El procedimiento para calcular las corrientes de cortocircuito en un sistema de distribución consta de los siguientes pasos:

•  Dibujar el diagrama unilineal con todas las fuentes y todas las impedancias del circuito.

•  Convertir impedancias , del diagrama en estudio, en valores en [0/1], en base común.

•  Combinar impedancias , reducción del diagrama de impedancias para calcular la impedancia equivalente.

•  Calcular la corriente de cortocircuito ; el paso final es el cálculo de la corriente de cortocircuito, las impedancias de las máquinas rotatorias usadas en el circuito dependen del estudio en cuestión.

•  Calcular las corrientes en los componentes del sistema.

Debido a la asimetría existente en la corriente de cortocircuito, y al hecho que la contribución de los motores depende del tiempo transcurrido desde el instante en que se produce la falla, se diferencian las siguientes corrientes de cortocircuito:

•  Corrientes momentáneas.

•  Corrientes de interrupción.

•  Corrientes permanente.

3.5.1.- Corrientes momentáneas.

 

La corriente momentánea corresponde al valor efectivo de la corriente de cortocircuito generada en el primer ciclo después de ocurrida la falla. Algunos autores le asignan a la corriente momentánea un tiempo de hasta cuatro ciclos.

Para la representación de todas las máquinas rotatorias, se utiliza la impedancia subtransiente. La contribución de los motores de inducción a un cortocircuito trifásico se ha modificado en los últimos años. Cuando se trata de un grupo de motores de inducción de baja potencia, un método conservador para considerar su contribución, consiste en representar al grupo de motores por uno equivalente de reactancia igual a 0.25 en p.u. con respecto a la potencia nominal del transformador respectivo. Sin embargo, este criterio se modificó en el Std.141-1986 del IEEE.

De acuerdo a esta nueva norma, se debe considerar lo siguiente:

•  Considerar a todos los motores de inducción conectados a la barra, y para el cálculo de la corriente momentánea, asumir su valor de reactancia subtransitoria multiplicada por 1.67. Si no se dispone del valor de las reactancias subtransitorias, considerar un valor equivalente con una reactancia igual a 0.28 en p.u con respecto a la potencia nominal de cada motor.

•  Incluir todos los motores de inducción de potencias medias, considerando los factores de multiplicación de la tabla Nº 3.1. La mayoría de los motores de inducción con potencias mayores a 50 HP se encuentran en el grupo en que se debe multiplicar X d ” por 1.2. Una estimación apropiada para este grupo de motores es considerar un valor de reactancia de 0.20 en p.u. con respecto a la potencia base de cada motor.

Las dos últimas líneas de la tabla Nº 3.1 son reemplazadas por la tabla Nº 3.2 para combinación de redes de trabajo.

Todas las otras cargas conectadas a los sistemas de distribución no se consideran como fuentes que contribuyen en el cálculo de corrientes de cortocircuito. Cargas tales como equipos de calefacción o iluminación no contribuyen a la falla por ser cargas eminentemente resistivas. En el caso de los condensadores, estos generan una alta corriente de descarga al punto de falla, la que puede tener una amplitud superior a la aportada por una máquina, pero al tener una frecuencia bastante alta, su contribución a la corriente de cortocircuito no se considera. La contribución de motores conectados al sistema de distribución a través de convertidores de potencia debe analizarse para cada caso en particular. Primero se debe analizar si el convertidor permite regeneración. De ser así (operación en cuatro cuadrantes), se debe estudiar si el esquema de control del convertidor permite la generación de una alta corriente, desde la puerta de salida a la puerta de entrada, en caso que el voltaje, producto del cortocircuito en barra, disminuya drásticamente. Generalmente esto no es posible, razón por la cual, la contribución de estos equipos a los cortocircuitos se desprecia. 

Tabla 3.1 Factores multiplicativos de reactancias para máquinas eléctricas.

Tipo de Máquina	Corriente Momentánea	Corriente Interrupción
Hidrogeneradores : Con enrollado amortiguador. Sin enrollado amortiguador.	1.0 X d ” 0.75 X d ”	1.0 X d ” 0.75 X d ”
Motores Sincrónicos :	1.0 X d ”	1.5 X d ”
Motores de Inducción : Sobre 1000 HP y 1800 RPM o menos. Sobre 250 HP y 3600 RPM. Otros con o sobre 50 HP. Menores a 50 HP.	1.0 X d ” 1.0 X d ” 1.2 X d ” Despreciable	1.5 X d ” 1.5 X d ” 3.0 X d ” Despreciable

 

Tabla 3.2 Factores multiplicativos de reactancias combinadas.

Tipo de Máquina	Corriente Momentánea	Corriente Interrupción
Motores de Inducción : 50 Hp y superior. Menor que 50 Hp.	1.2 X d ” 1.67 X d ”	3.0 X d ” Despreciable

 

Finalmente se calcula la corriente de cortocircuito por reducción de impedancias, para el punto de interés y la corriente se determina mediante la expresión (3.4).

 

(3.4)

 

Donde I sc sym es la corriente de cortocircuito efectiva simétrica para una falla trifásica sin impedancia de falla. La corriente de cortocircuito calculada corresponde al valor efectivo simétrico. Este valor sirve para dimensionar interruptores y equipos eléctricos cuyos valores nominales vengan expresados en función del valor de la corriente de cortocircuito momentáneo simétrico. Si la corriente del equipo viene expresada en función del valor máximo asimétrico, se debe considerar el valor calculado por un factor de asimetría, que para sistemas de media tensión es igual a K, como lo expresa la ecuación (3.5).

(3.5)

Donde la Isc Tot es la corriente asimétrica total efectiva y se calcula como y K se calcula como:

3.5.2.- Corrientes de interrupción.

La corriente de interrupción, corresponde al valor efectivo de la corriente de cortocircuito en el intervalo comprendido entre los 1.5 y los 8 ciclos, después de ocurrida la falla. Para el cálculo de la corriente de interrupción asimétrica se debe considerar la razón X/R del sistema referido al punto de falla. Para ello, el valor de la resistencia de cada una de las máquinas rotatorias se debe multiplicar por el factor que corresponda a la reactancia mostrada en la tabla Nº 3.1. Se resuelve el equivalente X eq y R eq , luego se determina la razón X/R, la tensión de falla y la razón E/X. Se selecciona el factor multiplicativo de las curvas de las figuras N° 3.5 y 3.6. Es necesario, conocer el tiempo de interrupción y la proximidad de generadores (remoto o local). Estos factores sólo se aplican cuando la falla ocurre cercano al generador. Los tiempos mínimos que son usualmente usados se muestran en la tabla Nº 3.3. El tiempo de interrupción corresponde al intervalo que demoran los interruptores en abrir sus contactos y cortar la corriente de falla.

 

Figura N° 3.5 Factores de multiplicación para falla trifásica.	Figura N° 3.6 Factores de multiplicación para falla monofásica.

 

Tabla 3.3 Mínimos tiempos para alto voltaje de contacto o separación para 60 Hz.

Tiempo de interrupción	Mínimo tiempo de contacto o separación
8	4
5	3
3	2
2	1.5

 

A partir de estos valores se puede calcular la corriente de interrupción mediante la expresión (3.6).

I = (3.6)

 

 

Figura N° 3.7 Factores de multiplicación para falla trifásica para generador cercano.

 

Figura N° 3.8 Factores de multiplicación para falla monofásica para generador cercano.