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7/29/2019 Parte I c-Clculo de cortocircuitos_2
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2010
Autores: M.Sc. Alfredo E. Gonzlez Dign.
M.Sc. Davel Borges Vasconcellos.
UC
FACULTAD DE ELECTROMECANICA
DEPARTAMENTO DE ELCTRICA
CURSOProtecciones Industriales.
PARTE I. CALCULO DE CORTOCIRCUITOS.
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Temticas: Clculo de
corrientes de cortocircuitos
Introduccin
Aportes al cortocircuito.
Tipos de cortocircuitos.
Ejemplo prctico del clculo de un
cortocircuito.
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Definicin.
Cortocircuito: Se pueden agrupar bajo elnombre de cortocircuito a todos los defectos quesean organizados por el contacto entre s, de losconductores o entre los conductores y tierra.
En la gran mayora de los casos, este contactono es metlico (uniones directas), si no que seorigina a travs de un arco elctrico, lo cual seaprecia ms fcilmente en las instalaciones dealta tensin.
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El cortocircuito es una de las mayores
preocupaciones, para el responsable o
proyectista de la instalacin, por lasconsecuencias catastrficas que pueden teneral ocurrir o porque condiciona la tecnologa aadoptar y consigo el coste de la instalacin a
la hora de realizar el proyecto.Por lo que es necesario conocer el valor de las
intensidades de cortocircuito.
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Sistema elctrico
Estado estable
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Sistema elctrico
Cortocircuito
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Aportes al cortocircuito
Generadores
Motores sincrnicos
Motores de induccin oasincrnicos
Capacitores
Aportan al
cortocircuito
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Aportes al cortocircuito
Generadores: son mquinas elctricas movidas por unmotor primario. Al ocurrir la falla la velocidad de la
mquina motriz no se ve afectada prcticamente por lo
que el generador seguir contribuyendo hasta que el
interruptor abra.
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Aportes al cortocircuito
Motores sincrnicos: La construccin de un motorsincrnico es similar a la de un generador, la diferenciaesta en que el motor sincrnico esta concebido paraconsumir energa elctrica y convertirla en mecnica y el
generador para entregarla
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Aportes al cortocircuito Motor de induccin o asincrnicos: Prcticamente es el mismo
principio que el motor sincrnico, la diferencia esta en que el de
induccin no posee devanado de corriente directa en el rotor para
su excitacin, quien crea el flujo magntico que junto al movimiento
del rotor induce la FEM necesaria para que trabaje como
generador es el magnetismo remanente que existe en el rotor, el
cual no puede hacerse cero instantneamente.
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Aportes al cortocircuito
Capacitores: Se tienen en cuenta cuando el banco esconsiderable (sistemas industriales grandes) y
contribuyen debido a la energa almacenada en las
placas del capacitor.
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Clculo del cortocircuitoSistema elctrico
El diagrama unifilar tiene que transformarse en un diagrama de impedancias
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Clculo del cortocircuitoConsideraciones a tener en cuenta.
- La corriente magnetizarte de un transformador es generalmenteinsignificante comparada la corriente a plena carga.
- La resistencia para los clculos de fallas se omiten porque X>>R Enlneas de trasporte.
- No se incluyen las impedancias limitadoras de corrientes (entre el neutrodel generador y tierra) porque en condiciones de equilibrio no circulacorriente por los neutros.
- Las cargas, si aportan se incluyen.
- Se omiten las cargas estticas como las capacidades de las lneas detransporte
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Corrientes de cortocircuito.
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Componentes de lacorriente de cortocircuito.
Reactancia subtransitoria
Reactancia transitoria
Reactancia permanente
Componente unidireccional
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Tipos de cortocircuito.(5%).
L3
L2
L1
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Tipos de cortocircuito.(10 %).
L3
L2L1
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Tipos de cortocircuito.(20 %).
L3
L2L1
LN
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(65%).
Tipos de cortocircuito.
L3
LN
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Circuito equivalente.
)(22
XRZcc
Zs Impedancia de la carga
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Cortocircuitos.Existen varios mtodos para calcular la corriente de
cortocircuito.
