View
596
Download
14
Category
Preview:
Citation preview
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
Av. Vicua Mackenna #1292 uoaSantiago de Chile
Clculo de cortocircuitos y juegos de barras
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
Toda red o sistema elctrico est expuesto a defectos causados por diferentes motivos.
Introduccin
Entre los ms destructivos se encuentran los cortocircuitos.
El adecuado estudio del cortocircuito y sus efectos puede hacer que la red dimensionada sea capaz de resistir sin sufrir daos durante un tiempo especfico.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE Contenidos
Anormalidades en las instalaciones elctricas
El cortocircuito
Clculo de niveles de cortocircuito
Clculo y seleccin de juegos de barras
Aplicaciones
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Generalidades
Toda red elctrica puede presentar dos estados operativos:
Estados operativos de las instalaciones
elctricas
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Estado normal
Condicin que establece que los parmetros elctricos se encuentran dentro de los lmites permisibles.
La alimentacin
La distribucin
Los equipos
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
La alimentacin
6,0%
7,5%
Ej.:
MT-12 kV:11,28 a 12,72 kV
BT-380 V:351,5 a 408,5 V
BT-220 V:203,5 a 236,5 V
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
La distribucin
E
TG
TD TD
L1
L2
circuitos
Vp < 3%
Vp < 3%
Vp < 5%
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Los equipos
No existe un valor prefijado de tensin, pero se acepta en el caso de equipo electrnico sensible no menos de 200 V.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Estado anormal
Condicin que establece que los parmetros elctricos se encuentran fuera de los lmites permisibles durante un tiempo determinado.
anormalidades
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Perturbaciones
Alteracin de las caractersticas ideales (originales) de la energa elctrica, provocada por su transporte, distribucin y utilizacin.
Pueden ser transitorias o permanentes y sus efectos pueden llegar a ser perceptibles sobre equipos e instalaciones.
Las tradicionales:
Ref: GDP pg. 17
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Perturbaciones
Otra perturbacin hoy en da bastante comn es la distorsin por contenido armnico dada la gran presencia de equipo electrnico de caractersticas no lineales en las redes.
Ref: GDP pg. 22
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Perturbaciones
En una carga lineal, la forma de onda de la corriente es igual a la de la tensin.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Perturbaciones
En una carga no-lineal, la forma de onda de la corriente no es igual a la de la tensin.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Perturbaciones
Fourier permite separar una seal distorsionada en sus componentes armnicas
Ref: GDP pg. 22
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Perturbaciones
Cada armnica tiene un nombre, una frecuencia y una secuencia.
Nombre Frecuencia Secuencia
1 Armnico 50 Hz Positiva
3 Armnico 150 Hz Cero
5 Armnico 250 Hz Negativa
7 Armnico 350 Hz Positiva
9 Armnico 450 Hz Cero
11 Armnico 550 Hz Negativa
13 Armnico 650 Hz Positiva
15 Armnico 750 Hz Cero
17 Armnico 850 Hz Negativa
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Fallas
Condicin que pone en peligro ya sea la instalacin o a sus usuarios.
sobrecargas cortocircuitos aislamiento
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Generalidades
Defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente.
Caractersticas:Creacin de un arco elctrico
Esfuerzos electrodinmicos
Esfuerzos trmicos
220 V
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Tipos de cortocircuitos
Existen los trifsicos, bifsicos y monofsicos.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Seales de cortocircuito
La forma de la seal de cortocircuito depende principalmente del momento de ocurrencia de la falla.
falla simtrica
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Seales de cortocircuito
La forma de la seal de cortocircuito depende principalmente del momento de ocurrencia de la falla.
falla asimtrica
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Generalidades
fuentefuente CargaCarga
ZZ11 ZZ22 ZZ33
LL11 LL22 LL33
IIcc1cc1ZZ11
IIcc2cc2
ZZ11 + Z+ Z22
IIcc3cc3
ZZ11 + Z+ Z22 + Z+ Z33
Para la determinacin de los niveles de cortocircuito de una red se deben calcular las impedancias de fallas en cada punto.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Amplitud de la corriente de cortocircuito
El Corto circuito real (sin proteccin de un aparato limitador), el valor mximo de la corriente peak se desarrolla durante el primer semiperiodo del cortocircuito (1er peak asimtrico).
