Metodología para el Estudio de Fallas en Sistemas Eléctricos de Potencia

El estudio de fallas en sistemas eléctricos ha evolucionado a la par que las herramientas de cálculo numérico. Los primeros estudios recibieron el nombre genérico de "cortocircuito" y a la fecha todavía se le aplica este nombre, asignado al estudio de fallas trifásicas en sistemas eléctricos, bajo ciertas suposiciones que simplificaban el proceso.

Esta metodología permite el estudio sistemático de fallas balanceadas o desbalanceadas en un sistema eléctrico de potencia o distribución. Estas fallas, normalmente se clasifican en:

Fallas en Derivación

• Línea a tierra
• Doble línea a tierra
• Entre líneas
• Trifásica a tierra
• Trifásica sin aterrizar

Fallas en Serie

• Una fase abierta
• Dos fases abiertas

Requerimientos de Información

Los requerimientos de información de esta metodología son los siguientes:

• Redes de secuencia positiva, negativa y cero del sistema eléctrico (matrices de admitancias nodales de secuencias).
• Condiciones de prefalla del sistema (voltajes complejos nodales), las cuales se obtienen mediante un estudio de flujos o suponiendo un perfil plano de voltaje.

Generalmente, se considera que las redes de secuencia positiva y negativa son idénticas, sin considerar las fuentes de voltaje, las cuales solo existen en la red de secuencia positiva, debido a que se considera condiciones de prefalla balanceadas. La red de secuencia cero dependerá de la red de alimentación (acoplamientos mutuos) y del tipo de generadores y transformadores incluidos en el sistema eléctrico.

Comportamiento de una Máquina Síncrona ante un Cortocircuito Trifásico

Una manera de observar el comportamiento de una máquina síncrona ante un cortocircuito trifásico, es mediante una prueba física. En la Figura 10.1 es mostrada una aproximación de un oscilograma de la corriente de falla de c.a., en una fase de una máquina síncrona operando en vacío durante la prueba, sin incluir la corriente de desplazamiento de c.d. Puede observarse que la amplitud de la onda senoidal de la corriente disminuye desde un valor inicial alto hasta un valor menor de régimen estacionario.

Estudio de Fallas en Derivación Mediante Equivalentes de Thevenin

En primera instancia, se habrá de plantear la formulación del problema de estudio de fallas en derivación, utilizando el concepto de equivalentes de Thévenin en el marco de referencia de componentes de secuencia.

Tipos de Fallas a Analizar

• Una fase a tierra
• Dos fases a tierra
• Falla entre dos fases
• Falla trifásica
• Falla trifásica aterrizada