1. Poderes de corte (cierre de los interruptores).
2. En el clculo de la resistencia trmica de conductores.
3. Grados de precisin (Estudios de estabilidad).
4. Otros estudios (seleccin de dispositivos de proteccin).
Todo depende del objetivo del calculo.
softwares
tablas
manuales
ECODIAL
CORTOCAD
PCX
Mtodo de por unidad.
Mtodo de las antenas.
Clculos prcticos
Ej l d l l d
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Ejemplo de calculo decorriente de cortocircuito.
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Diagrama de impedancia.
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Impedancias del circuito.
kVAcc
kVX
S
22
1.1 SS XR 1.0
N
N
T
kVA
TAPkVRR 10%22
N
N
T
kVA
TAPkVXX
10%22
LrRcc LxXc
c
La razn R/X para la reactancia del sistema entre 0.1 y 0.3
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Datos necesarios:
kVAcc=350
R=1.93 %
X=3.46 %
V1=22 kV
V2= 0.38 kV
SN=100 kVA
Sistemas
Transformador
r= /m
x= /m
Conductores
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Ejemplo de tablas de impedancias para
transformadores (catlogos de fabricantes)
- Para transformadores de 20 kV/ 380 V
S (KVA) 2000 1600 1250 1000 800 630 400 315 200 100
X ()*10-3 5.4 5.9 6.8 7.7 8.6 9.9 15 19 30 58
R ()*10-3 0.9 1.1 1.5 1.9 2.5 2.6 4.6 6.4 11 28
Algunos fabricantes dan la resistencia en
- Para transformadores de 22 kV/ 380 V
S (KVA) 100X (%) 3.46
R (%) 1.93
Algunos fabricantes dan la resistencia en %
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Resistencia, Reactancia e Impedancia aproximada para conductores de hasta 600 V
SeccinAWG/MCM
Tres simples conductores Un cable con tres conductores
R X Z R X Z
AWG 14 0.3135 0.00765 0.3135 0.3135 0.00468 0.31352
AWG 12 0.1972 0.00710 0.1972 0.1972 0.00456 0.19720AWG 10 0.1240 0.00687 0.1240 0.1240 0.00448 0.12410
AWG 8 0.0779 0.00638 0.0782 0.0779 0.00427 0.07460
AWG 6 0.0498 0.00598 0.0500 0.0493 0.00391 0.04899
AWG 4 0.0318 0.00551 0.0322 0.0312 0.00362 0.03140
AWG 2 0.0203 0.00513 0.0209 0.0197 0.00344 0.02000
AWG 1 0.0163 0.00500 0.0171 0.0157 0.00342 0.01606
AWG 0 0.0131 0.00495 0.0140 0.0125 0.00340 0.01296
AWG 00 0.0106 0.00490 0.0117 0.0100 0.00336 0.01054
AWG 000 0.0086 0.00486 0.00986 0.00800 0.00333 0.00866
AWG 0000 0.0070 0.00482 0.00850 0.00640 0.00327 0.00721
MCM 250 0.00608 0.00480 0.00778 0.00547 0.00322 0.00632
MCM 300 0.00520 0.00474 0.00704 0.00460 0.00316 0.00557
MCM 350 0.00461 0.00469 0.00658 0.00400 0.00310 0.00510
MCM 400 0.00419 0.00462 0.00625 0.00354 0.00304 0.00469
MCM 500 0.00359 0.00450 0.00575 0.00292 0.00295 0.00412
MCM 750 0.00280 0.00438 0.00520 0.00208 0.00284 0.00346MCM 1000 0.00210 0.00397 0.00449 - - -
Ejemplo del clculo de la corriente de
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Ejemplo del clculo de la corriente decortocircuito trifsica en la PGD.
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Clculo de impedancias.