Iccpeak(Ipk)= nIcceficaz presunta
Ref: GDP pg. 364
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Procedimiento de clculo segn ANSI.El procedimiento para calcular las corrientes de cortocircuito en un sistema de distribucin consta de los siguientes pasos:
Disponer del diagrama del sistema: el diagrama unilineal con todas las fuentes y todas las impedancias del circuito.Convertir impedancias: valores en p.u del diagrama en estudio.Combinar impedancias: reduccin del diagrama de impedancias para calcular la impedancia equivalente.Calcular la corriente de cortocircuito: el paso final es el clculo de la corriente de cortocircuito, las impedancias de lasmquinas rotatorias usadas en el circuito dependen del estudio en cuestin
Mtodos de Clculo
Existen dos mtodos que permiten conocer las corrientes ante fallas de cortocircuitos.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Procedimiento de clculo segn IEC.Considera redes radiales (casos usuales en sistemas de distribucin industrial) y en anillo.El valor de la corriente de cortocircuito es la suma de la componente simtrica AC y la componente transitoria DC. En particular, la norma IEC 909 define el clculo de las siguientes corrientes: IK: Corriente inicial simtrica RMS. ip : Valor peak. Ib :Corriente de cortocircuito simtrica de
interrupcin en un instante tm, para separacin del contacto del interruptor. Ib sym : Corriente asimtrica de interrupcin RMS. IK : Corriente en rgimen permanente de cortocircuito
RMS.
Mtodos de Clculo
Existen dos mtodos que permiten conocer las corrientes ante fallas de cortocircuitos.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Corrientes ANSI Corrientes IEC
Momentneas Inicial IK
Reconexin Mximo ( Ip )
Interrupcin Apertura ( Ib )
Ajuste dispositivos Estado estacionario ( IK )
La norma ANSI est orientada para la seleccin de interruptores, mientras que la norma IEC da una gua general de clculo de las corrientes de cortocircuito. En general hay en IEC ms detalles para el clculo que en ANSI; cualquiera de estas normas o la vinculacin entre ellas dan excelentes resultados a la hora de utilizarlas para el clculo de corrientes de cortocircuito.
Mtodos de Clculo
Existen dos mtodos que permiten conocer las corrientes ante fallas de cortocircuitos.
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Modelamiento
Componente Smbolo Modelo
Sistema (Distribuidora)
Maquinas Rotatorias
Transformador
Lneas
Cargas o Consumos
~
Rt Xt
RL XL
P + jQP + jQ
Para Calcular los Corto Circuitos, se deben modelar los Elementos del Sistema:
~
R X
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
fuente
fuentefuente/carga
carga
carga
Modelamiento
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Para determinar los niveles de cortocircuito existe este mtodo, que genera una evaluacin rpida de acuerdo a lo propuesto por la UTE 15-105; el mtodo de composicin.
Mtodo de composicin
Ref: GDP pg. 246
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
( )KQ
nQ S
UmZ2=
QQ ZX = 995.0Datos:
m : Factor de Carga, tomado igual a 1,05
Un : Tensin de la red interior en BT (V)
SKQ: Potencia de cortocircuito del sistema (kVA)
RQ : Resistencia del sistema (expresarla en m)XQ : Reactancia del sistema (expresarla en m)
Sistema
QQ XR = 1.0
Mtodo de las impedancias
Ref: GDP pg. 240
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
TrTr ZR = 31.0TrTr ZX = 95.0
Datos:
m : Factor de Carga, tomado igual a 1,05
Un : Tensin de la red interior (V)
STr : Potencia nominal del transformador (kVA)
ZTr : Impedancia del transformador (m))Ucc : Reactancia porcentual del transformador (%)
RTr : Resistencia del transformador (expresarla en m)XTr : Reactancia del transformador (expresarla en m)
Transformador
( )100
2cc
Tr
nTr
USUmZ =
Mtodo de las impedancias
Ref: GDP pg. 241
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Lneas
= PhPhC SnLR 30 10
Datos:
0 : Resistividad del conductor ( mm2/mts )
nPh : Nmero de Conductores en Paralelo por fase
SPh : Seccin del Conductor en (mm2)
: Reactancia Lineal del Conductor en (m/mts)
RL : Resistencia de la lnea (expresarla en m)XL : Reactancia de la lnea (expresarla en m)
=
PhC n
LX
Mtodo de las impedancias
Ref: GDP pg. 245
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Mtodo de las impedancias
ZccEmCIcc Thmx
=3
Corriente de cortocircuito (Trifsica)
Datos:
Cmax : Factor de Tensin Corto Ctos mximos 1,05
m : Factor de Carga, tomado igual a 1,05
ETh : Tensin de Thevenin vista desde la fuente (V)
Zcc : Impedancia de cortocircuito en el punto de falla vista desde la fuente (m)
Icc : Corriente de cortocircuito (kA)Ref: GDP pg. 244
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
La proteccin y el control de los circuitos de utilizacin son las funciones bsicas de un tablero; no obstante, antes de ellas existe una funcin quizs ms discreta pero no menos indispensable: la reparticin.
Generalidades
Ref: GDP pg. 356
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
El juego de barras es la autntica columna vertebral de todo conjunto de distribucin.
barras flexibles
barras de transferencia
barras de derivacin
barras de distribucin
El dimensionamiento de los juegos de barras
Ref: Cat. pg. 136
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
La seccin necesaria de las barras se determina en funcin de la corriente de utilizacin y el IP del tablero de acuerdo a la IEC 60947-1.
