03-Capitulo I - Analisis de Fallas en SEP - I Parte.pdf

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INGENIERIA MECANICA ELECTRICAFase A ( UNA ) Fase B Fase C

   ) 40    A    (    l   a    i   c 20   n   e   r   e    f    i 0    D   e    t   n -20   e   r   r   o    C -40

Protec Prot ecci ción ón de Si Sist stem emas as Eléctricos de Potencia Capítulo I Parte 1  Análisis  Análisis de Fallas en Sistemas Sistemas de Potencia Potencia 0.00

0.02

0.04

0.06

Tempo (s) Semestre 2009-I

0.08

0.10

I ng. Edwar d Alvar ez Vengoa  1

INDICE.

1 Introducción. 2 Análisis de Fallas en Sistemas de Potencia. 3 Análisis de Eventos en SEP. 4 Casos de Fallas. https://sites.google.com/site https://sites.goo gle.com/site/proteccionuna/ /proteccionuna/

Semestre 2009-I

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INDICE.

1 Introducción. 2 Análisis de Fallas en Sistemas de Potencia. 3 Análisis de Eventos en SEP. 4 Casos de Fallas. https://sites.google.com/site https://sites.goo gle.com/site/proteccionuna/ /proteccionuna/

Semestre 2009-I

2

Introducción

Semestre 2009-I

3

Introducción LOS SISTEMAS DE PROTECCION SON INSTALADOS PARA: Detectar la ocurrencia de fallas y aislar el equipo fallado. ENTONCES:

El daño a los equipos fallados es limitado. Pérdida de suministro a los equipos adyacentes al  equipo fallado es minimizado. Los Sistemas de Proteccion son los guardines del sistema. Originan un gasto, pero evitan a futuro mayores daños en los equipos y mayores gastos en reparacion e interrupciones de suministro Los Sistemas de Potencia que se encuentran operando  en condiciones de estado estable están sujetas a   perturbaciones (fallas) producidas por diversas causas. Esta perturbaciòn (falla) determina cambios en las  magnitudes de la corriente y la tensión en todo el  sistema de potencia Semestre 2009-I

4

Introduccion Origen de las Fallas.

Semestre 2009-I

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Introduccion Origen de las Fallas.

Semestre 2009-I

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Introduccion Tipo de Fallas.

Transitorio de la Tensión

Semestre 2009-I

Subtensión Durante una falla

7

Introducción Un Sistema Eléctrico de Potencia debe permitir que el transporte de energía sea:  Contínuo, Adecuado, Confiable, Oportuno y de Calidad.

Ubicación y Tipos de Fallas.

Semestre 2009-I

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Introduccion Manifestaciones de las Perturbaciones en un Sistema de Potencia.

Semestre 2009-I

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Introduccion Manifestaciones de las Perturbaciones en un Sistema de Potencia.

Semestre 2009-I

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Introduccion Tipos de Fallas.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en Sistemas de Potencia

Semestre 2009-I

12

Análisis de Fallas en SEP Uso de los Resultados de Cortocircuito.

Semestre 2007-I 2009-I

13

Análisis de Fallas en SEP Determinación de Impedancias de Secuencia.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Modelamiento de Líneas de Transmisión.  Z aa

V an V bn V cn

 Z ab  Z bc

'

V an

 Z bb  Z cc

 Z ac

V an  V an   Z aa  Z ab  Z ac   I a    Z   Z   Z    I   '    V  V  bb bc   b   bn bn   ba V cn  V cn'   Z ca  Z cb  Z cc   I c    '

 Z o 0 0     Z S   0  Z 1 0    0 0  Z 2  Semestre 2007-I 2009-I

V bn' V cn'

V   f  



 AV  s V  s



V   f  ' 



 Z   f   I   f  

 AV  s'

V  s'



 Z   f   AI  s

 A 1 Z   f   AI  s 



15

Análisis de Fallas en SEP Modelamiento del Generador.

