ETAP - Cortocircuito (short circuit)

1. Electrical Transient Analysis Program
ETAP
®
Powerstation
Operation
Technology, Inc.
CORTOCIRCUITO
SHORT CIRCUIT

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
•Aspectos Básicos del Cálculo de CC
 Tipos de faltas: trifásica, monofásica a tierra, bifásica, bifásica a tierra.
 En sistemas de distribución o para el caso de faltas muy cerca de los
generadores, I1φ máx. ≈ 115% I3φ (Xo < X1). Las faltas L-G representan el
85% de los casos.
 En sistemas industriales, normalmente I1φ ≈ 0.87*I3φ. Para el
dimensionamiento de equipos se consideran las faltas trifásicas.
 Elementos fuentes de CC: generadores, interconexión a redes externas,
motores síncronos y de inducción, inversores.
 Verificar la capacidad de equipos ante cortocircuitos.
 Diseñar los equipos para que puedan soportar esfuerzos térmicos (I2t) y
mecánicos.
 Ajustar los dispositivos de protección.
•Objetivos de los Estudios de Cortocircuito:

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
•Aspectos Básicos del Cálculo de CC
 Para los Estudios de Cortocircuito, ETAP analiza los efectos de las faltas
trifásicas, monofásicas, bifásicas y bifásicas a tierra en sistema eléctricos de
potencia.
 El programa calcula las corrientes totales de cortocircuito así como la
contribución individual de los motores y generadores en el sistema.
 Los estudios son desarrollados bajo la última versión de las normas ANSI/IEEE
o IEC.

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
 Para fallas cerca de los generadores, los
cálculos contemplan las componentes DC y
AC. Sólo la componente DC decae a cero. Se
cumple: Ik < Ib < I”k
 Para fallas lejos de los generadores, los
cálculos asumen que el valor en régimen
permanente de la corriente de cortocircuito es
igual a la corriente de cortocircuito simétrica
inicial. Se cumple: Ik = Ib = I”k
• Método IEC: Fundamentos Básicos
 ICC inicial simétrica (I"k)
 ICC pico (ip)
 ICC “breaking” simétrica (Ib)
 ICC régimen permanente (Ik)

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos
Rating del Equipo
Intensidad
Calculada
Making ip
AC Breaking Ib,symm
Ib,asymm (*) Ib,asymm
Making ip
Breaking Ib,symm
Ib,asymm (*) Ib,asymm
Breaking Ib,symm
Ib,asymm (*) Ib,asymm
Embarrado AT Bracing Peak ip
Embarrado BT Bracing Peak ip
Interruptores Alta Tensión
Interruptores Baja Tensión
Fusibles

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método IEC: Verificación / Ajuste de Equipos
Ics
Icm
Poder asignado
de corte de
servicio en
cortocircuito
Poder asignado
de cierre en
cortocircuito

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•Barra de Herramientas para Cálculo: Cortocircuito IEC
 Ejecutar Cálculo CC (IEC 909)
 Ejecutar Cálculo CC (Transitorio)
 Ejecutar Cálculo Arco Eléctrico
 Opciones Gráficas
 Reportes
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
 Ejecutar Cálculo CC Duty 3F
 Ejecutar Cálculo CC Duty 1F
 Gráficos (Transitorio)
 Analizador Arco Eléctrico
 Alertas

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•Cortocircuito IEC: Procedimiento
 Ejecutar Cálculos
 Verificar Alertas
 Generar Reportes
 Representación del Sistema
 Ajustar Parámetros en SC Study Case (Barras)
 Seleccionar Opciones
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica IEC
Información básica
LTC, impedancias
Niveles de contribución
Selección de barras
Identificación del caso y
observaciones.
Ajustes Norma ANSI
Ajustes de tolerancias
Corrección por temperatura
Impedancia de falta
Alertas
Marginales
Críticas

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica IEC
Ajustar kV Base: La tensión base de la barra
se calcula a partir del rango de tensión del
transformador y la selección del TAP.
Usar Tap Nominal: La tensión base de la barra
se calcula a partir del rango de tensión del
transformador. No se ajusta la impedancia del
transformador y no se toma en cuenta la
selección del TAP.
Incluye la impedancia del alimentador del equipo y
de la sobrecarga de los “heaters” para el cálculo
del nivel de cortocircuito.
Estado del Motor : Todos los motores en
operación “continua” e “intermitente” se
consideran para el cálculo del nivel de
cortocircuito. No se consideran los motores en
operación “spare”.
Categoría de Carga: Todos los motores con
carga, en el “loading category” se consideran
para el cálculo del nivel de cortocircuito. No se
consideran los motores con cero carga.
Ambos: No se consideran los motores en
operación “spare” ni los motores con cero carga
en el “loading category”, para el cálculo del nivel
de cortocircuito.

