Corriente de cortocircuito, que determina la magnitud de la corriente de cortocircuito

Este artículo se centrará en los cortocircuitos en las redes eléctricas. Consideraremos ejemplos típicos de cortocircuitos, métodos para calcular corrientes de cortocircuito, prestaremos atención a la relación entre la resistencia inductiva y la potencia nominal de los transformadores al calcular corrientes de cortocircuito y también daremos fórmulas simples específicas para estos cálculos.

A la hora de diseñar instalaciones eléctricas es necesario conocer los valores de las corrientes de cortocircuito simétricas para diferentes puntos de un circuito trifásico. Los valores de estas corrientes simétricas críticas permiten calcular los parámetros de cables, aparamenta, dispositivos de protección selectiva etc.

A continuación, considere una corriente de cortocircuito de resistencia cero trifásica alimentada a través de un transformador reductor de distribución típico. En condiciones normales, este tipo de daño (cortocircuito de la unión atornillada) es el más peligroso y el cálculo es muy sencillo.Los cálculos simples permiten, sujeto a ciertas reglas, obtener resultados suficientemente precisos que sean aceptables para el diseño de instalaciones eléctricas.

Corriente de cortocircuito en el devanado secundario de un transformador reductor de distribución. Como primera aproximación, se supone que la resistencia del circuito de alto voltaje es muy pequeña y, por lo tanto, puede despreciarse:

Aquí P es la potencia nominal en voltios-amperios, U2 es la tensión de fase a fase del devanado secundario sin carga, In es la corriente nominal en amperios, Isc es la corriente de cortocircuito en amperios, Usc es la corriente de cortocircuito. voltaje del circuito en porcentaje.

La siguiente tabla muestra las tensiones de cortocircuito típicas de los transformadores trifásicos para un devanado de alta tensión de 20 kV.

Si, por ejemplo, consideramos el caso cuando varios transformadores se alimentan en paralelo al bus, entonces el valor de la corriente de cortocircuito al comienzo de la línea conectada al bus puede tomarse igual a la suma de cortocircuito corrientes, que se calculan previamente por separado para cada uno de los transformadores.

Cuando todos los transformadores se alimentan de la misma red de alta tensión, los valores de las corrientes de cortocircuito, al sumarse, darán un valor ligeramente superior al que realmente aparentan. Se desprecia la resistencia de las barras colectoras y los interruptores.

Deje que el transformador tenga una potencia nominal de 400 kVA, el voltaje del devanado secundario es de 420 V, luego, si tomamos Usc = 4%, entonces:

La siguiente figura proporciona una explicación para este ejemplo.

La precisión del valor obtenido será suficiente para calcular la instalación eléctrica.

Corriente trifásica de cortocircuito en cualquier punto de instalación del lado de baja tensión:

Aquí: U2 es el voltaje sin carga entre las fases de los devanados secundarios del transformador. Zt — impedancia del circuito ubicado sobre el punto de falla. Luego considere cómo encontrar Zt.

Cada parte de la instalación, ya sea una red, un cable de alimentación, el propio transformador, un disyuntor o una barra colectora, tiene su propia impedancia Z compuesta por R activa y X reactiva.

La resistencia capacitiva no juega un papel aquí. Z, R y X se expresan en ohmios y se calculan como los lados de un triángulo rectángulo como se muestra en la siguiente figura. La impedancia se calcula según la regla del triángulo rectángulo.

La cuadrícula se divide en secciones separadas para encontrar X y R para cada sección para que el cálculo sea conveniente. Para un circuito en serie, los valores de resistencia simplemente se suman y el resultado es Xt y RT. La resistencia total Zt está determinada por el teorema de Pitágoras para un triángulo rectángulo mediante la fórmula:

Cuando las secciones están conectadas en paralelo, el cálculo se realiza como para las resistencias conectadas en paralelo, si las secciones combinadas en paralelo tienen reactancia o resistencia activa, se obtendrá la resistencia total equivalente:

Xt no tiene en cuenta la influencia de las inductancias y, si las inductancias adyacentes se influyen entre sí, la inductancia real será mayor. Cabe señalar que el cálculo de Xz solo está relacionado con un circuito independiente separado, es decir, también sin la influencia de la inductancia mutua. Si los circuitos paralelos están ubicados cerca uno del otro, entonces la resistencia Xs será notablemente mayor.

Considere ahora la red conectada a la entrada del transformador reductor. La corriente de cortocircuito trifásica Isc o la potencia de cortocircuito Psc la determina el proveedor de electricidad, pero en base a estos datos se puede encontrar la resistencia equivalente total. Impedancia equivalente, que simultáneamente da como resultado el equivalente para el lado de baja tensión:

Psc-suministro de cortocircuito trifásico, U2-voltaje sin carga del circuito de bajo voltaje.

Como regla general, el componente activo de la resistencia de una red de alto voltaje, Ra, es muy pequeño y, en comparación con la resistencia inductiva, insignificante. Convencionalmente, Xa se toma igual al 99,5% de Za y Ra es igual al 10% de Xa. La siguiente tabla muestra cifras aproximadas de estos valores para transformadores de 500 MVA y 250 MVA.

Full Ztr — Resistencia del transformador del lado de bajo voltaje:

Pn: potencia nominal del transformador en kilovoltios-amperios.

La resistencia activa de los devanados se basa en pérdidas de energía.

Al realizar cálculos aproximados, se desprecia Rtr y Ztr = Xtr.

Si se va a considerar un interruptor automático de baja tensión, se considera la impedancia del interruptor automático por encima del punto de cortocircuito. La resistencia inductiva se toma igual a 0,00015 Ohm por interruptor y se desprecia el componente activo.

En cuanto a los embarrados, su resistencia activa es despreciablemente pequeña, mientras que la componente reactiva se distribuye en aproximadamente 0,00015 Ohm por metro de su longitud, y cuando se duplica la distancia entre los embarrados, su reactancia aumenta sólo un 10%. Los parámetros de los cables son especificados por sus fabricantes.

En cuanto a un motor trifásico, en el momento del cortocircuito pasa a modo generador, y la corriente de cortocircuito en los devanados se estima en Isc = 3,5 * In. En motores monofásicos, el aumento de corriente en el momento del cortocircuito es despreciable.

El arco que suele acompañar a un cortocircuito tiene una resistencia que no es en absoluto constante, pero su valor medio es extremadamente bajo, pero la caída de tensión en el arco es pequeña, por lo que la corriente disminuye prácticamente en un 20%, lo que facilita la operación. del interruptor automático sin perturbar su funcionamiento sin afectar particularmente a la corriente de disparo.

La corriente de cortocircuito en el extremo receptor de la línea está relacionada con la corriente de cortocircuito en el extremo de suministro de la línea, pero también se tienen en cuenta la sección transversal y el material de los hilos transmisores, así como su longitud. cuenta. Teniendo una idea de la resistencia, cualquiera puede hacer este sencillo cálculo. Esperamos que nuestro artículo te haya resultado útil.