Ia

V a V b

 Z   Z 

In

 Z n

 Z  V c

 Z n   I a  V an   Z   Z n  Z n V      Z    I     Z   Z   Z  n n  b   bn   n V cn    Z n  Z n  Z   Z n   I c 

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 AV  s   Z  f   AI  s V  s   A1 Z  f   AI  s V  s   Z S  I  s Semestre 2007-I 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Corriente de Secuencia Cero en el Neutro. Ia

V a

 I  f    AI S 

V b

 Z 

 I a  1 1 1   I 0   I    1 a 2 a   I    b   1   I c  1 a a 2   I 2 

 Z 

In

 Z n

 Z  V c

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 I 1

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2

1 a Semestre 2009-I

2

  I 2 



aI 2 2

a  I 2

a 0 17

Análisis de Fallas en SEP Diagrama de Secuencia Positiva.

Semestre 2009-I

18

Análisis de Fallas en SEP Diagrama de Secuencia Negativa.

Semestre 2009-I

19

Análisis de Fallas en SEP Diagrama de Secuencia Cero.

Semestre 2009-I

20

Análisis de Fallas en SEP Equivalencias de Secuencia Cero.

Semestre 2009-I

21

Análisis de Fallas en SEP Equivalencias de Secuencia Cero.

Semestre 2009-I

22

Análisis de Fallas en SEP Equivalencias de Secuencia Cero.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Desfasamiento en Redes de Secuancia  I a0 

Z0

V a0 Zero sequence network

1  I  V a a 

Z1

1:

30

1

    ω     ω     ω

    ω     ω     ω

Low side

Positive sequence network

Z2

1:

V a2  I a2 

    ω     ω     ω

30

    ω     ω     ω

Low side

 Negative sequence network

Estrella aterrado a Delta (YD1). Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifasica. La corriente se presenta prácticamente inductiva, cuanto mas se encuentra cerca de las fuentes de generación.

Diagrama Fasorial pre-falla y en falla.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Falla Trifásica. V a Pr e

 Falla

 Falla  I a  I c  I b

V c Corrientes en el Punto de Falla

V b Tensiones en nodos (i)

Semestre 2009-I

Corrientes entre elementos (ij)

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Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifasica – Contribución de Corrientes de Falla. El primer ciclo se debe a la saturación de la reactancia subtransitoria.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP a) Análisis de Oscilografías.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifasica.

Semestre 2009-I

29

Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifasica – Generación Distribuida.

Aporte de corrientes de falla.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP b) Falla Fase-Tierra. Existirá corriente en una fase en el lado estrella y en dos fases fuera del triangulo.

Diagrama Fasorial pre-falla y en falla.

Semestre 2009-I

31

Análisis de Fallas en SEP Falla Fase – Tierra (Monofásica). V a Pr e

 

 Falla

Falla

 I a  I c  I b

V c Corrientes en el Punto de Falla

V b Tensiones en nodos (i)

Semestre 2009-I

Corrientes entre elementos (ij)

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Análisis de Fallas en SEP b) Falla Fase-Tierra.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP b) Fallas Fase-Tierra de Sistemas con Neutro Aislado. Condiciones de operación normal.

Falla monofásica en la fase A.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP b) Fallas Fase-Tierra de Sistemas con Neutro Aislado. Falla monofásica en la fase A.

Semestre 2009-I

35

Análisis de Fallas en SEP b) Falla Fase-Tierra.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP b) Falla Fase-Tierra en Sistemas Delta con Aterramiento.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifasica sin Tierra. Existirá corriente en dos fases en el lado estrella y en las tres fases fuera del triangulo.

Diagrama Fasorial pre-falla y en falla.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Falla Bifásica sin Tierra. V a Pr e

 

 Falla

Falla

 I a  I c  I b

V c Corrientes en el Punto de Falla

V b Tensiones en nodos (i)

Corrientes entre elementos (ij)

39

Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifasica sin Tierra.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifasica sin Tierra.

Semestre 2009-I

41

Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifasica con Tierra. Existirá corriente en dos fases en el lado estrella y en las tres fases fuera del triangulo.

Diagrama Fasorial pre-falla y en falla.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Falla Bifásica con Tierra. V a Pr e

 

 Falla

Falla

 I a  I c  I b

V c Corrientes en el Punto de Falla

V b Tensiones en nodos (i)

Semestre 2009-I

Corrientes entre elementos (ij)

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Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifasica con Tierra.

Semestre 2009-I

44

Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifasica con Tierra.

