que reemplaza todas las fuentes de tensión.falla, que reemplaza todas las fuentes de tensión.

Se aplica un factor de tensión “c” para ajustar el valor de la Se aplica un factor de tensión “c” para ajustar el valor de la fuente de tensión equivalente, a fin de calcular la corriente fuente de tensión equivalente, a fin de calcular la corriente máxima y mínima.máxima y mínima.

Todas las máquinas son representadas por su impedancia Todas las máquinas son representadas por su impedancia interna.interna.

SHORT CIRCUIT


Las Las capacitanciascapacitancias de las líneas y las cargas estáticas se de las líneas y las cargas estáticas se desprecian, excepto para el cálculo de la secuencia cero.desprecian, excepto para el cálculo de la secuencia cero.

Los Los TAP’sTAP’s de los transformadores se asumen en su posición de los transformadores se asumen en su posición nominal.nominal.

Las impedancias del sistema se asumen trifásicas Las impedancias del sistema se asumen trifásicas balanceadas y se utiliza el método de las componentes balanceadas y se utiliza el método de las componentes simétricas para el cálculo de las fallas simétricas para el cálculo de las fallas desbalanceadasdesbalanceadas..

Los cálculos consideran la distancia eléctrica desde el punto Los cálculos consideran la distancia eléctrica desde el punto de falla hasta el generador sincrónico.de falla hasta el generador sincrónico.

SHORT CIRCUIT


Para los generadores que se encuentran lejos del punto de Para los generadores que se encuentran lejos del punto de falla, los cálculos asumen que el valor en régimen falla, los cálculos asumen que el valor en régimen permanente de la corriente de cortocircuito es igual a la permanente de la corriente de cortocircuito es igual a la corriente de cortocircuito simétrica inicial. Para estos corriente de cortocircuito simétrica inicial. Para estos generadores se cumple: generadores se cumple: IkIk = = IbIb = = I”kI”k

Para los generadores que se encuentran cerca del punto de Para los generadores que se encuentran cerca del punto de falla, los cálculos contemplan las componentes DC y AC. falla, los cálculos contemplan las componentes DC y AC. Sólo la componente DC decae a cero. Para estos Sólo la componente DC decae a cero. Para estos generadores se cumple: generadores se cumple: IkIk < < IbIb < < I”kI”k

SHORT CIRCUIT

ENTRADA DE DATOS DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓNPARA LA VERIFICACIÓN DE LOS NIVELES DE CORTOCIRCUITO


ipBracing peakHV Bus (>1000 V)

Ib,symmIb,asymm (*)

Ib,asymmBreakingFuse

Idc (*)

ipMakingLV circuit breaker

Ib,symmBreaking

Ib,asymmIb,asymm (*)

ipMakingMV circuit breaker

Ib,symmAC Breaking


ipBracing peakLV Bus (<1000 V)

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

CAPACIDAD DEL DISPOSITIVO

DISPOSITIVO

ipBracing peakHV Bus (>1000 V)

Ib,symmIb,asymm (*)

Ib,asymmBreakingFuse

Idc (*)

ipMakingLV circuit breaker

Ib,symmBreaking


ipMakingMV circuit breaker

Ib,symmAC Breaking


ipBracing peakLV Bus (<1000 V)

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

CAPACIDAD DEL DISPOSITIVO

DISPOSITIVO

(*) Esta capacidad del dispositivo la calcula el ETAP.

SHORT CIRCUIT

Short Circuit Study Case (cont.)Short Circuit Study Case (cont.)

SHORT CIRCUIT


- Adjust Base kV: La tensión base de la barra se calcula a partir del rango de tensión del transformador y la selección del TAP.

- Use Nominal Tap: La tensión base de la barra se calcula a partir del rango de tensión del transformador. No se ajusta la impedancia del transformador y no se toma en cuenta la selección del TAP.

- Cable/OL Heater: Incluye la impedancia del alimentador del equipo y de la sobrecarga de los “heaters” para el cálculo del nivel de cortocircuito.

SHORT CIRCUIT


- Motor Status: Todos los motores en operación “continua” e “intermitente” se consideran para el cálculo del nivel de cortocircuito. No se consideran los motores en operación “spare”.

- Loading Category: Todos los motores con carga, en el “loading category” se consideran para el cálculo del nivel de cortocircuito. No se consideran los motores con cero carga.

- Both: No se consideran los motores en operación “spare” ni los motores con cero carga en el “loading category”, para el cálculo del nivel de cortocircuito.

SHORT CIRCUIT


SHORT CIRCUIT


- Fixed Prefault Voltage: Permite especificar un mismo valor de tensión pre-falla para todas las barras del sistema, que puede estar en porcentaje de la tensión nominal o de la tensión base.

- Variable Prefault Voltage: Utiliza la tensión pre-falla definida en el editor de cada una de las barras. Se puede correr un Flujo de Carga y actualizar estos valores de tensión.

- Fixed: ETAP utiliza el mismo valor de X/R (Xd”/Ra) para la red de ½ ciclo y 1.5-4 ciclos.

- Variable: ETAP utiliza X/R y la reactancia subtransitoria (Xd”) para calcular la resistencia de armadura (Ra). Siendo Ra igual para la red de ½ y 1.5-4 ciclos. La Norma ANSI/IEEE no considera X/R variable.

SHORT CIRCUIT


El ETAP permite al El ETAP permite al usuario ajustar las usuario ajustar las impedancias de los impedancias de los diferentes elementos del diferentes elementos del sistema eléctrico según sistema eléctrico según su tolerancia y corrección su tolerancia y corrección por temperatura (para por temperatura (para mayor información ver mayor información ver Estudios de Flujo de Estudios de Flujo de Carga).Carga).

SHORT CIRCUIT


El ETAP permite al El ETAP permite al usuario desplegar de usuario desplegar de forma automática en el forma automática en el diagrama diagrama unifilarunifilar, si algún , si algún elemento del sistema elemento del sistema eléctrico excede su valor eléctrico excede su valor crítico o marginal.crítico o marginal.

corto circuito

Documents