Cálculo de las ICC por el método de las impedancias

Icc según los diferentes tipos de cortocircuitos Cortocircuito trifásico Es el defecto que corresponde a la reunión de las 3 fases. Siendo: Icc: intensidad de corriente de cortocircuito U: tensión compuesta o entre fases, correspondiente a la tensión en vacío del transformador (entre 3 y 5 % superior a la tensión en bornes de carga). Ejemplo: para redes a 390 V, la tensión compuesta U=410 V  Tensión simple U/ 31/3= 237 V Por lo tanto, el cálculo de Icc se resume al de la impedancia Zcc: ___________________ Zcc= √((∑R2) + (∑X2)) Siendo: Zcc= impedancia “directa por fase” ∑R= suma de todas las resistencias en seria ∑X= suma de todas las reactancias en serie Consideraciones generales: Generalmente, el efecto trifásico es el que provoca las corrientes más elevadas El cálculo de Icc es indispensable para elegir los materiales (intensidades y esfuerzos máximos a soportar)

Icc según los diferentes tipos de cortocircuitos Cortocircuito bifásico aislado Corresponde a un defecto entre 2 fases, alimentado por una tensión compuesta U Icc2 = U / 2.Zcc = (√3/2) Icc3 = 0,86 Icc3  Icc2 < Icc3 Cortocircuito monofásico aislado Corresponde a un defecto entre una fase y el neutro, alimentado por una tensión simple Icc1 puede llegar a ser > que Icc3

Icc según los diferentes tipos de cortocircuitos Cortocircuito a tierra (monofásico o bifásico) Este circuito provoca la intervención de la impedancia homopolar Icch < Icc3 (salvo en presencias de máquinas rotativas, donde Zh se encuentra reducida) ¿Para qué calculo Icch? Según el régimen del neutro (esquema de conexión a tierra), para la elección de los niveles de regulación de los dispositivos de protección homopolar

Determinación de las impedancias de cortocircuito Método Principio del método de las impedancias: Determinar Icc a partir de la impedancia que representa el circuito recorrido por la corriente del defecto. Esta impedancia se calcula una vez que se han totalizado separadamente las diferentes resistencias y reactancias del circuito del efecto, comprendida la fuente de alimentación hasta el punto considerado.

Determinación de las impedancias de cortocircuito Impedancias de la red Impedancias de la red aguas arriba (Za) Se limita a las indicaciones facilitadas por el distribuidor (únicamente la potencia de cortocircuito Scc) Za = U2 / Scc En alta tensión: Ra/Za= 0,20 en 20 kV Demostración Xa/Za= √(1-0,202) Xa= 0,980 Za en 20 kV  Xa ~= Za

Determinación de las impedancias de cortocircuito Impedancias de la red Impedancia interna del transformador (ZT) Se calcula a partir de la tensión de cortocircuito (Ucc) expresada en porcentaje ZT= ucc U2 / Sn Siendo: U= tensión compuesta, en vacío, del transformador. Sn= potencia aparente del transformador. ucc=tensión que debemos aplicar al primario del transformador para que el secundario sea recorrido por la intensidad nominal In, estando en bornes el secundario en cortocircuito. (Para MT/BT, los valores de Ucc están normalizados). En general RT <<< XT  ZT = XT Para las pequeñas potencias:

Determinación de las impedancias de cortocircuito Impedancias de la red Impedancia de los conductores (ZL) ZL = f (componentes, R y X unitarias y long.) RL unitaria de las líneas aéreas, de los cables y de los juegos de las barras se calcula: RL = ρ/S Siendo: S=sección del conductor [mm2] ρ=resistividad [Ωmm2/m] (dependerá del tipo de corriente de circuito a calcular (máx/mín)) XL unitaria de las líneas aéreas, de los cables y de los juegos de las barras se calcula: XL = L ω = 15,7 + 144,44 log (d/r) Siendo: r= radio de los conductores d= distancia media entre los conductores Líneas aéreas: d  XL y tensión de utilización Por lo tanto, se toman como valores característicos: XL= 0,3 Ω/km (líneas de BT o MT) XL= 0,4 Ω/km (líneas MT o AT)

Determinación de las impedancias de cortocircuito Impedancias de las máquinas rotativas Generadores síncronos Icc/In = 100/x Donde x es equivalente a la ucc de los transformadores, o sea: Siendo: U = tensión compuesta del alternador, en vacío. Sn = potencia aparente (VA) del alternador. Valores de las reactancias de alternadores en %.

Determinación de las impedancias de cortocircuito Impedancias de las máquinas rotativas Motores y compensadores síncronos El comportamiento de estas máquinas en cortocircuito es semejante al de los alternadores: suministran a la red intensidad en función de su reactancia en % Reactancias en % de motores y compensadores síncronos Motores asíncronos Ante un cortocircuito, es un generador al que podemos atribuirle impedancia subtransitoria: Z = 20-25%

Determinación de las impedancias de cortocircuito Otras impedancias Condensadores o capacitores Para calcular el valor máximo de Icc, no es necesario tener en cuenta la aportación de las baterías de los condensadores. Donde sí inciden, es en los fenómenos de ruptura (modifican la frecuencia propia del circuito). Dispositivos de maniobra (interruptores automáticos, contactores con bobina de soplado, relés térmicos directos) Se considera su impedancia (para los cálculos de Icc), si estos aparatos están situados inmediatamente aguas arriba del cortocircuito detectado que son los únicos que deben abrir el cortocircuito (interruptores automáticos selectivos)

Determinación de las impedancias de cortocircuito Otras impedancias Arcos en el punto de falla La corriente de cortocircuito atraviesa normalmente un arco, en el punto del defecto, cuya resistencia es apreciable y muy variable: de hecho, la caída de tensión en un arco de defecto varía entre 100 y 300 V. En AT este valor se desprecia En BT debe tenerse en cuenta para el cálculo de la corriente mínima de cortocircuito. Impedancias diversas Otros elementos pueden presentar impedancias no despreciables: Filtros antiarmónicos, bobinas de choque (destinadas a limitar Icc) Transformadores de corriente con primario bobinado (cuya Z varía según calibre y construcción)

Relaciones entre las impedancias de los diferentes niveles de tensión de una instalación Impedancias en función de la tensión Potencia del circuito, invariable, cualquiera sea la tensión (BT o AT) Implica que todas las impedancias deben de calcularse refiriéndolas a la tensión del punto del defecto (puede ser fuente de error para cálculos en redes con 2 valores de tensión) De esta manera, surge el método de las impedancias relativas Este método permite establecer una relación entre las impedancias de los diferentes niveles de tensión de una instalación eléctrica

Potencia de cortocircuito (en el punto de tensión U) De esta manera, Potencia de cortocircuito (en el punto de tensión U) Corriente de defecto o cortocircuito Siendo U = tensión de vacío ∑ZR= representación vectorial de todas las impedancias relativas aguas arriba.