Semestre 2009-I

45

Análisis de Fallas en SEP Potencia de Corto Circuito Trifásico.

V  Lk  : Tensión de  Linea en kV   I k  : Corriente de  Falla Trifásica en  A

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Análisis de Fallas – Análisis Numérico. Se utilizarán distintas metodologías: - En base al Zbus utilizando el programa Matlab. - Metodologías IEC 909, ANSI-C37 y otros con programas computacionales.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Análisis de Fallas – Metodología Numerica.

 I "k  : Corriente de cortocircu ito  simétrica inicial   I  p : Corriente  pico de cortocircu ito  I k  : Corriente de cortocircu ito de régimen  permanente  A : Valor  inicial  de la componente aperiodica idc

48

Análisis de Fallas en SEP Análisis de Fallas – Metodología Numerica.

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP Análisis de Fallas – Metodología Numerica – Sistema.

Potencia Base Tension Base Z Base I base

10 0 MVA 220 kV 484 ohm 262.432 A

Lineas L12 L13 L23

Z1 0.1250 0.1500 0.2500

Z0 0.3000 0.3500 0.7125

Generadores G1 G2

Z1 0.1500 0.1500

Z0 0.0500 0.0500

Trafos T1 T2

Z1 0.1000 0.1000

Z0 0.1000 0.1000

Imp. Falla

0.1 pu

Z1 60.50 72.60 121.00

pu pu pu Zn 0.2500 0.2500

pu pu

Zo Tot 0.3000 0.3000 Z1 10.0 10.0

Z0 145.20 169.40 344.85

ohm ohm ohm

pu pu Z0 10.0 10.0

48.40 ohm

50

% %

Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifásica. V a Pr e

 I a  f 

 Falla

 Falla

V a f   I a  I c

 I c f 

V c f 

 I b

V c

V b f 

V b Corrientes en el Punto de Falla

 I b f 

51

Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifásica.

Corrientes en el Punto de Falla a.b.c

Tensiones  Durante la  Falla

i 1) 

Semestre 2007-I 2009-I

52

Análisis de Fallas en SEP a) Falla Trifásica. Tensiones  Durante la  Falla i

i





2)

3)

'

Semestre 2009-I

53

Anál An ális isis is de Fa Fall llas as en SE SEP P b) Falla Monofásica. V a Pr e

 I a  f 

 Falla  Falla

V a f   I a

 I c f   0

 I c  I b

V c

 Falla  Falla

V b

V c f 

 I b f   0

V b f 

Corrientes en el Punto de Falla

54

Anál An ális isis is de Fa Fall llas as en SE SEP P b) Falla Monofásica

Corrientes en el Punto de Falla

Tensiones  Duran  Du rante te la  Falla  Falla

i 1) 

i



2)

Semestre 2009-I

55

Anál An ális isis is de Fa Fall llas as en SE SEP P b) Falla Monofásica Tensiones  Durante  Dur ante la  Falla  Falla i



3)

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP b) Falla Monofásica Corrientes en los  Elementos

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP b) Falla Monofásica Corrientes en los  Elementos

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifásica sin Tierra.

V a f 

V a Pr e

 I a f   0

 I c f 

 Falla

 Falla

 I a  I c  I b

V c

V c f 

V b Corrientes en el Punto de Falla

Semestre 2009-I

V b f   I b f 

59

Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifásica sin Tierra

Corrientes en el Punto de Falla

Tensiones  Durante la  Falla

i 1) 

Semestre 2009-I

60

Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifásica sin Tierra Tensiones  Durante la  Falla

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP c) Falla Bifásica sin Tierra Corrientes en los  Elementos

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifásica con Tierra. V a Pr e

V a f   I a f   0

 I c f 

 Falla

 Falla

 I a  I c

V c f 

 I b

V c

V b  f   I b f 

V b Corrientes en el Punto de Falla

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Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifásica con Tierra

Corrientes en el Punto de Falla

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Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifásica con Tierra Tensiones  Durante la  Falla

Semestre 2009-I

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Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifásica con Tierra Corrientes en los  Elementos

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Análisis de Fallas en SEP d) Falla Bifásica con Tierra Corrientes en los  Elementos

Semestre 2009-I

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