Ref: GDP pg. 358
Ie : Corriente asignada de empleo, a utilizar en carcasas con ventilacin natural o en tableros con IP < 30 (T ambiente interno < 25 C).
Ithe: Corriente trmica bajo carcasa correspondiente a las condiciones de instalacin ms severas.
Las envolventes estancas no permiten una renovacin natural del aire, el IP> 30 (T ambiente interno < 50 C).
El dimensionamiento de los juegos de barras
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Sinerga del Sistema XL3Facilitar y libertad en la eleccin del sistema de reparticin estndar u optimizada:
E
S
T
A
N
D
A
R
El dimensionamiento de los juegos de barras
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Sinerga del Sistema XL3Facilitar y libertad en la eleccin del sistema de reparticin estndar u optimizada:
O
P
T
I
M
I
Z
A
D
A
El dimensionamiento de los juegos de barras
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
6.2.2.1.- Los conductores de alimentacin que lleguen a un tablero debern hacerlo a puentes de conexin o barras metlicas de distribucin desde donde se harn las derivaciones para la conexin de los dispositivos de comando o proteccin constitutivos del tablero. No se aceptar el cableado de un tablero con conexiones hechas de dispositivo a dispositivo.6.2.2.2.- Las barras de distribucin se debern montar rgidamente soportadas en las cajas, gabinetes o armarios; estos soportes debern ser aislantes.6.2.2.3.- La cantidad y dimensiones de los soportes de barras se fijarn de acuerdo al clculo de esfuerzos dinmicos que se originen en la ms alta corriente de cortocircuito estimada para el tablero y teniendo en consideracin la presencia de armnicas de corriente o tensin que puedan originar resonancias mecnicas de las barras.
El dimensionamiento de los juegos de barrasDe acuerdo a la Nch 4/2003:
Ref: www.sec.cl
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
6.2.2.4.- Tanto las barras como los conductores del cableado interno de los tableros debern cumplir el cdigo de colores indicado en 8.0.4.15.6.2.2.5.- La capacidad de transporte de corriente de las barras de distribucin de un tablero se fijar de acuerdo a la tabla N 6.4.8.2.2.12.- Todo el sistema de barras de distribucin desnudas deber quedar protegido por una cubierta removible y mecnicamente resistente. En caso que esta cubierta sea de un material conductor, deber conectarse a tierra cada una de las secciones que la formen.Se recomienda que esta cubierta est formada por una rejilla o que tenga perforaciones que faciliten la ventilacin de las barras sin afectar la seguridad del conjunto
El dimensionamiento de los juegos de barrasDe acuerdo a la Nch 4/2003:
Ref: www.sec.cl
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Curva de limitacin de corriente:
Entregan el valor mximo de las corrientes limitadas por los interruptores.Permiten determinar:Si la corriente limitada es aceptada por el aparato aguas abajo.Los efectos electrodinmicos (por ejemplo en las barras).
Ref: GDP pg. 365
El dimensionamiento de los juegos de barras
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Curva de limitacin de esfuerzo trmico:
Entregan la imagen de la energa (A2s) que soporta el interruptor en funcin de la corriente de cortocircuito presumible.Permiten comprobar el comportamiento de los cables protegidos por el aparato ante los esfuerzo trmicos. Ref: GDP pg.224.
Ref: GDP pg. 259
Zona
Trm
ica
Zona
Mag
ntic
a
Curva ET cable
El dimensionamiento de los juegos de barras
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Los esfuerzos electrodinmicos que se ejercen entre conductores, y ms concretamente en los juego de barras, se deben a la interaccin de los campos magnticos producidos por el paso de la corriente.Dichos esfuerzos son proporcionales al cuadrado de la intensidad peak de la corriente (Ipk), que se puede expresar en A o en kA.
El dimensionamiento de los juegos de barras
Representacin esquemtica en un punto del espacio (ley de Biot y Savart)
Ref: GDP pg. 363
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Para determinar la distancia de separacin entre soportes en losjuegos de barra, entregamos las tablas ya calculadas de separacin de los soportes:
D (mm)
El dimensionamiento de los juegos de barras
Ref: GDP pg. 366
CLCULO DE CORTOCIRCUITOS Y JUEGOS DE BARRAS
DEPARTAMENTO DE CAPACITACINLEGRAND CHILE
I
Anormalidades en las instalaciones elctricas
Ref: GDP pg. 379
El dimensionamiento de los juegos de barrasLa Reparticin:
La comprobacin de la Ipk no es necesaria si el repartidor est protegido por un aparato de la misma intensidad nominal. Se debe realizar si el aparato situado antes es de un calibre superior a la intensidad del repartidor.
Los repartidores Legrandestn diseados para presentar una resistencia al esfuerzo trmico al menos tan elevada como la del conductor de la seccin correspondiente a la corriente nominal, de modo que generalmente no se necesita ninguna otra comprobacin.
000_Inicio.pdfIntroduccin
Recommended