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Dedicatoria: Este trabajo se lo dedico a Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. A mi familia quienes por ellos soy lo que soy. Para mis padres por su apoyo, consejos, comprensión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos.

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INDICE Introducción ........................................................................................................................................ 3 Ejercicios Resueltos De Fallas En Digsilent .......................................................................................... 4 1. Selección Del Tipo De Falla ............................................................................................................. 4 1.1 Según El Estándar IEC-909............................................................................................................. 4 1.2 Según La Norma ANSI C-37 ........................................................................................................... 5 Problema 1 .......................................................................................................................................... 7 Problema 2 ....................................................................................................................................... 10 Problema 3 ........................................................................................................................................ 11 Problema 4 ........................................................................................................................................ 14 Problema 5 ........................................................................................................................................ 17 Problema 6 ........................................................................................................................................ 19 Problema 7 ........................................................................................................................................ 21 Problema 8 ........................................................................................................................................ 23 Problema 9 ........................................................................................................................................ 25 Problema 10 ...................................................................................................................................... 27 2. Conclusiones .................................................................................................................................. 29 3. Bibliografía ................................................................................................................................... 29

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Introducción Los estudios típicos que se realizan en los sistemas de potencia son: flujos de potencia, estabilidad, coordinación de protecciones, cálculo de cortocircuito, etc. Un buen diseño debe estar basado en un cuidadoso estudio en que se incluye la selección de voltaje, adecuado tamaño del equipamiento y selección apropiada de protecciones. La mayoría de los estudios necesita de un complejo y detallado modelo que represente al sistema de potencia, generalmente establecido en la etapa de proyecto. Los estudios de cortocircuito son típicos ejemplos de éstos, siendo esencial para la selección de equipos, y el ajuste de sus respectivas protecciones. La duración del cortocircuito es el tiempo en segundos o ciclos durante el cual, la corriente de cortocircuito circula por el sistema. El fuerte incremento de calor generado por tal magnitud de corriente, puede destruir o envejecer los aislantes del sistema eléctrico, por lo tanto, es de vital importancia reducir este tiempo al mínimo mediante el uso de las protecciones adecuadas. Las fallas no son frecuentes y, cuando se producen, apenas duran unas décimas de segundo, pero sus consecuencias son tan graves e imprevisibles que obligan a un constante estudio y mejora de los dispositivos de protección a ellos destinados. Las corrientes de cortocircuito presentan valores mayores a los nominales, provocando Sobrecargas térmicas y electrodinámicas elevadas, aparte las corrientes de cortocircuito que circulan por tierra pueden ser causa de tensiones e interferencias inadmisibles. Una falla origina aumentos bruscos en las corrientes circulantes en una instalación, pudiendo dañar al equipamiento eléctrico, equipos cercanos a la instalación y hasta personas no adecuadamente protegidas. Algunos de los incidentes más graves en la instalación eléctrica pueden ser representados por cortocircuitos: la caída de un rayo en una línea de transmisión, el incendio de un transformador, la inundación de una subestación, etc.

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Ejercicios Resueltos De Fallas En Digsilent 1. Selección Del Tipo De Falla

1.1 Según El Estándar IEC-909

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1.2 Según La Norma ANSI C-37

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ANSI-Tipos De Corrientes Corrientes de primer ciclo También llamadas corrientes momentáneas son las corrientes de ½ ciclo después de la iniciación de la falla Corrientes de interrupción Son las corrientes de cortocircuito en el intervalo de tiempo de 3 a 5 ciclos después de la iniciación de la falla, ellas reaccionan a las corrientes percibidas por el equipo de interrupción al aislar una falla Corrientes de tiempo retardado Son las corrientes de cortocircuito que existen más halla de 6 ciclos (y a 30 ciclos) de la iniciación de la falla, estas corrientes son asumidas para no contener ningún desplazamiento de la componente dc

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Problema 1 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la barra de 10KV según la norma VDE0102

Base De Datos Datos base utilizados para el correr del software:

Figura 1

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PROCEDIEMIENTO      

Hacer clic en el icono calcular corto circuito Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma VDE0102 Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla en nuestro caso en la barra de 10KV Clic en ejecutar

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Máximas corrientes de cortocircuito

Mínimas corrientes de cortocircuito

Comentarios: 1.- Se puede visualizar que el software me proporciona las corrientes máximas y mínimas. En los listados podemos ver que las corrientes máximas siempre son mayores que las corrientes mínimas. Esto se hace para tener la plena seguridad que las corrientes máximas a producirse en esta zona se dan cuando ocurren las máximas corrientes.

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Problema 2 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la barra 2 de 10kv (1) de según la norma VDE0102 del circuito anterior (figura 1)

PROCEDIEMIENTO      

Hacer clic en el icono calcular corto circuito Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma VDE0102 Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla en nuestro caso en la barra de 10KV(1) Clic en ejecutar

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Máximas corrientes de cortocircuito

Comentarios: 1.- El corto circuito realizado se ha ejecutado en barras de la línea de transmisión ubicado a 2 Km del generador síncrono y nos muestra las corrientes subtransitorias, transitorias y permanente durante el tiempo que dura el corto circuito. 2.- Se puede visualizar que el software me proporciona solo las corrientes máximas. En los listados podemos ver solo las corrientes máximas ya que en el primer corto circuito ya se ha demostrado que estas siempre son mayores que las corrientes mínimas y por tanto no son necesarias. Problema 3 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la barra 3 de 0.44kv (1) de según la norma VDE0102 del problema 1 (figura 1)

PROCEDIEMIENTO      

Hacer clic en el icono calcular corto circuito Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma VDE0102 Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla en nuestro caso en la barra de 0.44KV Clic en ejecutar

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Máximas corrientes de cortocircuito

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Mínimas corrientes de cortocircuito

Comentarios: 1.- Para los estudios de coordinación de la protección en baja tensión es necesario producir un corto circuito en baja tensión para lo cual tengo que reflejar el sistema eléctrico a baja tensión. El corto circuito se ha realizado en barras de 0.44 Kv obteniéndose la corriente de ruptura en KA con la que debe seleccionarse los ITMs. 2.- Se puede visualizar que el software me proporciona las corrientes máximas y mínimas. En los listados podemos ver que las corrientes máximas siempre son mayores que las corrientes mínimas. Esto se hace para tener la plena seguridad que la corriente máxima a producirse en esta zona se dan cuando ocurren las máximas corrientes.

