<p style=»text-align: justify;»>La falla simétrica en el sistema de potencia se refiere al tipo de falla que conduce a un cortocircuito de tres fases. Esto puede ser un cortocircuito de tres fases o una falla de tres fases a tierra. En falla simétrica, las corrientes de falla en las fases son simétricas en el sentido de que sus magnitudes son iguales y están igualmente desplazadas por un ángulo de 120°. Así, una falla simétrica puede asumirse como un caso normal pero con alto valor de corriente en las fases.
Consideremos una falla simétrica como se muestra en la figura a continuación.
En la figura anterior, las tres fases, es decir, R, Y y B, están en cortocircuito. Esto se puede suponer ya que las tres líneas están conectadas a una carga conectada en delta con impedancia cero en cada fase. Tomando esta suposición, la corriente en las líneas será simétrica pero de mayor valor. El valor de la corriente de falla, es decir, IR, IY e IB en dicha falla solo estará limitado por la impedancia de la fuente, así como por la impedancia de la línea hasta el punto de falla.
Bueno, podemos analizar tal falla asumiendo que es una sola fase ya que la condición en otras dos fases es similar.
Las fallas simétricas en el sistema de energía son muy raras y rara vez ocurren. Pero aún así, el estudio de la falla simétrica es importante ya que es una falla severa e impone un alto deber en el interruptor y el equipo.
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Cálculo de corriente de falla simétrica
Cuando se produce un cortocircuito en cualquier punto del sistema, la corriente de cortocircuito está limitada por la impedancia del sistema hasta el punto de falla. Supongamos una falla como se muestra a continuación.
En la figura anterior, la impedancia hasta el punto de falla es la suma de la impedancia del Generador, el Transformador y la Línea. Por lo tanto, necesitamos calcular la impedancia de cada elemento del sistema hasta la ubicación de la falla. Como cada elemento del sistema tiene una clasificación de kVA diferente, por lo tanto, la impedancia por unidad o porcentaje se calcula asumiendo la clasificación de kVA adecuada como valor base. Lea Valor por unidad para una mejor comprensión.
Si el valor de la impedancia por unidad o porcentaje hasta el punto de falla es X %, entonces la corriente de cortocircuito Isc se da como
Icc = (V / X %)
Pero porcentaje de impedancia X % = 100x( IX / V)
Por lo tanto,
Icc = I (100 / % X)
donde I = corriente a plena carga
Por ejemplo, si el porcentaje de impedancia hasta el punto de falla es del 10 % y la corriente a plena carga es de 40 A, la corriente de cortocircuito será [40 x (100 / 10)] = 400 A.
Ejemplo: Considere la siguiente figura y calcule la corriente de falla simétrica considerando un cortocircuito trifásico en la terminal HV del transformador. Los valores de impedancia se mencionan en la figura.
Solución:
Como necesitamos calcular la corriente de cortocircuito en el terminal HV del transformador, primero debemos calcular la impedancia total del sistema hasta el terminal HV del transformador. Pero para encontrar el porcentaje de impedancia, necesitamos seleccionar una clasificación de kVA base. Bueno, elegimos 1000 kVA como valor base ya que el cálculo con 1000 es bastante más fácil.
% de impedancia del generador en kVA base = (10/2500)x1000
= 4 %
% de impedancia del transformador en la base kVA = (5 / 1000)x1000
= 5 %
Así impedancia total hasta el punto de falla = (5 + 4) %
= 9 %
Ahora necesitamos encontrar la corriente a plena carga en los kVA base en el lado HV del transformador.
Corriente a plena carga I = 1000 / (1.732 x66)
= 8,75 A
Por lo tanto,
Corriente de cortocircuito Isc = 8,75x(100 / 9)
= 97,2 A
Cálculo de kVA de Cortocircuito
El producto de la tensión normal y la corriente de cortocircuito en el punto de falla se expresa en kVA de cortocircuito aunque la tensión en el punto de falla se reduzca a un valor muy bajo (idealmente cero).
Dejar
V = Voltaje normal del sistema
I = corriente a plena carga
% X = % de impedancia hasta el punto de falla
Entonces corriente de cortocircuito Isc = Ix(100 / %X)
Por lo tanto,
Cortocircuito por fase VA = V x Isc
= VIx(100 / %X)
Cortocircuito trifásico kVA
= 3 VIsc / 1000
= (3VI / 1000) x (100/%X)
= (KVA base) / (Porcentaje de impedancia)
Por lo tanto, los kVA de cortocircuito trifásicos se obtienen dividiendo los kVA base por el porcentaje de impedancia.