Cálculos y Teoría
Cálculos de Cortocircuito por Norma ANSI
EasyPower proporciona una implementación completa de las normas ANSI C37.010-19791, C37.5-19792, and C37.13-19813. Un circuito equivalente "R" (resistencia) separado se forma para el análisis del circuito de impedancia de interrupción de alta tensión. La relación X/R que utiliza para el cálculo de los multiplicadores de corriente máxima disponible de interrupción se encuentra por medio de la relación Z/R. Las relaciones NACD (Sin decaimiento de CA) se calculan con la consideración de las contribuciones de generadora Local y Remota como se indica en la norma ANSI Estándar. C37.010-1979 y Referencia4. Los multiplicadores para corriente máxima de cortocircuito de interrupción de alta tensión también se derivan de la Referencia5.
Referencia:
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.
Metodología
EasyPower calcula corrientes disponibles trifásicas y desequilibradas de fallas utilizando una red de admitancia nodal y soluciones vectoriales esparcidas. El sistema se modela en la forma dada a continuación.
[ I ] = [ V ] [ Y ]
V = matriz de tensión
I = matriz de corriente
Y = Vector de admitancia nodal (G +j B)
Todos los valores se expresan como vectores complejos.
A partir de la matriz de admitancias nodales, se calcula el punto de falla de admitancia equivalente Thevenin. Corrientes de falla se encuentran desde la relación I=V*Y para todos los ramales del sistema. Una tensión del punto de falla del sistema de 1,0 por unidad se asume a menos que indique lo contrario en la pestaña Control del cuadro de diálogo Opciones de cortocircuito. Se ignora la corriente de carga antes de la falla.
Para fallas de corriente disponible momentánea (1/2 ciclo), la impedancia de secuencia positiva se asume igual a la impedancia de secuencia negativa. Relaciones X/R se derivan de la red compleja.
Fallas de interrupción de corriente máxima disponible se modelan utilizando multiplicadores para modificar impedancias rotativas subtransitorias de máquinas (secuencia positiva) como se indica en la norma ANSI C37.010-1979 y C37.5-1979. Impedancias de secuencia negativa se modelan usando las impedancias rotativas subtransitorias de máquinas sin multiplicadores. Una red separada "R" (resistencia) se forma para el cálculo de la relación X/R del punto de falla. La relación X/R que se utiliza para el cálculo de los multiplicadores de corriente disponible de interrupción se encuentra de la relación Z/R. Este método cumple totalmente con la norma ANSI y tiene la ventaja de corrientes y tensiones exactas, velocidad aumentada, y una mayor precisión sobre la técnica de solución X Separado R Separado.
Para fallas de 30 ciclos, todas las contribuciones de motor han decaído a cero, y se utiliza un generador de impedancia modificada de 1,5 X "dv. Esto proporciona resultados conservadores que suelen ser más altos que la mayoría de los estudios dinámicos indican.
Aplicación Correcta de Normas de ANSI
Queremos aclarar un error común sobre el cálculo de corrientes de cortocircuito en sistemas de energía eléctrica. Muchos programas en el mercado calculan las corrientes de cortocircuito que son teóricamente correcto para las fuentes de origen infinitas. Por desgracia, estos programas no consideran adecuadamente las características de decremento de CA y CC de motores y generadores como se indica en las normas ANSI C37.010-1979, C37.5-1979 y C37.13-1981.
Para considerar adecuadamente esta disminución y sus multiplicadores asociados, debe realizar reducciones separadas de X y R o Z y R de la impedancia de interrupción equivalente de alta tensión. Esto es necesario para obtener la relación X/R adecuada que cuenta correctamente las tasas de decaimiento reales de CA y CC actuales para un sistema con múltiples términos de decaimiento exponencial.
Es importante entender que lo que es teóricamente un modelo correcto para un sistema de fuente infinita, puede variar enormemente de lo que hace el sistema bajo condiciones de cortocircuito reales. No hay manera completamente exacta para combinar circuitos paralelos con diferentes valores de X/R en un circuito con un único valor de X/R. Las corrientes de los diferentes circuitos serán la suma de varios términos de forma exponencial en decaimiento, mientras que el modelo teórico del circuito contendrá sólo un término.
Las investigaciones han demostrado que mediante el cálculo de la relación X/R usando reducciones separadas, una mejor correlación con la relación X/R real del sistema se obtiene que cualquier otro procedimiento razonablemente simple (incluyendo la representación por fasores). El error resultante de este procedimiento está en el lado conservador.
Debida a que los multiplicadores de corriente disponible de interrupción se calculan a partir de la relación X/R, es imperativo que se utiliza la proporción correcta y conservadora. Los errores con un rango desde 10-20 por ciento de la actual corriente disponible de interrupción son posibles cuando se utiliza la representación por fasores (sin una reducción R por separado) para calcular la relación X/R.
Técnicas de solución que sólo calculan una corriente momentánea y utilizan una tasa de decaimiento transitoria para una solución asimétrica ignoran por completo las normas de ANSI. Por lo tanto, no deben ser utilizadas para aplicar corrientes disponibles de interrupción de alta tensión a los interruptores-automáticos estándares de ANSI. Las ramificaciones legales (responsabilidad) de este deben ser consideradas.
Lo que esto significa en términos prácticos es que es muy difícil comparar interruptores-automáticos del estándar ANSI utilizando cálculos de otros métodos. Es evidente que los resultados de otros métodos pueden variar ampliamente de los resultados de la Norma de ANSI en función del tipo de sistema.