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Problema 4 Calcular la falla de corto circuito en las tres fases en todas las Barras del circuito siguiente DATOS: T1:

S=250MVA Tipo de conexión: DYn5 VCC%=16% T2:

S=250MVA Tipo de conexión: DYn5 VCC%=16% T3:

S=20MVA Tipo de conexión: DYn5 VCC%=10% LINEA C-D:

Longitud: 50 Km R1=0.05 Ω/Km X1=0.5 Ω/Km R0=0.5 Ω/Km X=1.5 Ω/Km B1=3 Ω/us B0=2 Ω/us LINEA D-E Longitud: 50 Km R1=0.1 Ω/Km X1=0.3 Ω/Km

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R0=0.5 Ω/Km X=1Ω/Km B1=2 Ω/us B0=0 Ω/us CARGA 1:

S=10MVA cos ø=0.95 inductivo Generador: 210MVA/GT

Figura 2

PROCEDIEMIENTO      

Hacer clic en el icono calcular corto circuito Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será el COMPLETO Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla en nuestro caso serán en todas las barras A,B,C,D,E,F Clic en ejecutar

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Máximas corrientes de cortocircuito

Problema 5 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la Barra de A del circuito anterior de la figura 2

PROCEDIMIENETO     

Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma IEC60909 Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla (BARRA A) Clic en ejecutar

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Problema 6 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la Barra de B del circuito anterior de la figura 2

PROCEDIMIENTO     

Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será el COMPLETO Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla (BARRA B) Clic en ejecutar

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Problema 7 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la línea B-C del circuito anterior de la figura 2

PROCEDIMIENTO     

Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma IEC60909 Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla (LINEA B-C) Clic en ejecutar

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Máximas corrientes de cortocircuito

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Problema 8 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la Barra de C del circuito anterior de la figura 2

PROCEDIMIENTO     

Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma ANSI Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla (BARRA C) Clic en ejecutar

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Problema 9 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la línea D-E del circuito anterior de la figura 2

PROCEDIMIENTO     

Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será según la norma VDE0102 Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla (LINEA D-E) Clic en ejecutar

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Problema 10 Calcular la falla de corto circuito trifásica en la Barra F del circuito anterior de la figura 2

PROCEDIMIENTO     

Seleccionamos el método para calcular la falla en nuestro caso será el COMPLETO Seleccionar el tipo de falla en nuestro caso será corto circuito trifásico Seleccionar que queremos que nos calcule máximas o mínimas corrientes de cortocircuito Seleccionamos en qué lugar del sistema se realizara la falla (BARRA F) Clic en ejecutar

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2. Conclusiones 

La duración de una falla (cortocircuito) es el tiempo en segundos o ciclos durante el cual, la corriente de cortocircuito circula por el sistema. El fuerte incremento de calor generado por tal magnitud de corriente, puede destruir o envejecer los aislantes del sistema eléctrico, por lo tanto, es de vital importancia reducir este tiempo al mínimo mediante el uso de las protecciones adecuadas. En el diseño de las instalaciones eléctricas, se deben considerar no sólo las corrientes nominales de servicio, sino también las sobrecorrientes debidas a las sobrecargas y a los cortocircuitos. Las corrientes de cortocircuitos se caracterizan por un incremento prácticamente instantáneo y varias veces superior a la corriente nominal, en contraste con las de una sobrecarga que se caracteriza por un incremento mantenido en un intervalo de tiempo y algo mayor a la corriente nominal. Corto cerca de una máquina síncrona ⇒ modelar las máquinas síncronas utilizando su modelo subtransitorio, transitorio o permanente en función del tiempo transcurrido desde el corto, Corto lejos de una máquina síncrona ⇒ modelar la red utilizando el dato de Scc Las fallas producen esfuerzos térmicos y electrodinámicos muy importantes sobre los distintos componentes de las instalaciones, pudiendo provocar daños irreparables sobre los componentes de las instalaciones sino son eliminadas rápidamente. El aporte de los motores asíncronos de baja tensión al cortocircuito es solamente durante los primeros 2 o 3 ciclos (40 a 60 mseg). Se logró observar cual es el comportamiento que presenta la corriente de cortocircuito durante los primeros ciclos de falla, y asimismo se observó cómo durante este periodo es cuando las corrientes toman los valores más elevados y por lo tanto es necesario realizar cálculos de magnitudes de las corrientes sobre estos primeros momentos de falla.

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3. Bibliografía         

Tutorial digsilent.com www.jhusel.com/2013/09/tutorial-digsilent-powerfactory www.slideshare.net/pesfieeunac3/gua-bsica-de-digsilent-power-factory www.academia.edu/.../DIgSILENT_DPL_tutorial www.digsilent.de/index.php/downloads.html amara.org/videos/.../info/tutorial-basico-de-protecciones-en-digsilent https://www.irena.org/.../02_Basic_PF_Structure.pdf estabilidad-fiee-unac.blogspot.com/.../guia-de-digsilent-en-espanol.htm www.estudios-electricos.com/images/cursos/digsilent-final.pdf

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