Fallas Asimétricas en Sistemas de Potencia Fallas Asimétricas Monofásicas de Línea a Tierra Fallas Asimétricas de Línea a Línea Fallas Asimétricas de Doble Línea a Tierra

1. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Ampliación-Maracaibo
Cátedra: Análisis de Sistemas de Potencia II
Realizado por:
Ramírez José
C.I: 29.645.388
Ing. Eléctrica #43

2. Fallas Asimétricas en Sistemas de Potencia
Las fallas asimétricas involucran solo una o dos fases En fallas
asimétricas las tres líneas de fase se desequilibran. Tales tipos de fallas
ocurren entre línea a tierra o entre líneas. Un fallo de serie asimétrico es
entre fases o entre fase y tierra, mientras que el fallo de derivación
asimétrico es un desequilibrado en las impedancias de línea.
En falla de línea a tierra simple, un conductor Entra en contacto con el
suelo o el conductor neutro. Una falla de línea a línea ocurre cuando dos
conductores están cortocircuitados. Una falla doble de línea a tierra
ocurre cuando dos conductores caen al suelo o entran en contacto con el
conductor neutral. LG, LL y LLG son fallas asimétricas, mientras que LLL
y LLLG son fallas simétricas. Por esta razón, se realiza un cálculo
equilibrado de cortocircuito para determinar estas grandes corrientes.

3. Fallas Asimétricas Monofásicas de Línea a Tierra
Supóngase que se tiene un generador
sincrónico de rotor liso, en conexión estrella
con neutro puesto a tierra a través de una
impedancia Zn.
Por otra parte, si la falla se considera por
contacto directo, es decir sin la existencia
de impedancia de arco (Zf= 0), la tensión de
la fase a, esta al mismo valor de tierra (Vg =
0); mientras que las otras fases adquirirán
valores diferentes. Va=0Una vez definidas
las condiciones terminales impuestas por la
falla, es evidente el desbalance en los
parámetros de voltaje y corriente. Para
analizar las condiciones desbalanceadas
durante la falla, se hace uso de la teoría de
componentes simétricas. En el caso de la
corrientes (la, Ib e Ic). estas pueden ser
descompuestas en sus componentes
simétricas (la0, la1, la2)
El generador se encuentra operando en condiciones
nominales de velocidad y excitación en vacío (la = lb = Ic=
0); cuando súbitamente se produce una falla por
cortocircuito monofásico a tierra en la fase a. Las
condiciones terminales impuestas por esta falla en el
terminal de la fase a, provoca que por ella circule la
corriente de cortocircuito monofásica, mientras que en las
otras fases, se preserva la condición de vacio

4. Tras aplicar la inversa de la matriz A, se halla la igualdad
mostrada entre las corrientes de secuencia con la de la fase
a, la cual corresponde a la corriente de falla. Aplicando la
condición conocida de voltaje despejando la corriente se
tiene que
Fallas Asimétricas Monofásicas de Línea a Tierra
Si las 2 redes de secuencia se conectan en
serie, se pueden demostrar aplicando la teoría
del circuito eléctrico que se satisfacen las
conexiones de tensión y corriente antes
establecidas para la secuencia en una falla
monofásica.
0= la1=la2 la corriente de falla resulta Va=
Va0+ Va+Va2=0
La corriente de
falla resulta
En el caso anterior el
ejemplo como contaba con un
generador aterrizado mediante
una impedancia Zn, se puede
ver en la siguiente imagen que
en la secuencia cero aparece
esta impedancia multiplicada
por 3, como se había
demostrado en el tema anterior.

5. Supóngase que se tiene un generador
sincrónico de rotor liso, en conexión
estrella con neutro puesto a tierra a
través de una impedancia Zn. El
generador se encuentra operando en
condiciones nominales de velocidad y
excitación en vacío (la = lb = Ic = 0);
cuando súbitamente se produce una falla
por cortocircuito bifásico entre las fases
by.c.
Fallas Asimétricas de Línea a Línea
Las condiciones terminales impuestas por esta falla, provoca
que por las fases circule la corriente de cortocircuito bifásica,
mientras que en la otra fase, se preserva la condición de vacío (la
= 0)Por otra parte, si la falla se considera por contacto directo, es
decir sin la existencia de impedancia de arco (Zf = 0) , la tensión
de la fase b, esta al mismo valor de tierra que la fase c.
Una vez terminales impuestas por la falla, es evidente el
desbalance en los parámetros de voltaje y corriente. Para
analizar las condiciones desbalanceadas durante la falla, se
hace uso de de la la teoría de componentes simétricas. Tras
aplicar la inversa de la matriz A, se halla la igualdad
mostrada entre las corrientes de secuencia con la de la fase
a, dejando las corrientes de las otras fases en términos de
una sola. Convenientemente se deja en términos de lb,
puesto que es igual a la corriente de falla. Aplicando este
mismo procedimiento a voltajes, sabiendo que los voltajes de
las fases by c son iguales, se llega a que

