Revista 15 - Noviembre 2016

Simulación de distribución de corrientes
de falla a tierra y cálculo de GPR
A. Escenario de Simulación
El escenario de simulación debe considerar
la vida útil del sistema de puesta a tierra;
esto significa estimar el aumento de cortocircuito
por cada una de las líneas de la
subestación o el circuito de distribución que
alimenta el punto donde se conecta el usuario;
para esto, se recomienda considerar un
horizonte de, mínimo, 20 años en los cuales
se prevea nueva generación en la zona,
nuevas interconexiones o repotenciación de
transformadores y líneas. El escenario seleccionado
debe considerar la condición de
máximas corrientes de cortocircuito y máximos
voltajes en barras (1,1pu).
Configuración de la simulación
La simulación debe tener un tiempo que
abarque un par de ciclos; normalmente,
100 ms es suficiente debido a que permite
ver el comportamiento completo de la forma
de onda bajo estudio y el delta-t máximo recomendado
es de 1x10 -4 s, para una adecuada
solución de las ecuaciones y visualización
del GPR.
Se recomienda, siempre, tener el parámetro
de EMTP/ATP, Xopt, igual a la frecuencia
del sistema, para lograr que los valores
de las reactancias sean en [Ω], en lugar de
[mH].
Es por esto que los valores de fallas, dados
por el cálculo de cortocircuito, son
superiores a los reales; además, en sistemas
interconectados se deben considerar,
cuidadosamente, las interconexiones de
la red objeto de análisis, puesto que esas
interconexiones pueden generar realimentaciones
de cortocircuito en el análisis,
considerando valores mucho mayores
a los existentes, realmente, conduciendo a
diseños sobredimensionados.
Una de las formas de lograr el adecuado
ajuste de los equivalentes de cortocircuito es
analizar cada uno de los diferentes aportes
de cortocircuito, realizados por las diversas
conexiones de la subestación, en el software
de análisis de sistemas de potencia, y ajustar
cada uno de los modelos del software
EMTP/ATP, con los valores hallados anteriormente,
de manera que el corto final en
la subestación en EMTP/ATP, coincida con
los valores de cortocircuito hallados en el
software de análisis de sistemas de potencia.
Lo anterior significa tomar como referencia
el “flujo de corrientes de cortocircuito”.
La simulación del equivalente debe tener en
cuenta el tipo de conexión según el numeral
III.F. Las impedancias de cortocircuito
se simulan utilizando el modelo LINESY_3
- Symmetric RL coupled line, el cual solicita
los parámetros en Ohm (Xopt = Fsistema y
long=1m).
Se recomienda el uso de parámetros para
manejar las tensiones de los equivalentes.
La Figura 7 muestra un ejemplo de un equivalente
en Y aterrizado a la malla de puesta
a tierra.
B. Equivalentes de Cortocircuito
Normalmente los niveles de cortocircuito se
obtienen mediante programas de análisis de
sistemas de potencia, los cuales tienen modelado
todo el sistema del área o país donde
se está realizando el análisis.
Durante estos análisis debe tenerse en cuenta
que el modelado de la red se hace para
efectos de planeamiento; por lo tanto, los
cables de guarda, de neutro y las resistencias
de puesta a tierra, no se consideran.
Figura 7. Detalle de un equivalente para un sistema
sólidamente aterrizado en ATPDraw usando transformador
ideal
Otra manera de hacer el equivalente de
cortocircuito es usando tres fuentes monofásicas,
tal como se muestra en la
Fig 8; sin embargo, esta opción es poco
práctica porque obliga a establecer los ángulos
de cada una de las fases. En las nuevas 49
versiones del ATPDraw (>=5.6) la fuente
Revista Asociación de Ingenieros Electricistas AIE UdeA / Número 15 /Noviembre 2016 /Medellín -Colombia / ISSN: 1794-6077