El análisis de fallos en redes eléctricas es una tarea imprescindible para garantizar la seguridad de los sistemas eléctricos y la continuidad del suministro energético. La correcta identificación y clasificación de las averías permite que las protecciones eléctricas operen de forma selectiva, aislando sólo la zona afectada por la avería, evitando así daños a equipos y personas.
El software Ampère Professional 2023, de Electro Graphics, ofrece una herramienta completa para analizar fallas en redes eléctricas. El software permite calcular los flujos de corriente que alimentan una falla, estudiar sus direcciones y magnitudes, y analizar diversos problemas, como la contribución de una falla que una planta fotovoltaica puede generar en la red.
Además, el software Ampère Professional 2023 permite comprobar cómo se propaga una falta asimétrica en la red, teniendo en cuenta también la presencia de transformadores estrella-triángulo.
El software también permite controlar el funcionamiento de las protecciones direccionales de 67 fases, pudiendo analizar qué corrientes se controlan y qué ajustes se deben realizar.
El software cuenta con un simulador que permite definir una falla en cualquier punto de la malla. Podrás decidir si esta falta se produce aguas arriba o aguas abajo del punto seleccionado, si es subtransitoria o permanente y a qué conductores afecta.
Con el software Ampère Professional 2023, los diseñadores de redes eléctricas pueden evaluar conscientemente situaciones de falla en las redes eléctricas más complejas para implementar la solución correcta para el funcionamiento óptimo del sistema.
Simulador de faltas
El panel ANSI 67, de la función avanzada de Protecciones Direccionales, permite definir una falla en un punto de la malla. Se puede decidir si ocurre aguas arriba o abajo del usuario seleccionado, si es subtransitoria o permanente y qué conductores involucra (el tipo de falla depende del circuito eléctrico del usuario, incluida la posibilidad de corrientes a tierra).
A continuación puede ver los comandos presentes en el panel:
Análisis de flujo de fallas: activa el análisis de corriente de falla, habilita comandos y muestra las corrientes de falla. Es necesario realizar un cálculo preliminar de la red para iniciar la funcionalidad.
Falta enlace al usuario: el usuario seleccionado se convierte en un punto permanente de falla; Bloquear el punto de falla es útil para analizar la porción de corrientes de falla que pasan a través de otros usuarios, que pueden estar "distantes" a lo largo del circuito, permitiendo correcciones o modificaciones para otros usuarios sin cambiar las condiciones de falla.
Punto transitorio y de falla: La lista desplegable le permite elegir entre cinco tipos de fallas diferentes, combinando el período transitorio y el punto de falla. La vida útil de una falla eléctrica generalmente se divide en tres intervalos distintos: subtransitoria, transitoria y permanente. El software maneja subtransitorios y permanentes. Por punto de fallo nos referimos a los terminales anteriores o posteriores a un usuario.
Tipo de falla: el cuadro contiene el nombre del usuario con la falla y un cuadro con los seis tipos de falla que se pueden estudiar, los cuales se habilitan según el tipo de circuito y la presencia de tierra.
Lista de protecciones direccionales: Si están presentes en la red, la lista muestra todas las protecciones con función direccional 67, con información sobre el estado de funcionamiento según el punto de falla seleccionado.
Representación de corrientes de falla/ANSI 67: el gráfico ofrece la representación en módulo y fase de las corrientes de fase y neutro del usuario seleccionado (Punto de análisis P), vistas después de una falla en el punto F. Si el usuario tiene la protección 67, el gráfico muestra sus principales propiedades: sector de intervención ( línea/barra), ángulo característico, lógica de disparo.
Dado un diseño, seleccionar un punto de estudio F para simular una falla, por ejemplo, subtransitoria trifásica aguas arriba.
Realizar un recálculo de diseño para actualizar las corrientes de falla, información necesaria para realizar la simulación del flujo de corriente de falla. Seleccione el comando Análisis de flujo de fallas y, en la malla, el punto de falla F se indicará con un símbolo amarillo que se asemeja a un arco eléctrico.
