Corto Circuito ANSI

Introducción

La alta complejidad de las redes eléctricas industriales y comerciales pone de manifiesto que las fallas serán inevitables, aunque se hayan diseñado con mucho detalle. La factibilidad de diseñar y operar un sistema eléctrico con una tasa de fallas igual a cero es, si no poco realista, no se justifica económicamente.

En el contexto del análisis del corto circuito ANSI, las fallas en los sistemas eléctricos se manifiestan a través de rupturas de aislamiento y pueden conducir a cualquiera de los fenómenos siguientes:

• Patrones no deseables de flujos de corriente por la red eléctrica.
• Magnitudes excesivas de corrientes que pueden dañar los equipos.
• Sobre voltajes excesivos, de naturaleza transitoria y/o sostenida, que comprometen la integridad y la confiabilidad de los diferentes equipos con aislamiento.
• Depresiones de voltaje en la vecindad de la falla que pueden afectar la operación del equipo rotante y sensible.
• Se crean condiciones en el sistema que pueden poner en peligro al personal de la planta.

• Redes para calcular las corrientes rms simétricas y asimétricas

Para calcular las corrientes rms simétricas, se usan tres tipos de redes para representar al sistema de potencia sobre tres intervalos de tiempo que dura la falla y solamente difieren por las asignaciones que se hacen a las reactancias de las máquinas rotantes:

• Red de primer ciclo (momentánea).
• Red de apertura de contactos (Interrupción).
• Red de aproximadamente 30 ciclos (retraso de tiempo).

Las tres redes tienen los mismos elementos básicos a excepción de las impedancias de las máquinas rotantes. Estas redes dependen de los propósitos del estudio y de los objetivos principales que serán la selección de los equipos de interrupción y la coordinación de los dispositivos de sobrecorriente de la red eléctrica.

Los requerimientos y el alcance de un estudio de corto circuito dependerán de los objetivos de ingeniería. La mayoría de los estudios de corto circuito en sistemas eléctricos industriales y comerciales llevan a cabo uno o más de los cuatro tipos siguientes:

• Falla trifásica.
• Falla una línea a tierra.
• Falla línea a línea.
• Falla doble línea a tierra.

Beneficios

Las razones principales para llevar a cabo estudios de corto circuito son:

• Para verificar la nominación de los equipos de interrupción existentes.
• Para determinar los ajustes de los dispositivos de protección del sistema eléctrico.
• Para determinar los efectos de las corrientes de falla sobre los diferentes componentes del sistema tales como cables, líneas aéreas, buses, transformadores y reactores durante el tiempo que dura la falla.
• Evaluar los efectos de las diferentes clases de corto circuito que pueden tener sobre el perfil de tensión en todo el sistema eléctrico.
• Conceptualizar, re-diseñar y corregir el arreglo del sistema eléctrico, la puesta a tierra del neutro y de las partes metálicas no conductoras.
• Sirve de base para el estudio de coordinación de protecciones de sobrecorriente.

Soporte normativo internacional

Para los cálculos de fallas en media y alta tensión:

[1]                    IEEE Std C37.010-1999 (R 2005), Application Guide for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis.

[2]                   IEEE Std C37.04™-1999 (R 2006), Rating Structure for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis.

[3]                   IEEE Std C37.013-1997, Standard for AC High-Voltage Generator Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis.

[4]                   IEEE Std 141-1993, Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants.

[5]                   IEEE Std 241-1990, Recommended Practice for Electric Power Systems in Commercial Buildings.

[6]                   IEEE Std 242-2001, Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems.

[7]        IEEE Std 551™-2006, IEEE Recommended Practice for Calculating Short-Circuit Currents in Industrial and Commercial Power Systems.

Para los cálculos de fallas en baja tensión (abajo de 1000 V):

[1]                    IEEE C37.13-1990, IEEE Standard for Low-Voltage AC Power Circuit Breakers Used in Enclosures.

[2]                   IEEE Std C37.20.1™-2002, IEEE Standard for Metal-Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear.

[3]                   IEEE Std 141-1993, Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants.

[4]                   IEEE Std 241-1990, Recommended Practice for Electric Power Systems in Commercial Buildings.

[5]                   IEEE Std 242-2001, Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems.

[6]                   IEEE Std 1015™-2006, Recommended Practice for Applying Low-Voltage Circuit Breakers Used in Industrial and Commercial Power Systems