Càlcul de faltes elèctriques

Definició del càlcul de falles elèctriques

El càlcul de falles elèctriques implica determinar les corrents i tensions màximes i mínimes en diferents punts d'un sistema d'energia per dissenyar sistemes de protecció.

Impedància de la seqüència positiva

L'impedància de la seqüència positiva és la resistència que troba la corrent de seqüència positiva, crucial per al càlcul de falles trifàsiques.

Impedància de la seqüència negativa

L'impedància de la seqüència negativa és la resistència que troba la corrent de seqüència negativa, important per entendre les condicions de falles desequilibrades.

Impedància de la seqüència zero

La impedància oferida pel sistema al flux de corrent de seqüència zero es coneix com a impedància de seqüència zero. En els càlculs de falles anteriors, Z1, Z2 i Z0 són respectivament l'impedància de seqüència positiva, negativa i zero. La impedància de seqüència varia segons el tipus de components del sistema d'energia en consideració:

• En components de sistema d'energia estàtics i equilibrats com transformadors i línies, la impedància de seqüència oferida pel sistema és la mateixa per a corrents de seqüència positiva i negativa. En altres paraules, la impedància de seqüència positiva i negativa són iguals per a transformadors i línies d'energia. Però en el cas de màquines rotatives, la impedància de seqüència positiva i negativa són diferents.

• L'assignació de valors de impedància de seqüència zero és més complexa. Això és degut a que les tres corrents de seqüència zero en qualsevol punt d'un sistema d'energia elèctrica, sent en fase, no sumen zero sinó que han de retornar a través del neutre i/o terra. En transformadors i màquines trifàsics, les fluxe a causa de components de seqüència zero no sumen zero en la juga o sistema de camp. La impedància varia molt depenent de l'arranjament físic dels circuits magnètics i bobines.

• La reactància de les línies de transmissió per a corrents de seqüència zero pot ser de 3 a 5 vegades la corrent de seqüència positiva, amb el valor més lleuger per a línies sense cables de terra. Això és degut a que l'espai entre el camí d'anada i tornada (neutre i/o terra) és molt més gran que per a corrents de seqüència positiva i negativa, que retornen (equilibren) dins dels grups de conductors trifàsics.

• La reactància de seqüència zero d'una màquina està composta per la reactància de fuita i bobina, i un petit component degut a l'equilibri de la bobina (dependeix de la trama de la bobina). La reactància de seqüència zero dels transformadors depèn tant de les connexions de les bobines com de la construcció del nucli.

Anàlisi de components simètrics

El càlcul de falles anterior es basa en l'assumpció d'un sistema trifàsic equilibrat. El càlcul es fa només per una fase, ja que les condicions de corrent i tensió són les mateixes en totes tres fases.

Quan ocorren falles reals en el sistema d'energia elèctrica, com falles de fase a terra, fase a fase i doble fase a terra, el sistema es desequilibra, volent dir que les condicions de tensió i corrent en totes les fases ja no són simètriques. Aquestes falles es resolen mitjançant l'anàlisi de components simètrics.

Generalment, un diagrama vectorial trifàsic pot ser reemplaçat per tres conjunts de vectors equilibrats. Un té rotació de fase oposada o negativa, el segon té rotació de fase positiva i l'últim és cophasal. Això significa que aquests conjunts de vectors es descriuen com seqüències negativa, positiva i zero, respectivament.

On tots els quantitats es refereixen a la fase de referència r. De manera similar, es pot escriure un conjunt d'equacions per a les corrents de seqüència. A partir de les equacions de tensió i corrent, es pot determinar fàcilment la impedància de seqüència del sistema.