Cálculos de Curto-Circuito pela Norma ANSI
O EasyPower fornece uma implementação completa das normas ANSI C37.010-19791, C37.5-19792 e C37.13-19813. Um circuito equivalente separado para "R" (resistência) é realizado na impedância do circuito para a análise de interrupção em alta tensão. A relação X/R é utilizada para o cálculo dos fatores de multiplicação nas solicitações de interrupção onde é então determinada a relação Z/R. As relações de NACD (No AC Decrement - Sem Decremento AC) são calculadas com relação as Contribuições Locais e Remota do Gerador como descrito na Norma ANSI. C37.010-1979 e Referencia4. Os fatores de multiplicação das solicitações de interrupções em alta tensão são derivadas da Referencia5.
Referência:
1 AC High Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis, ANSI/IEEE Std. C37.010-1979.
2 Calculation of Fault Current for Application of AC High Voltage Circuit Breakers Rated on a Total Current Basis, ANSI/IEEE St. C37.5-1979.
3 Low Voltage Power Circuit Breakers Used in Enclosures, ANSI/IEEE Std. C37.13-1981.
4 Interpretation of New American National Standards For Power Circuit Breaker Applications, Walter C. Huening Jr., IEEE/IAS Sept/Oct 1969.
5 AC High Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis, ANSI/IEEE Std. C37.010-1979.
Metodologia
O EasyPower calcula a suportabilidades de falha trifásica e desequilibrada usando uma rede de admitância nodal e soluções de vetor esparso. O sistema é modelado na forma mostrada abaixo.
[ I ] = [ V ] [ Y ]
V = matriz de tensão
I = matriz de corrente
Y = Vetor de Admitância Nodal (G +j B)
Todos os valores são expressos como vetores complexos.
A partir da matriz de admitância nodal, o equivalente de Thevenin é calculado no ponto de falta. As correntes de falta são determinadas a partir da relação I=V*Y para todos os ramos do sistema. Uma tensão de 1.0 por unidade é assumida no ponto de falta, a menos que você especifique o contrário na guia Controle da caixa de diálogo Opções de Curto-Circuito. A corrente de carga pré-falta é ignorada.
Para faltas com solicitações momentâneas (1/2 ciclo) a impedância de sequência positiva é considerada igual à impedância de sequência negativa. As relações X/R são derivadas da rede complexa.
As solicitações de interrupção das faltas são modeladas usando fatores multiplicadores que modificam a impedância de subtransitória da máquina (de sequência positiva) como descrito nas normas ANSI C37.010-1979, e C37.5-1979. As impedâncias de sequência negativa são modeladas usando as impedâncias subtransitórias das máquinas sem nenhum fator multiplicador. Uma rede separada só com "R" (resistência) é formada para calcular a relação X/R no ponto de falta. A relação X/R usada para calcular os fatores de multiplicação para as solicitações de interrupção são encontradas a partir da relação Z/R. Este método atende plenamente a Norma ANSI Standard e tem a vantagem de apresentar correntes e tensões precisas, aumenta a velocidade de simulação e a precisão sobre a sobre a técnica de usar X Separado e R Separado.
Para faltas de 30 ciclos, todas as contribuições de motores já cairam prá zero e a impedância modificada de 1.5 X"dv é usada para os geradores. Isto fornece resultados mais conservativos que são tipicamente maiores do que aqueles indicados nos estudos dinâmicos.
Aplicação Apropriada das Normas ANSI
Nós gostaríamos de esclarecer uma dúvida comum sobre o cálculo das correntes de curto-circuito em sistemas elétricos de potência. Muitos programas do mercado calculam as calculam as correntes de curto-circuito que são teoricamente corretas para fontes de alimentaçao infinitas. Infelizmente, estes programas não consideram adequadamente as caracteristicas de decremento AC e CC de motores e geradores como prescrito nas Normas ANSI C37.010-1979, C37.5-1979, e C37.13-1981.
Para considerar este decremento de forma adequada e seus respectivos fatores de multiplicação, as reduções equivalentes de rede usando, X e R ou Z e R separados nos circuitos de impedância de interrupção para alta tensão devem ser realizadas. Isto é necessário para se obter a relação X/R adequada que ira levar em conta adequadamente as taxas de decaimento das correntes AC e CC para um sistema com vários termos decaindo exponencialmente.
É importante entender que é teoricamente um modelo correto para uma fonte infinita, pode variar substancialmente se o sistema possuir valores de curto-circuito reais. Não existe uma maneira completamente precisa de combinar circuitos paralelos com diferente valores de X/R num único circuito e com um único valor de X/R.As correntes para os diferentes circuitos serão a soma de diversos termos que decaem exponencialmente, ao passo que o modelo teórico do circuito terá apenas um termo.
As investigações tem mostrado que com o cálculo das relações X/R usando reduções separadas, obtém-se uma melhor correlação do X/R real do sistema do que aquele que use um procedimento relativamente simples (incluindo a representação fasorial). Os erros resultantes deste procedimento estão do lado conservativo.
Uma vez que os fatores de mutiplicação para as solicitações de interrupção são calculados a partir da relação X/R, é imperativo que a relação mais correta e conservativa deva ser usada. Erros da faixa de 10 a 20 porcento da corrente real de solicitação de interrupção são possiveis de ocorrer quando a representarção fasorial (sem uma redução separada do R) é usada para calcular a relação X/R.
Técnicas para solução que calcula somente a corrente momentânea e utiliza uma taxa de decaimento transitorio para uma solução assimétrica que praticamente desconsidera as Normas ANSI. Portanto, elas não devem ser usadas para aplicações onde as solicitações de interrupção para alta tensão para disjuntores da Norma ANSI. As decorrências legais disto deve ser levadas em consideração.
O que isto significa em termos práticos é que é muito difícil comparar disjuntores da Norma ANSI usando-se cálculos com outros métodos. É aparente que os resultados de outros métodos irão variar muito em relação aos resultados da Norma ANSI dependendo do tipo de sistema.
