Potencia de
cortocircuito
Introducción
· La potencia de
cortocircuito depende directamente de la configuración de la red y de la
impedancia de sus componentes: líneas, cables, transformadores, motores, etc.,
que recorre la corriente de cortocircuito.
U: tensión de servicio (kV)
Icc: corriente de cortocircuito (kA eficaz)
La
potencia de cortocircuito se puede equiparar a una potencia aparente.
Ejemplo: 25 kA con tensión
de servicio 11 kV
Figura
1
· Para determinar la potencia de cortocircuito, es preciso un
análisis de los flujos de las potencias que alimentan el
cortocircuito en el caso más desfavorable.
Las
fuentes posibles son las siguientes:
·
Llegada de la red a través del o de los transformadores de potencia.
·
Llegada del alternador.
·
Retorno de potencia debido a las máquinas giratorias (motores,
etc.) o a través de los transformadores MT/BT.
Ejemplo (ver figura 2):
·
El retorno por la BT Icc5 sólo es
posible si el transformador (T4) está alimentado por otra fuente.
·
Tres fuentes suministran al cuadro
(T1-A-T2):
o interruptor
D1 (c/c en A)
Icc1 + Icc2
+ Icc3 + Icc4 + Icc5
o interruptor
D2 (c/c en B)
Icc1
+ Icc2 + Icc3 + Icc4 + Icc5
o interruptor
D3 (c/c en C)
Icc1 + Icc2 +
Icc3 + Icc4 + Icc5
Figura 2
Es preciso
calcular cada una de las corrientes Icc.
Intensidad de cortocircuito
La
intensidad de la corriente de cortocircuito debe calcularse en cada fase de la instalación para las diferentes configuraciones posibles de la red;
con el fin de determinar las características del material que debe soportar o
que debe cortar esta corriente de defecto.
Para elegir
adecuadamente los aparatos de corte (disyuntores o fusibles) y ajustar las
funciones de protección, deben conocerse tres valores de corriente de
cortocircuito:
·
intensidad de
cortocircuito mínima:
Corresponde a un cortocircuito en el extremo del enlace protegido (defecto lejano de un generador (ver fig.3) y no justo detrás del dispositivo de corte). Su valor permite elegir el ajuste de los umbrales de protección de máxima corriente y los fusibles; en particular, cuando la longitud de los cables es importante o cuando la fuente es relativamente impedante (generador, onduladores).
Ver post: “Cálculo
de la corriente de cortocircuito mínima en una red de BT con régimen de neutro
TN” en el siguiente link:
Figura 3
·
valor eficaz de la intensidad de cortocircuito máxima:
Corresponde a un cortocircuito muy próximo a las bornas
aguas abajo del aparato de corte (ver la fig.3). Se define en kA para 1 ó 3 segundos
y sirve para determinar la resistencia térmica que deben soportar los
materiales.
·
valor de cresta de la intensidad de cortocircuito máxima:
(valor de la primera cresta del período
transitorio)
Idin. equivale a:
2,5
• Icc en 50 Hz (CEI) ó,
2,6
• Icc en 60 Hz (CEI) ó,
2,7
• Icc (ANSI) (Icc: intensidad de cortocircuito)
Determina el poder de corte y de cierre de los
disyuntores e interruptores, así como la resistencia electrodinámica de los
juegos de barras y del aparellaje.
La norma IEC indica los valores siguientes:
8
- 12,5 - 16 - 20 - 25 - 31,5 - 40 kA eficaces.
Estos valores se utilizan generalmente en las
especificaciones.
Figura 4
Nota:
· Puede ocurrir que un
pliego de condiciones proporcione un valor en kA ef y un valor en MVA como se
indica a continuación:
Icc
= 19 kA ef ó 350 MVA con 10 kV
o
si se calcula la
intensidad equivalente a 350 MVA se obtiene:
La
diferencia se debe a la forma en que se redondea el valor y a las costumbres locales.
El
valor 19 kA ef es probablemente el más realista.
o
existe otra explicación: en media y alta tensión, la IEC 60909 que
aplica un coeficiente de 1,1 para calcular la Icc máxima.
El coeficiente
1,1 tiene en cuenta una caída de tensión del 10% en la instalación en defecto (cables, etc.).
La
intensidad de cortocircuito depende del material instalado en la red
(transformadores, motores, líneas, etc).
Icc
en Transformadores:
Para
determinar la intensidad de cortocircuito en las Bornas de un transformador, se necesita conocer la tensión de cortocircuito
(Ucc %), normalmente indicada en su placa de características.
Ver post: “Medida
de la tensión de cortocircuito y pérdidas en carga en Transformadores secos” en
el siguiente link:
Ucc % se obtiene en
plataforma de ensayos de la siguiente forma:
Figura
5
1.
el transformador no está alimentado: U = 0
2.
Se pone el secundario en cortocircuito
3. Se sube progresivamente la tensión U en el primario hasta obtener la intensidad nominal asignada Ir en el secundario del transformador.
El valor U obtenido en el primario es entonces igual a Ucc
La corriente de
cortocircuito, expresada en kA, se
obtiene por la siguiente relación:
Ejemplo:
·
Transformador 20 MVA
·
Tensión 10 kV
·
Ucc = 10%
·
Potencia de la fuente aguas arriba: infinita
Icc
en Generadores síncronos (alternadores y motores):
El cálculo de la intensidad de
cortocircuito en las bornas de un generador
síncrono es muy complejo, ya que la impedancia
interna
de éste varía en función del tiempo.
· Cuando la potencia aumenta progresivamente, la corriente
disminuye pasando por tres períodos característicos (figura 6):
o subtransitorio (permite
determinar el poder de cierre de los disyuntores y los esfuerzos electrodinámicos), duración media de 10 ms
o
transitorio (fija los
esfuerzos térmicos del material), duración media 250 ms
o
permanente (es el valor de la
corriente de cortocircuito en régimen establecido).
· La intensidad de cortocircuito se calcula igual que para los
transformadores, pero es necesario tener en cuenta los diferentes regímenes.
Figura 6
·
La intensidad de
cortocircuito se obtiene por la siguiente relación:
Siendo Xcc
la reactancia de cortocircuito
Los valores más corrientes para un generador síncrono son
los siguientes:
Ejemplo:
Modo de cálculo para un alternador o un motor síncrono
·
Alternador 15 MVA
·
Tensión U = 10 kV
·
X'd = 20%
Icc
en Motores asíncronos:
·
Para los motores asíncronos
o
la intensidad de cortocircuito en las bornas equivale a la
intensidad de arranque
Icc
≈ 5 a 8 Ir
o
la contribución de los motores (retorno de corriente) a la
intensidad de cortocircuito es igual a:
I ≈ 3 · S · Ir
El coeficiente 3
tiene en cuenta los motores parados y la impedancia hasta el defecto.
FUENTE:
Schneider Electric:
Guía de diseño de MT.
Post relacionado:
Cálculo del Poder de corte y cierre de interruptores
generales y secundarios en una red de distribución eléctrica.
Hola, seria bueno anexar ejemplos con el dato de placa del transformador de % de Impedancia, para calcular Icc.
ResponderEliminarSaludos
La Icc (Intensidad de cortocircuito) está calculada en el texto a partir del % de impedancia para un transformador, para un generador y para un motor. Son tres ejemplos tal y como Vd. necesita.
ResponderEliminarPara mas información ver post:
Cálculo de parámetros eléctricos de Transformadores (Hoja Excel)
https://imseingenieria.blogspot.com/2015/10/calculo-de-parametros-electricos-de.html
Saludos
Excelente artículo, muchas gracias-
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