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Unidad3:Cálculodefallas
eléctricas
Introducción
Tipos de fallas eléctricas en sistemas de potencia
Componentes simétricas y circuitos de secuencia
Análisis de fallas simétricas y asimétricas

Anormalidades
en los SEP
Perturbaciones
Fallas
Variaciones de tensión
Sobrecargas
Oscilaciones
Desequilibrios
Cortocircuitos
Conductor abierto
Pérdida de generadores
Unidad3:Cálculodefallaseléctricas
Introducción

Fallas de
cortocircuitos
Simétricas
Asimétricas
Cortocircuito trifásico
Monofásico a tierra
Bifásico
Bifásico a tierra

TEOREMA DE FORTESCUE
Charles Legeyt Fortescue (Ingeniero Eléctrico Canadiense) publicó
en 1918 el método de las componentes simétricas, el cual prueba que
un sistema desbalanceado de n fasores, se puede resolver con n
sistemas de fasores balanceados llamados componentes simétricas
de los fasores originales.
Los componentes balanceados son:
• Componentes de secuencia positiva o directa
• Componentes de secuencia negativa o inversa
• Componentes de secuencia cero u homopolar

CIRCUITOS DE SECUENCIA DE LOS COMPONENTES PRINCIPALES
DE UN SEP
 Máquina síncrona
 Transformador de potencia
 Líneas
 Consumos

DE UN SEP
 Máquina síncrona

DE UN SEP

DE UN SEP
 Líneas

COMPONENTES PRINCIPALES DE UN SISTEMA ELÉCTRICO DE
POTENCIA
 Consumos

FALLAS SIMÉTRICAS
Según la norma alemana VDE 0102:
 Corriente subtransitoria  Valor eficaz de la corriente de
cortocircuito en el instante de la falla
 Corriente transitoria  Valor eficaz de la corriente de
cortocircuito 0,1 segundos desde que se produjo la falla
 Corriente permanente  Valor eficaz de la corriente de
cortocircuito que perdura después de los fenómenos
transitorios, a partir de los 5 segundos
En cortocircuitos trifásicos próximos a generadores con excitación
constante:
Y en cortocircuitos trifásicos alejados de generadores:
Las corrientes descritas se relacionan con tres reactancias de eje
directo:
 Reactancia subtransitoria
 Reactancia transitoria
 Reactancia permanente

FALLAS SIMÉTRICAS
Ejemplo 1
Un generador síncrono y una carga estática tienen valores
nominales de 30.000 kVA y 13,2 kV. La reactancia subtransitoria del
generador es de 20%. El transformador que los conecta es de 30.000
kVA, de relación 1:1 y con reactancia de dispersión de 10%. Cuando
ocurre una falla simétrica en la barra de la carga, esta opera a un
voltaje en terminales de 12,8 kV. Calcular la corriente de falla
subtransitoria en la barra, sobre las bases de los valores nominales
del generador.
Ejemplo 2
Suponga que la carga estática del ejemplo anterior es reemplazada
por un motor síncrono cuyos valores nominales son iguales a los del
generador. El motor opera al mismo voltaje indicado en el ejemplo
1. Recalcule la corriente de falla subtransitoria en la barra.

FALLAS SIMÉTRICAS
Ejemplo
Considere el siguiente sistema eléctrico de potencia con los
siguientes datos, donde las cantidades porcentuales están en base
propia:
Generador: 130 MVA; 13,2 kV; X’’=16%
Transformador 1: 135 MVA; 13,8/132 kV; X=10%
Transformador 2: 130 MVA; 132/11 kV; X=12%
Línea: 4+j12
Carga: 88+j27 MVA
El sistema eléctrico opera en régimen permanente y a tensión
nominal desde la barra 4 cuando en esta ocurre una falla simétrica.
Tomando como bases los valores nominales del generador,
determine la magnitud de la falla subtransitoria en la barra.

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FALLAS ASIMÉTRICAS
Ejemplo
Una red de potencia anillada es abastecida desde dos centrales de
generación, que están representadas mediante los generadores
equivalentes de Thévenin 1 y 2. La máquina síncrona 3 representa el
equivalente de los motores síncronos de una industria. Los valores
nominales de los elementos del sistema son:
Generador 1: 20 MVA; 18 kV; = = = 20%; = 8%; = 5%
Generador 2: 20 MVA; 18 kV; = = = 20%; = 8%; = 5%
Motor Síncrono 3: 30 MVA; 13,8 kV; = = = 20%; = 8%; = 5%
Transformadores Y-Y: 20 MVA; 138/13,8 kV; X = = = 10%; = 9%
Transformadores Y-Δ: 15 MVA; 138/13,8 kV; X = = = 10%; = 9%
Línea 1: = = j40 Ω; = j100 Ω
Líneas 2 y 3: = = j20 Ω; = j50 Ω
El motor síncrono 3 opera a voltaje nominal. Sobre las bases de 50
MVA y 138 kV en la línea de j40 Ω, calcule la corriente de
cortocircuito en la barra C cuando en esta ocurre:
a) Una falla trifásica
b) Una falla bifásica
c) Una falla monofásica a tierra
d) Una falla bifásica a tierra

FALLAS SIMÉTRICAS
Ejemplo
Dos transformadores de 23/0,4 kV conectados en paralelo a una
barra de media tensión componen una subestación MT/BT aérea
que alimenta la instalación eléctrica de la fábrica Cecinas Pacel,
ubicada en la comuna de Valdivia, Región de Los Ríos. Uno de los
transformadores es de 200 kVA con reactancia de dispersión de 4%,
y el otro es de 400 kVA con reactancia de dispersión de 5%. Calcular:
a) Un cortocircuito trifásico en la barra de baja tensión de la
fábrica
b) Valor del cortocircuito trifásico referido al lado de media tensión

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