Fallas simétricas y asimétricas
En condiciones de operación normales, un sistema de energía funciona en un estado equilibrado, con parámetros eléctricos como el voltaje y la corriente distribuidos uniformemente en todas las fases. Sin embargo, cuando falla el aislamiento en cualquier punto del sistema o los cables vivos entran en contacto no intencionado, se interrumpe el equilibrio del sistema, lo que lleva a un cortocircuito o fallo en la línea. Los fallos en los sistemas de energía pueden ser desencadenados por una multitud de factores. Fenómenos naturales como rayos, vientos de alta velocidad y terremotos pueden dañar físicamente la infraestructura eléctrica y causar la ruptura del aislamiento. Además, eventos externos como árboles cayendo sobre las líneas de alimentación, aves creando cortocircuitos al unir conductores, o la degradación de materiales aislantes con el tiempo también pueden iniciar fallos.
Los fallos que ocurren en las líneas de transmisión se suelen clasificar en dos tipos amplios:
Fallos Simétricos
Los fallos simétricos implican el cortocircuito simultáneo de todas las fases en un sistema eléctrico multiphasico, a menudo con una conexión a tierra. Lo que caracteriza estos fallos es su naturaleza equilibrada; incluso después de que ocurra el fallo, el sistema mantiene su simetría. En una configuración de tres fases, por ejemplo, las relaciones eléctricas entre las fases permanecen consistentes, con las líneas efectivamente desplazadas por un ángulo igual de 120°. A pesar de ser relativamente raros, los fallos simétricos son el tipo más grave de fallos eléctricos en sistemas de energía, ya que generan corrientes de fallo extremadamente altas. Estas corrientes de gran magnitud pueden causar daños significativos en el equipo e interrumpir el suministro de energía si no se gestionan adecuadamente. Debido a su gravedad y a los desafíos que plantean, los ingenieros realizan cálculos de cortocircuito simétrico específicamente diseñados para determinar con precisión la magnitud de estas corrientes de gran magnitud. Esta información es crucial para diseñar dispositivos protectores, como interruptores de circuito, que puedan interrumpir de manera segura el flujo de corriente durante un fallo simétrico y salvaguardar la integridad del sistema de energía.
Fallos Asimétricos
Los fallos asimétricos se caracterizan por involucrar solo una o dos fases dentro de un sistema de energía, lo que provoca un desequilibrio entre las líneas de tres fases. Estos fallos generalmente se manifiestan como conexiones entre una línea y la tierra (línea-tierra) o entre dos líneas (línea-línea). Un fallo asimétrico en serie ocurre cuando hay una conexión anormal entre fases o entre una fase y la tierra, mientras que un fallo asimétrico en paralelo se identifica por un desequilibrio en las impedancias de la línea.
En un sistema eléctrico de tres fases, los fallos en paralelo se pueden clasificar de la siguiente manera:
Fallo de Una Línea a Tierra (LG): Este fallo ocurre cuando uno de los conductores entra en contacto con la tierra o el conductor neutro.
Fallo de Línea a Línea (LL): Aquí, dos conductores están cortocircuitados, interrumpiendo el flujo normal de corriente.
Fallo de Dos Líneas a Tierra (LLG): En este escenario, dos conductores entran en contacto con la tierra o el conductor neutro simultáneamente.
Fallo de Cortocircuito de Tres Fases (LLL): Todas las tres fases están cortocircuitadas entre sí.
Fallo de Tres Fases a Tierra (LLLG): Todas las tres fases están cortocircuitadas a la tierra.
Es importante tener en cuenta que los fallos LG, LL y LLG son asimétricos, mientras que los fallos LLL y LLLG caen en la categoría de fallos simétricos. Dada la corriente significativa generada durante los fallos simétricos, los ingenieros realizan cálculos de cortocircuito simétrico para determinar con precisión estas corrientes de gran magnitud, lo cual es esencial para diseñar medidas de protección eficaces.
Efecto de los Fallos en las Líneas de Transmisión
Los fallos pueden tener un impacto perjudicial en los sistemas de energía de varias maneras. Cuando ocurre un fallo, a menudo causa un aumento significativo en los voltajes y corrientes en puntos específicos del sistema. Estos valores eléctricos elevados pueden dañar el aislamiento del equipo, reduciendo así su vida útil y potencialmente llevando a reparaciones o reemplazos costosos. Además, los fallos pueden socavar la estabilidad del sistema de energía, causando que el equipo de tres fases opere de manera ineficiente o incluso falle. Para prevenir la propagación del daño y garantizar la operación ininterrumpida del sistema en general, es crucial aislar rápidamente la sección defectuosa tan pronto como se detecte un fallo. Al desconectar el área afectada, se puede mantener la operación normal de las partes restantes del sistema de energía, minimizando el impacto en el suministro de energía y reduciendo el riesgo de fallos adicionales.
