ETAP: Cortocircuito y el Modo Duty

Se han preguntado alguna vez, ¿para que será ese botón que sale en el modulo de cortocircuito en el ETAP?, bueno, hoy vamos averiguarlo, para empezar debemos  de repasar como funciona el estudio de corto circuito en el ETAP. Lo primero que destacamos es el hecho de que el programa se rige por dos modos de calculo, el ANSI/IEEE y el IEC.

Dependiendo del modo que hemos seleccionado en el editor de estudio, nos van a salir dos barras diferentes. La primera que vemos es la del modo ANSI/IEEE que según la ayuda del programa, esta basado en la IEEE C37, la cual es en realidad un compendio de varias normas:

     

• IEEE C37.04
  Standard Rating Structure for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current including Supplements: IEEE C37.04f, IEEE C37.04g, IEEE C37.04h, IEEE C37.04i
• IEEE C37.010
  Standard Application Guide for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current
• IEEE C37.010b
  Standard and Emergency Load Current-Carrying Capability
• IEEE C37.010e
  Supplement to IEEE C37.010
• IEEE C37.13
  Standard for Low-Voltage AC Power Circuit Breakers Used in Enclosures
• IEEE C37.013
  Standard for AC High-Voltage Generator Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis
• IEEE C37.20.1
  Standard for Metal Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear
• IEEE 399
  IEEE Recommended Practice for Power System Analysis (IEEE Brown Book)
• IEEE 141
  IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants (IEEE Red Book)
• IEEE 242
  IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems (IEEE Buff Book)
• UL 489_9
  Standard for Safety for Molded-Case Circuit Breakers, Molded-Case Switches, and Circuit Breaker Enclosure
• Short Circuit Device Evaluation Based on ANSI C37.13 / UL 489

Algo similar ocurre con el modo IEC que indica que esta basado en la IEC 60909 que también son un montón de normas mas.

• IEC 62271-100
  High-Voltage Switchgear and Controlgear, Part 100:High-Voltage Alternating-Current Circuit Breakers
• IEC 62271-200
  High-Voltage Switchgear and Controlgear, Part 200: AC Metal-Enclosed Switchgear and Controlgear for Rated Voltages
  Above 1 kV and up to and including 52 kV
• IEC 62271-203
  High-Voltage Switchgear and Controlgear, Part 203: Gas-Insulated Metal-Enclosed Switchgear for Rated Voltages Above 52 kV
• IEC 60282-2
  High-Voltage Fuses, Part 2: Expulsion Fuses
• IEC 60909-0
  Short Circuit Currents in Three-Phase AC Systems, Part 0: Calculation of Currents (including 2002 Corrigendum 1)
• IEC 60909-1
  Short Circuit Currents in Three-Phase AC Systems, Part 1: Factors for the Calculation of Short Circuit Currents According to IEC 60909-0
• IEC 60909-2
  Electrical Equipment – Data for Short Circuit Current Calculations in Accordance with IEC 909 (1988)
• IEC 60909-4
  Short Circuit Currents in Three-Phase AC Systems, Part 4: Examples for the Calculation of Short Circuit Currents
• IEC 60947-1
  Low Voltage Switchgear and Controlgear, Part 1: General Rules
• IEC 60947-2
  Low Voltage Switchgear and Controlgear, Part 2: Circuit Breakers
• IEC 61363-1
  Electrical Installations of Ships and Mobile and Fixed Offshore Units, Part 1: Procedures for Calculating Short Circuit Currents in Three-Phase AC
• IEC 60781
  Application guide for calculation of short circuit currents in low-voltage radial systems

En internet hay muchas comparaciones entre un método y otro, pero no lo voy a tratar aquí, me limitare a señalar cuales son los resultados y como se pueden interpretar.

Lo primero que notamos es que en el modo ANSI/IEEE hay 3 botones para la corriente de cortocircuito (Max, 4~, Min), mientras que en el IEC solo sale uno (60909).

Allí va la primera diferencia, cuanto trabajamos con ANSI/IEEE se distinguen 3 periodos de tiempo para el estudio: el MAX, que nos va a calcular la corriente máxima (con las impedancias subtrasitorias de generadores y aporte de motores) la cual ocurre antes del primer ciclo (1/2 ciclo para ser exactos), con esta corriente seleccionamos la capacidad de las barras, los cables y cualquier otra cosa que tenga que aguantar a lo “macho” el corto, pues es casi imposible que la falla sea despejada en un tiempo tan corto por lo que el equipo debe ser capaz de soportarla.

Luego tenemos el segundo intervalo, que es desde uno y medio a cuatro ciclos, a esta corriente se le conoce como máxima de interrupción, por el nombre ya deben sospechar para que se usa, en efecto, con este valor vamos a determinar la corriente que debe soportar el equipo disyuntor (el que va a despejar la falla), si bien es menor que la máxima, también son valores usualmente grandes.

y la ultima corriente es la MIN, que es la que queda remanente luego de 30 ciclos, en realidad aun no la he usado, pero imagino que podríamos hacer ajustes de fallas de alta impedancia con ella.

En el modo IEC con su único botón de cortocircuito, vamos a tener otros resultados. Vamos a compararlos rápidamente.

En modo ANSI/IEEE el reporte debe ser por algunos de los tres modos mencionados anteriormente

(MAX, 4~, MIN)

En modo IEC nos muestra otros valores

A primera vista ni se parecen pero fíjense que la columna “Mag” del modo ANSI/IEEE están en el mismo orden que la columna “ Ik´´ ” del modo IEC.

Lo que nos lleva al modo DUTY, que en realidad no es mas que una verificación de capacidades en los equipos, es decir, el ETAP va a correr la simulación de cortocircuito según el modo seleccionado y adicional a eso, va a hacer una verificación de la capacidad de corto de los equipos, por ejemplo: si una barra de 62 kA, se encuentra instalada en una localidad donde el corto es de 89 kA el ETAP explota…. bueno no explota pero si advierte que la barra esta fuera de rango.

En la configuración del display en DUTY para cada modo (ANSI/IEEE o IEC) vamos a encontrar otra pista de cuales son las diferencias.

En las opciones de ANSI/IEEE vamos a tener el valor momentáneo simétrico (1/2 ciclo) y el valor de interrupción simétrico (1.5 a 4 ciclos) mientras que en el IEC sale el Pico (Máximo Asimétrico) y valor inicial RMS (al así como de 1/2 ciclo).

De esta forma vemos que la IEC es mas severa que la ANSI/IEEE, lo que me lleva a sospechar que equipos fabricados bajo la norma norteamericana no son compatibles con la IEC, mas a la inversa si.

Queda mucha tela que cortar sobre este tema que espero poder desarrollar en otros post pero por hoy es todo, espero les sea útil y será hasta otra oportunidad.