Cap 9 - Fases Abiertas

Fases abiertas: Introducción Fases abiertas

UNIVERSIDAD DE TARAPACÁ Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica - Electrónica

• Son los defectos producidos por la interrupción de una o más fases, sin contacto simultáneo con otras fases o tierra. • No producen corrientes elevadas pero provocan la circulación circulación de corrientes de secuencia (en especial negativa), que son peligrosas para los equipos por el fuerte calentamiento que originan.

Sistemas Eléctricos de Potencia P otencia

Modelo de los generadores • Normalmente Normalmente interesa interesa determinar determinar lo que ocurre al cabo de algunos ciclos de iniciada la falla (operación de las protecciones, apertura de interruptores, etc.), por lo que en secuencia positiva los generadores se representan por la tensión E’ tras Xd’.

Fases abiertas Ildefonso Harnisch Veloso Arica-Chile

Curso: Sistemas Eléctricos de Potencia, Ildefonso Harnisch Veloso Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Electrónica (EIEE)

• Cuando interesa verificar verificar los esfuerzos electrodinámicos de los equipos o al especificar interruptores, se considera E’’ tras Xd’’. 1


Fases abiertas: Introducción

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Una fase abierta

Modelo para fallas de fases abiertas Se presentan cuando se emplean elementos de apertura que controlan individualmente cada una de las fases (fusibles o interruptores de accionamiento monopolar).

• Se acostumbra utilizar utilizar como variables variables las caídas longitudinales longitudinales de tensión entre los bornes P y Q de la zona fallada y las corrientes en las fases.

Ia

P

Ib

+

∆Va

−

+

∆Vb

−

+

∆Vc

−

• También se presentan al cortarse un conductor y quedar suspendido de manera que no hacer contacto con otra fase o tierra.

Q

Ia

P

Ib

Ic

P

Ic

Q P


3

+

∆Va

−

+

∆Vb

−

+

∆Vc

−

Q

Q


4

Una fase abierta

Una fase abierta

Ecuaciones impuestas por la falla en variables de fase

Ia

De donde:

=0

I a0 + I a1 + I a2 = 0

∆Vb = ∆Vc = 0

∆Va0 = ∆Va1 = ∆Va2 = Ecuaciones en componentes de secuencia ∆V012 =

T −1 ·∆Vabc

1 3

·∆Va

Desde ambos resultados se concluye que las tres mallas de secuencia se conectan en paralelo entre los puntos P y Q.

I 012 = T −1 ·I abc Curso: Sistemas Eléctricos de Potencia, Ildefonso Harnisch Veloso Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Electrónica (EIEE)

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Una fase abierta Z1 '

EA

P1

+

−

Q1

Una fase abierta

'

Z1

• Las mallas de secuencia negativa y cero son pasivas; su efecto es el de intercalar una impedancia entre los puntos P1 y Q1:

∆ Va1

I a1

'

EB

'

Z2

P2

+

Q2

Z 20pq

'

Z2

∆ Va2

I a2

=

(Z 2 + Z2 )·(Z0 (Z 2

'

'

+ Z0 ) '

+ Z 2 ) + (Z0 + Z 0 )

• Aumenta la impedancia serie entre las fuentes; se reduce la corriente y en consecuencia, la potencia activa transmitida. Z0

I a0

−

6

P0

+

−

Q0

• En algunos casos,

'

Z0

∆ Va0


Z0pq

=∞

En este caso, aumenta aún mas la

impedancia serie agregada a la malla de secuencia positiva, por lo que la disminución de la potencia transmitida sea mayor.

7


8

Dos fases abiertas

Dos fases abiertas Ecuaciones impuestas por la falla en variables de fase

• Esta situación se presenta en los mismos casos que una fase abierta, pero con una frecuencia menor.