6. Fallas Asimétricas de Línea a Línea
Como lao=0 entonces Vao=0, lo que indica que
la secuencia cero no afecta para nada esta
falla, así si hay o no impedancia en el neutro no
es necesario saberlo. Para que se cumplan las
dos igualdades anteriores las secuencias
positiva y negativa para la falla linea a línea se
ubican en paralelo. Pero así como se hizo la
relación para la falla monofásica, para la falla
bifásica también hay una variación cuando la
falla ocurre a través de una impedancia Zf, para
lo cual las secuencias 1 y 2 siguen estando en
paralelo pero la corriente de falla (lb) pasa a
través de dicha impedancia y se adquiere una
nueva expresión para hallar la corriente de falla.
Queda como ejercicio para el lector llegar a
estos resultados

7. Fallas Asimétricas de Doble Líneas a Tierra
Supóngase que se tiene un generador sincrónico de rotor liso, en
conexión estrella con neutro puesto a tierra a través de una
impedancia Zn. El generador se encuentra operando en condiciones
nominales de velocidad y excitación en vacío (la = lb lc = 0); cuando
súbitamente se produce una falla por cortocircuito bifásico entre las
fases b y c a tierra.
Las condiciones terminales impuestas por esta falla,
provoca que por las fases afectadas circule la corriente de
cortocircuito bifásica a tierra, mientras que en la otra fase, se
preserva la condición de vacío (la=0).
Por otra parte, si la falla se
considera por contacto directo, es
decir sin la existencia de
impedancia de arco (Zf= 0), la
tensión de la fase b, esta al mismo
valor de tierra que la fase c. Una
vez definidas las condiciones
terminales impuestas por la falla,
es evidente el desbalance en
parámetros de voltaje y corriente.
los Para analizar las condiciones
desbalanceadas durante la falla,
se hace uso de la teoría de
componentes simétricas. Tras
aplicar la inversa de la matriz A, se
hallan las igualdades mostradas
entre las corrientes de secuencia
con Ib e lc, mediante esto
llegamos a que la corriente de falla
es tres veces mayor a la corriente
de secuencia cero.

8. Aplicando este mismo procedimiento a los voltajes,
sabiendo que los voltajes de las fases by c son iguales a
cero(suponiendo que no hay Zn), se llega a que:
Fallas Asimétricas de Doble Líneas a Tierra
Para que se cumplan las igualdades anteriores, todas
las secuencias para la falla doble línea a tierra se ubican
en paralelo. Pero así como se hizo la relación para las
fallas anteriores, para la falla doble línea a tierra también
hay una variación cuando la falla ocurre a través de una
impedancia Zf, para lo cual todas las secuencias siguen
estando en paralelo pero la corriente lao pasa a través de
dicha impedancia y se mantiene la misma expresión
para hallar la corriente de falla, para
lo cual es indispensable hallar como
primera medida la corriente de
secuencia cero. Es importante tener
en cuenta que cuando se presenta
impedancia de falla, los voltajes en
las líneas b y c son función de la
corriente de falla.
El esquema correspondiente a esta falla
queda entonces de esta manera:
Estas últimas ecuaciones son para el
caso en que NO haya impedancia de
falla (Zf=0).

9. Conclusión
Las fallas asimétricas, consisten en condiciones desbalanceadas que ponen en
riesgo la operatividad del sistema de potencia. Se desarrollarán tres tipos de
fallas: Fallas monofásica de línea a tierra (L-T) Fallas de línea a línea (L-L)Falla
doble línea a tierra (L-L-T)La presente sección, persigue establecer los
fundamentos teóricos, del cálculo de fallos asimétricos, ya sea por cortocircuitos,
fallos asimétricos a través de impedancias (fallas shunt) o conductores abiertos
(fallas serie). El motivo esencial del estudio de las condiciones asimétricas de
falla, consiste en los tremendos desbalances que se pueden presentar en las
tensiones y corrientes del sistema de potencia, que pueden ser de especial daño
a los elementos del sistema de potencia. Debido a que la falla asimétrica da lugar
a la circulación de corrientes desequilibradas, resulta sumamente ventajoso que
sea atacado este problema por medio de la teoría de componentes simétricas
para analizar las condiciones del sistema.

10. T H A N K S