El software proporciona los valores en módulos y el sentido de las corrientes que alimentan la falta y que pasan por los usuarios en cuestión (punto P).
Estos valores se representan con etiquetas dedicadas en el campo de datos, que aparece junto a cada usuario en la malla.
Además, para el usuario examinado y seleccionado, el panel ANSI 67 muestra los vectores de corriente de fase que constituyen la falla, en magnitud y ángulo con relación a la tensión de referencia de la fase 1 V1.
Contribución de la falta de planta fotovoltaica
El software Ampère siempre ha considerado en el cálculo la contribución de los generadores fotovoltaicos, a la que también hay que sumar la de los motores, sistemas de almacenamiento, etc. Por tanto, la corriente de falla en el punto F puede ser la suma de varios elementos, cada uno con su propio “peso”.
La función de Análisis El monitoreo de fallas le permite visualizar los flujos de corriente y comprender las fuentes de fallas rápidamente.
En particular, al elegir como punto de falla F el primer usuario conectado a la red eléctrica, el usuario informará la contribución de los generadores, valor que coincide con el mostrado en la ventana Suministro con el nombre Contribución de la instalación al cortocircuito de la red. corriente del circuito.
Atención: El análisis del flujo de fallas se realiza considerando el método Estándar como método de cálculo (todas las fallas están alejadas de las fuentes).
Faltas asimétricas
El análisis de corriente de falla puede ser útil para estudiar fallas asimétricas y las corrientes vistas por protecciones colocadas en el lado opuesto de un transformador.
El caso típico de protección con dos transformadores (Dy) en paralelo. Para una falla bifásica en el primario de un transformador, se encuentra una distribución de corrientes en la relación 2-1-1 en el lado secundario.
La figura al lado reproduce la situación descrita, con corrientes circulando por el secundario con un valor de 1881-940-940 A. Para ejemplificar mejor la situación, al final del artículo hay un ejemplo con dos transformadores en paralelo que demuestra la guión.
El ejemplo descrito es importante en la gestión de las protecciones de entrada, ya que la Dirección 67 puede intervenir, y en el siguiente punto analizaremos más a fondo esta situación.
Protecciones direccionales fase 67
La corriente máxima de fase direccional ANSI Código 67 es una función de protección soportada por el software Ampère y, como los otros tipos, se gestiona en Dispositivos, Calibraciones de protección en el campo Funciones ANSI adicionales.
Esta protección es trifásica e involucra una función de corriente máxima de fase asociada a la detección de dirección; se excita si la función de sobreintensidad de fase en el sentido seleccionado (línea o barra) es activada por al menos una de las tres fases (o dos fases de tres, según la parametrización).
La alarma vinculada a la acción de protección indica la(s) fase(s) faltante(s). La protección es temporizada y el tiempo puede ser definido o independiente.
Atención. El software sólo proporciona la indicación relativa a la alarma, el disparo en relación al límite de intervención no se gestiona en este momento.
Analicemos cómo funciona una protección 67 con la ayuda de la figura al lado. El sentido de la corriente (I1) se determina midiendo su fase (a1) en relación con una magnitud de polarización (U23), que es la tensión entre fases en cuadratura con la tensión de referencia de la fase examinada (V1). .
La parte de la red aguas abajo de la protección se define como Zona de Línea / Dirección de Línea / Adelante.
La parte de la red aguas arriba de la protección se define como Zona Bus / Dirección Bus / Hacia Atrás. El plano de los vectores de corriente de una fase se divide en dos semiplanos correspondientes a la Zona de Línea y la Zona de Bus. El ángulo característico (30°) es el ángulo de la perpendicular a la línea límite entre estas dos zonas y la cantidad de polarización (U23).
Hipótesis de la memoria de tensión
Si todos los voltajes desaparecen cuando ocurre una falla trifásica cerca del sistema de bus, el nivel de voltaje puede ser insuficiente para detectar la dirección de la falla.
Luego, la protección utiliza una memoria de voltaje para determinar de manera confiable la dirección. El software Ampère funciona considerando que la protección direccional 67 tiene esta función de memorización.