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Cálculo de CC con impedancias
mínimas (tolerancias negativas y
ajuste de temperaturas para
resistencia mínima)
Cálculo de CC con impedancias
máximas (tolerancias positivas y
ajuste de temperatura para
resistencia máxima)
Métodos para el cálculo de Ip:
A: X/R constante
B: X/R calculado en el punto de falta
C: frecuencia equivalente
• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica IEC
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica IEC
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica IEC
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica IEC
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
 La norma ANSI establece el decaimiento de la componente CA modificando la
impedancia de las máquinas (generadores y motores) durante el cortocircuito.
 La norma ANSI establece el decaimiento de la componente CC aplicando
diversos factores multiplicadores.
• Método ANSI: Fundamentos Básicos

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Método ANSI: Verificación / Ajuste de Equipos
½ Ciclo
(Red Subtransitoria)
1 ½ Ciclos
(Red Transitoria)
30 Ciclos
(Red Régimen Permanente)
Interruptores Alta Tensión Capacidad C&L Capacidad de Interrupción -
Interruptores Baja Tensión Capacidad de Interrupción - -
Fusibles Capacidad de Interrupción - -
Centros de Fuerza / CCM Capacidad del Embarrado - -
Relés Ajuste instantáneo - Ajustes de Tiempo
Intensidad
Calculada
Rating del
Equipo
Intensidad
Calculada
Rating del
Equipo
Interruptores Alta Tensión
RMS asimétrico
Valor cresta
C&L RMS
C&L RMS
RMS simétrico RMS simétrico
Interruptores Baja Tensión /
Fusibles
RMS asimétrico
Valor cresta
RMS asimétrico
Valor cresta
RMS simétrico RMS simétrico
Embarrado AT
RMS asimétrico
Valor cresta
RMS asimétrico
Valor cresta
- -
Embarrado BT
RMS asimétrico
RMS simétrico
RMS asimétrico
RMS simétrico
- -
½ Ciclo
(Red Subtransitoria)
1 ½ Ciclos
(Red Transitoria)

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•Barra de Herramientas para Cálculo: Cortocircuito ANSI
 Ejecutar Cálculo CC (ANSI C37)
 Ejecutar Cálculo Arco
 Opciones Gráficas
Alertas
 Reportes
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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•Cortocircuito ANSI: Procedimiento
 Ejecutar Cálculos
 Verificar Alertas
 Generar Reportes
 Representación del Sistema
 Ajustar Parámetros en SC Study Case (Barras)
 Seleccionar Opciones
Módulo Cortocircuito – Short-Circuit

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica ANSI
Información básica
LTC, impedancias
Niveles de contribución
Selección de barras
Identificación del caso y
observaciones.
Ajustes Norma ANSI
Ajustes de tolerancias
Corrección por temperatura
Impedancia de falta
Alertas
Marginales
Críticas

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Ajustes de Cálculo (Study Case): Norma ANSI
Voltaje Pre-Falla Fijo: Permite especificar un
mismo valor de tensión pre-falla para todas las
barras del sistema, que puede estar en
porcentaje de la tensión nominal o de la tensión
base.
Voltage Pre-Falla Variable: Utiliza la tensión
pre-falla definida en el editor de cada una de las
barras. Se puede correr un Flujo de Carga y
actualizar estos valores de tensión.
Fijo: utiliza el mismo valor de X/R (Xd”/Ra) para
la red de ½ ciclo y 1.5-4 ciclos.
Variable: utiliza X/R y la reactancia
subtransitoria (Xd”) para calcular la resistencia
de armadura (Ra). Siendo Ra igual para la red
de ½ y 1.5-4 ciclos. La Norma ANSI/IEEE no
considera X/R variable.

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Módulo Cortocircuito – Short-Circuit
• Reportes:

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Visión General
• Práctica
Ver Guía de Ejercicios
Actividades 15 al 20