PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

Laboratorio Nº 1

FALLA MONOFÁSICA A TIERRA

Integrantes:

Jhon Omar rudas Ramírez

Juan Quispe Olado

Álvaro Chávez Pineda

Sección:

C14-06-A

2015-II

I. Introducción

Para este presente informe de laboratorio del curso de protección de sistemas eléctricos de potencia, se mostraran los resultados de las mediciones de corriente y de tensión para una falla monofásica a tierra en un sistema eléctrico a tierra con neutro aislado además mediante los equipos del laboratorio se mostraran los diagramas fasoriales de las corrientes y tensiones homopolares.Existen diferentes tipos de fallas como los de cortocircuito trifásico simétrico, cortocircuito entre fases aislado, entre fases con puesta a tierra y de fase monofásica a tierra pero para nuestra experiencia de laboratorio analizaremos esta última, falla monofásica a tierra ya es la más común y frecuente en los sistemas eléctricos de potencia.

II. Objetivos

1. Medir la tensión y corriente homopolar en un sistema eléctrico con un neutro aislado.

2. Comprobar que la I0 y la V0 homopolar están 90º, para una falla a tierra en un sistema aislado.

3. Comprobar que ante una falla tierra monofásica en un sistema aislado las fases presentan una sobretensión máxima de √ 3 veces con respecto a tierra.

III. Fundamento teórico

FALLA MONOFÁSICA A TIERRA.

IV. Equipos y materiales 01 Transformador trifásico 01 Modelo de línea de transmisión 01 Analizador de redes 01 Transformador de potencial trifásico 380/220. 01 Amperímetro digital 02 Voltímetros digitales 01 Fuente trifásica variable Cables de conexión 01 Módulo de interruptor de potencia 01 Relé de tensión homopolar. Modelo:RMVH 3120 ENERTEC 01 Interruptor de 16 A 01 Fuente DC de 24 V 01 Fuente DC de 48 V

V. PROCEDIMIENTO

a) CONDICIÓN INICIAL: PRE-FALLA

Mediante el módulo de adquisición de datos se obtuvieron las siguientes mediciones:

E1(V) E2 (V) E3 (V) I1 (A) I2 (A) I3 (A) E1+E2+E3 I1+I2

66,48 68,20 70,75 0,054 0,051 0,053 9,003 0,055

TABLA 1.CONDICIONDE PRE - FALLA

CUADRO1 .RESULTADOS DEL MÓDULO DE ADQUISICIÓN DE DATOS

E1, E2 yE3 = nos representa la tensión de fase, que es igual a la U linea√3 , la

tensión de línea la regulamos a 220. I1, I2 y I3 = Son la corrientes de línea del sistema.

E1+E2+E3 = Tres veces la tensión homopolar. (3U0)

Obtener el diagrama fasorial de tensiones y corrientes.Empleando el módulo de adquisición de datos, obtuvimos el diagrama fasorial de tensiones y corrientes, en magnitud y en Angulo. Para esta experiencia tomamos como referencia a la tensión E1.

FIGURA 1. DIAGRAMA FASORIAL

Verificar.

Verificamos y observamos que las corrientes estaban balanceadas y además notamos que el ángulo de desfasaje entre ellas es de 120º.Notamos que las corrientes se encontraban en adelanto, aproximadamente 90ºDespués con los datos de tensión y corrientes fasoriales comprobamos que la tensión y corriente homopolar son nulos.

Cálculos:

Suma fasorial de corrientes:

I1+I2+I3 = 3I0 = 0,015

Comentarios:

Para la condición de pre falla notamos que la suma de corrientes fasoriales es aproximadamente cero esta suma nos representa la corriente homopolar, además las corrientes están balanceadas y desfasadas 120º una de otra, también cada corriente de línea esta adelantada en aproximadamente 90º con respecto a cada tensión de fase.

Suma fasorial de tensiones:

E1+E2+E3 = 3U0 = 9,003

Comentarios:

De la suma fasorial de tensiones de fase notamos que el resultado es aproximadamente tres veces la tensión homopolar (Uo) además es un valor muy pequeño con respecto a cada una de las tensiones.La tensión homopolar es aproximadamente cero.

b) CONDICIÓN FINAL: FALLA MONOFÁSICA A TIERRA EN LA FASE `T`

Mediante el módulo de adquisición de datos obtuvimos los siguientes resultados:

E1 (V) E2 (V) E3 (V) I1 (A) I2 (A) I3 (A) E1+E2+E3

123,9 119,0 6,776 0,097 0,090 0,166 215,5

TABLA.2 CONDICIÓN DE FALLA MONOFÁSICA A TIERRA EN LA FASE `T`

CUADRO 2. RESULTADOS DEL MÓDULO DE ADQUISICIÓN DE DATOS Luego completamos las mediciones en la tabla

observamos el diagrama fasorial de tensiones y corrientes

MEDICIONES PRE-FALLA CON FALLA ATIERRA

U FASE

U R-TIERRA 123,9

U S-TIERRA 119,0

U T-TIERRA 6,776

U0 73 v

E1+E2+E3

IR 0,097 A

IS 0,090 A

IT 0,166 A

3I0 0,015 A

IFALLA 0,167 A

3U0

Empleando el módulo de adquisición de datos, se logró conocer la gráfica de tensiones y corrientes, en magnitud y ángulo para esto tomamos como referencia a la tensión E1.

FIGURA 2. DIAGRAMA FASORIAL

Verificar:

Del diagrama fasorial comprobamos que las tensiones estaban desbalanceadas en magnitud y ángulo además también lo estaban las corrientes.Las tensiones de fase a tierra de las fases no involucradas en la falla se encontraban sobre tensionadas aproximadamente en √ 3.Notamos también que la magnitud de la sumatoria de E1, E2, y E3 (en falla) era igual al triple de la tensión de fase de la condición de pre-falla.La suma fasorial de I1 e I2 era igual a la I3 y finalmente comprobamos que la corriente en la fase con falla es aproximadamente el triple de magnitud que tenía en la condición de pre-falla.

Cálculos

Calculo de la corriente homopolar

I2+I2+I3 =3I0 = I3 = 0,166

Calculo de la tensión homopolar

E1+E2+E3 = 3U0 = 215,5

Comparar el resultado de 3U0 con el medido a la salida del transformador de potencial (3U`0)

VI. CUESTIONARIO

1. Analizar los resultados y explicar ¿Por qué las diferencias entre algunas lecturas? ¿qué relación hay entre ellas?

2. ¿Por qué algunas lecturas no cambian?

3. Elaborar un diagrama fasorial de tensiones y corrientes en el circuito antes de la falla a tierra.

4. Elaborar un diagrama fasorial de tensiones y corrientes en el circuito durante la falla a tierra.

VII. OBSERVACIONES

VIII. CONCLUSIONES