350
38.01.12
SX
00045.000453.01.0SR
Para el clculo de la impedancia del sistema
=0.00453
kVAcc=350Datos
SS XR 1.0
CC
SkVA
kVX
221.1
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Clculo de impedancias.Para el clculo de la impedancia del transformador
Datos
N
NT
kVA
TAPkVXX
10%22
050.0100
10138.0%46.322
TX
N
NT
kVA
TAPkVRR
10%22
028.0
100
10138.0%93.122
TR
R=1.93 %
X=3.46 %
V1=22 kV
V2= 0.38 kV
SN=100 kVA
TAP =1
Datos del conductor
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Resistencia, Reactancia e Impedancia aproximada para conductores de hasta 600 V
SeccinAWG/MCM
Tres simples conductores Un cable con tres conductores
R X Z R X Z
AWG 14 0.3135 0.00765 0.3135 0.3135 0.00468 0.31352
AWG 12 0.1972 0.00710 0.1972 0.1972 0.00456 0.19720
AWG 10 0.1240 0.00687 0.1240 0.1240 0.00448 0.12410
AWG 8 0.0779 0.00638 0.0782 0.0779 0.00427 0.07460
AWG 6 0.0498 0.00598 0.0500 0.0493 0.00391 0.04899
AWG 4 0.0318 0.00551 0.0322 0.0312 0.00362 0.03140
AWG 2 0.0203 0.00513 0.0209 0.0197 0.00344 0.02000
AWG 1 0.0163 0.00500 0.0171 0.0157 0.00342 0.01606
AWG 0 0.0131 0.00495 0.0140 0.0125 0.00340 0.01296
AWG 00 0.0106 0.00490 0.0117 0.0100 0.00336 0.01054
AWG 000 0.0086 0.00486 0.00986 0.00800 0.00333 0.00866
AWG 0000 0.0070 0.00482 0.00850 0.00640 0.00327 0.00721
MCM 250 0.00608 0.00480 0.00778 0.00547 0.00322 0.00632
MCM 300 0.00520 0.00474 0.00704 0.00460 0.00316 0.00557
MCM 350 0.00461 0.00469 0.00658 0.00400 0.00310 0.00510
MCM 400 0.00419 0.00462 0.00625 0.00354 0.00304 0.00469
MCM 500 0.00359 0.00450 0.00575 0.00292 0.00295 0.00412
MCM 750 0.00280 0.00438 0.00520 0.00208 0.00284 0.00346MCM 1000 0.00210 0.00397 0.00449 - - -
Datos del conductor
(Un cable con 3 conductores)
Tipo TW 00 AWG
Para 600 V
0.0100 0.00336
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Clculo de impedancias.Para el clculo de la impedancia de los conductores
Datos
Rc=r L
Xc=x L
Rc= 0.000328 /m 15 m= 0.00492 Xc= 0.000104 /m 15 m = 0.00157
r= 0.0100 /100 pie
x= 0.00336 /100 pie
r= 0.0100 / 30.48 =0.000328 /m
x= 0.00336 / 30.48 =0.000104 /m
Tabla para 600 V tipo 00 TW (Un cable con 3 conductores)
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Clculo del cortocircuito.Clculo de la corriente trifsica de cortocircuito en la PGD
2
1
2
1
n
t
t
n
t
tCC XRZ
Rt = Rs + RT +RC = 0.03296
CC
NCC
Z
VI
3
Vn = 380 V
Xt = Xs + XT +XC = 0.05257
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Clculo del cortocircuito.Clculo de la corriente trifsica de cortocircuito en la PGD
062048.005257.003296.0 22CCZ
kAICC 61.3
062048.03
380
l d fi l
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Resultado final
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Bibliografa1. IEC standard voltages. Publication 38. Sixth edition. 1983.
2. American National Standard for Electric Power Systems and Equipment.Voltage Ratings (60 Hertz). ANSI C84.1 -1989.
3. CSA Standard: Prefered Voltage Levels for AC Systems, 0 to 50 000 Volts . C235-1969.
4. IEE Wiring Regulations for Electrical Installations. Sixteenth. BS 7671:1992.
5. IEC International Electrotechnical. Vocabulary.Chapter 826: Electricalinstallations of buildings. Publication 50 (826) 1982.
6. Rgime du neutre: IT, TT ou TN ? Artculo de Klcker-Moeller.
7. Distribucin en baja tensin: proteccin de personas. Artculo de Merlin Gerin.
8. Canadian Electrical Code. Part I. C22.1-1982. Safety Standard for ElectricalInstallations.
9. National Electrical Code. 1993 Edition. NFPA 70
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