Ia

Ib

= Ic = 0

∆Va =

P

Ib

+ +

Ic

+

P

∆Va

−

Q Ecuaciones en componentes de secuencia

− ∆Vb

∆V012 = T

− ∆Vc

0

Q


−1

·∆Vabc

I 012 = T −1 ·I abc Curso: Sistemas Eléctricos de Potencia, Ildefonso Harnisch Veloso Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Electrónica (EIEE)

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Dos fases abiertas

Dos fases abiertas De donde:

Z1 E'A

I a0 = I a1 = I a2

P1

+

∆Va1

−

Q1

'

Z1

I a1

∆Va0 + ∆Va1 + ∆Va2 = 0

Z2

E'B

P2

Ia2

Desde ambos resultados se concluye que las tres mallas de secuencia se conectan en serie entre los puntos P y Q.

+

−

'

Q2

Z2

Q0

Z0

∆Va2

Z0

P0 +

∆Va0

'

−

Ia0


11


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Dos fases abiertas

Impedancias serie desequilibradas

• Las mallas de secuencia negativa y cero son pasivas; su efecto es el de intercalar una impedancia entre los puntos P1 y Q1:

Z 20pq

'

• Un efecto similar, aunque menos grave que el de las fases abierta, produce la conexión de una impedancia anormal en una de las fases.

'

= (Z 2 + Z 2 ) + (Z0 + Z0 )

• Se presenta, por ejemplo, al reemplazar temporalmente una unidad monofásica defectuosa en un banco trifásico, por otra de características diferentes.

• Se reduce la potencia activa transmitida en el sistema, en un cantidad mayor que en el caso de una fase abierta, ya que la impedancia es mas alta.

• La transm isión se interrum pe totalm ente si

Z0pq

• Otra situación de interés práctico se presenta cuando, debido a un cortocircuito monofásico en una línea trifásica, se desconecta la fase fallada por la acción de los interruptores (monopolares) que protegen el tramo, que corresponde al caso de una fase abierta en dos puntos.

= ∞ , es decir, si

el sistema no esta puesto a tierra.


P +

ZA

Ib

+

ZB

Ic

+

P

ZB

∆Va ∆Vb ∆Vc

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Impedancias serie desequilibradas

Impedancias serie desequilibradas Ia


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Ecuaciones impuestas por la falla en variables de fase

Q −

∆Va =

ZA I a

∆Vb =

ZB I b

∆Vc =

Z BIc

−

Ecuaciones en componentes de secuencia − ∆V012 =

Q


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T −1 ·∆Vabc


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Impedancias serie desequilibradas ∆Va0 − Z B I ao = ∆Va1 − Z B I a1

Impedancias serie desequilibradas (Z A − Z B ) / 3

1

( Z A − Z B )(I ao + I a1 + I a2 ) 3 1 = (Z A − Z B )(I ao + I a1 + I a2 ) 3

∆Va2 − Z B I a2 =

1 3

Z1

+ '

EA

I a1

Z2

(Z A

− Z B )(I ao + I a1

ZB

P1

+ I a2 )

'

P2

ZB + ∆Va2

Z0

P0 ∆Va0

' Q2 Z2

−

ZB +

Ia0

−

EB

Ia2

• Se concluye que las tres mallas de secuencia (cada una con un ZB en serie), se conectan en paralelo a través de una impedancia

∆Va1

'

Q1 Z1

'

Q 0 Z0 −

(Z A − ZB ) / 3 Curso: Sistemas Eléctricos de Potencia, Ildefonso Harnisch Veloso Escuela Universitaria de Ingeniería Eléctrica-Electrónica (EIEE)

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Impedancias serie desequilibradas • Para la transferencia de potencia activa, el equivalente consiste en intercalar en la malla de secuencia positiva las impedancias

(Z 2pq

+ ZB ) y

(Z 0pq + Z B ) en paralelo con la impedancia (Z A − Z B ) / 3.

ü

Una fase abierta:

Z A = ∞ y Z B = 0,

ü

Dos fases abiertas:

Z A = 0 y Z B = ∞,

Para llegar al resultado visto, primero se obtiene el equivalente de las impedancias en paralelo, antes de hacer Z = ∞ B

ü

Una fase abierta en dos puntos:

Z A = ∞ y Z B ≠ 0,


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Cap 9 - Fases Abiertas

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