Las protecciones 67 pueden funcionar de dos formas diferentes para determinar la zona de intervención.
[Zona de línea/Zona de bus]: la casilla debe ser seleccionada si la protección utiliza la lógica Línea/Bus + ángulo característico, en caso contrario solo controla el ángulo característico: 0°-90° o 270°-359° Zona de línea; 91°-269° Zona de autobuses.
Lógica de funcionamiento 2/3: En algunos casos es aconsejable optar por una lógica de intervención bifásica o trifásica.
Ejemplo de Media Tensión
En la situación analizada a continuación, vemos el comportamiento de dos protecciones direccionales 67 utilizadas para proteger una sección de red gestionada en anillo; tras una falta trifásica en un punto F fuera del anillo, una protección entra en alarma (color verde) y la otra no actúa (color gris).
Analicemos los valores de protecciones direccionales reportados en las etiquetas Mesh y en la lista de paneles ANSI 67.
Protección de alarma: la flecha hacia abajo indica la dirección de la corriente de falla, con un valor de 1,507 kA. Los datos entre paréntesis [F↓ 30° L1/3 0,1 kA] son los ajustes de protección y, en orden, el ajuste de Zona de Línea (F), un ángulo característico de 60° y una lógica de operación 1/3 (una fase de tres) .
A continuación se muestra la lista de direcciones de corriente de fase según la línea límite I(↓↓↓): en este caso todas están en la dirección de la línea de Zona.
Finalmente se muestra el estado de la alarma con la lista de fases que dispararían la protección A(111), es decir las tres fases, y el cuadro se vuelve verde indicando la activación de la alarma de protección.
Protección sin alarmas: la flecha hacia arriba indica la dirección de la corriente de falla, con un valor de 1,507 kA. Los datos entre paréntesis son los ajustes de protección y, en orden, el ajuste de la Zona de Línea (F), un ángulo característico de 60° y la lógica de operación 2/3 (dos de las tres fases).
A continuación se muestra la lista de direcciones de corriente de fase según la línea límite I( ↑ ↑ ↑), y en este caso todas están en la dirección de la Zona Bus. Finalmente se muestra el estado de alarma con la lista de fases que dispararían la protección A(0), es decir sin fase, y el cuadro se vuelve gris indicando que no hay alarma.
Ejemplo de transformadores paralelos
Volvamos al problema del punto anterior. Faltas asimétricas. La red es alimentada por dos transformadores en paralelo, los cuales deben estar protegidos contra fallas dentro del anillo, evitando aperturas no deseadas.
Un caso crítico es la gestión de un defecto bifásico en el lado primario, como puede ocurrir si dos fases entran en contacto accidentalmente debido a un cuerpo extraño.
Este fallo puede enviar una alarma a ambas protecciones direccionales situadas en el lado de entrada, como se muestra en la figura.
Para seccionar el tramo del ramal izquierdo sólo deberá intervenir el usuario de ReléBT1.
Con los ajustes definidos [B ↑ 30° L1/3], la fase 1 y la fase 3 concuerdan y desarman la protección A(101). En la protección ReléBT2, a la derecha, con ajustes [B ↑ 30° L1/3] igual al anterior, la fase 2 coincide en sentido, y con la lógica de funcionamiento L1/3 se dispara la alarma, situación no deseada.
Para este usuario, la lógica operativa viene muy bien, pues colocándolo en la posición L2/3 y solicitando al menos dos fases en consecuencia, se consigue el objetivo de crear la selectividad necesaria.
Como la red es simétrica y la falla puede ocurrir en la rama del segundo transformador, ambas protecciones deben configurarse en lógica operacional L2/3. La figura muestra lo que se describe.
Imprimir informes
El panel ANSI 67 dispone de la función Gestión de Impresión, útil para adjuntar el estudio de protecciones direccionales 67 al proyecto.
Para activar las impresiones se debe seleccionar un usuario con protección 67, y la impresión reportará el análisis completo en las tres fases junto con el resultado final.
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