Una avería de corriente alterna es el resultado de un flujo intenso de corriente alterna procedente de una fuente eléctrica en condiciones anormales. Esta corriente puede inducirse en una estructura sin conexión metálica con ella, como en el caso de tuberías en un corredor común con líneas eléctricas. La corriente también puede fluir por conducción en los conductores de puesta a tierra, el suelo u otras vías no intencionadas de vuelta a la fuente, afectando a estructuras protegidas catódicamente.
Las distintas aplicaciones implican niveles variables de corriente de defecto de CA, pero en todos los casos debe determinarse algún valor de corriente de defecto de CA de fase a tierra, aunque sólo sea estimado. Algunas aplicaciones pueden no tener una exposición notable a la corriente de defecto de CA, y puede elegirse el valor nominal de defecto estándar más bajo del producto. A continuación se enumeran las aplicaciones, con los métodos sugeridos para determinar la corriente de defecto de CA para cada una de ellas.
Corriente alterna de defecto por aplicación
For a discussion of AC fault current data, choose your site description or application:
• Insulated Joint Protection
• AC Voltage Mitigation on Pipelines
• Decoupling Electrical Equipment (e.g. motor-operated valve)
• Decoupling Power Company Ground from User Site/Station Ground at the Transformer
• Decoupling Power Company Ground from User Site/Station Ground at User Panel
• Stray Voltage Mitigation at Farms (Primary-to-Secondary Isolation)
• Lead-Sheath or Pipe-Type Power Cable Decoupling from Substation Ground
• Blocking GIC/Transformer Neutral Decoupling
Póngase en contacto con Dairyland para obtener ayuda con cualquier aspecto de la determinación de fallos de CA.
Nivel de exposición: Dado que las juntas aisladas no suelen estar directamente conectadas a través de una conexión metálica a una fuente de fallo de CA, las corrientes de fallo suelen ser de bajas a moderadas. La exposición es mayor en el caso de juntas aisladas en tuberías que dan servicio a centrales eléctricas, o cuando la tubería puede convertirse en la vía metálica de retorno de la corriente de fallo a la fuente.
Método de cálculo:
A) Para juntas aisladas en un corredor común con líneas eléctricas, donde se está realizando un estudio de mitigación de CA, el consultor de mitigación puede aconsejar el nivel de corriente de falla esperado o modelado.
B) Para sitios de corredores comunes sin cálculos o datos disponibles, los valores típicos obtenidos por Dairyland de consultores de mitigación en el pasado han indicado que un valor razonable de desacoplador sería de 3,7kA. Para los casos en los que se prevean corrientes de fallo elevadas debido a la proximidad u otros factores, Seleccione una clasificación de producto superior según corresponda.
C) Para emplazamientos que no estén en un pasillo común con líneas eléctricas, y que no estén en contacto metálico con fuentes de fallo de CA, se pueden elegir valores nominales de productos Dairyland inferiores a 3,7kA.
Mitigación de la tensión alterna en tuberías
Nivel de exposición: A menos que la tubería tenga una conexión metálica directa a un sistema de puesta a tierra de líneas eléctricas (lo cual no se recomienda), la corriente de falla se mantiene a niveles moderados en la mayoría de las condiciones debido a la resistencia que ofrecen el revestimiento de la tubería y el suelo, y a las limitaciones del efecto de acoplamiento inductivo que produce este voltaje. La unión metálica directa de la tubería a la torre de transmisión aumentará en gran medida la exposición de la tubería y los revestimientos a la corriente de falla y a los rayos, y no se recomienda.
Calculation method:
A) Manual calculations, or more commonly software analysis, are used to determine the fault current magnitude that can be picked up by a pipeline system. Specialized mitigation consultants can assist in performing this analysis.
B) An alternate method for estimation is to use a percentage of the power company’s maximum phase-to-ground fault current magnitude and time duration. This assumes that such data can be obtained from the power company, and is usually most useful if their fault current is relatively low, indicating that a modest decoupler rating may be acceptable. Higher fault values could indicate that an unnecessarily high decoupler rating is needed. From typical data obtained from mitigation consultants, a common range of fault values used from numerous past projects is from 3.7kA to 10kA.
Decoupling Electrical Equipment (e.g. motor-operated valves)
Also for: Ship-to-Shore Galvanic Isolation
Nivel de exposición: El conductor de puesta a tierra de un sistema de voltaje de CA está diseñado para transportar toda la corriente de falla de fase a tierra en caso de falla (por ejemplo, conductores en cortocircuito o fallas en el bobinado del motor). Colocado en este conductor de tierra, el dispositivo de Dairyland sería expuesto a toda la corriente de falla disponible, y debe ser clasificado para tal. Dispositivos de Dairyland PCR, PCRH, PCRX, SSD, OVP, OVP2 y Marine Galvanic Isolator están certificados a las normas estadounidenses y canadienses para uso en conductores de puesta a tierra para equipos eléctricos.
Método de cálculo: Debe utilizarse toda la corriente de defecto disponible en el circuito de CA en cuestión. Los métodos de dimensionamiento incluyen (por orden de preferencia): A) comparación del tamaño del conductor de puesta a tierra con los gráficos de resistencia a fallos de los cables, B) utilización de la curva de despeje del fusible o disyuntor para el circuito en cuestión, o C) cálculo de la corriente de fallo en el transformador (caso más desfavorable).
A continuación se describe cada método.
A) Comparison of the grounding conductor size to fault withstand graphs for cables
Device ratings can be indirectly estimated by comparison to the AC fault capability of the conductor used on the circuit of interest. This is based on the assumption that the conductor was originally sized correctly for the available fault current, and will generally result in a conservative selection. Locate the conductor size used on your circuit, then compare the current/time values in the withstand graph to the Dairyland device as shown in the figure below, choosing a product rating that approximates or exceeds the conductor rating.
Corrientes de cortocircuito disponibles para conductores de cobre aislados (Ref NACE SP0177)
Como este es un método indirecto de dimensionamiento de falla, puede ser apropiado en algunos casos tener un producto Dairyland clasificado por debajo del valor de resistencia del conductor, si otros factores, como la longitud total del conductor, indican que la corriente de falla es sustancialmente menor que la máxima resistencia del conductor. La siguiente tabla resume los valores de falla más comunes y los tamaños de cable correspondientes.
| Tamaño del cable (AWG) | Clasificación de fallos del producto Dairyland |
| #6 y menores | 3,7 kA |
| #4 | 5kA |
| #2 | 10kA |
| Mayor que #2 | Contactar con Dairyland |
B) Comparison to fuse/breaker clearing curves
The next clearing device, such as a fuse or breaker, upstream (toward the source) of the circuit of interest can be compared to the Dairyland device ratings. The fuse or breaker “total clearing time” curve should be used, and a Dairyland device rating should be chosen to exceed these curve values. On a clearing curve graph, the Dairyland device ratings should appear to the right of the fuse/breaker clearing curve as shown in the example below.
Ejemplo de curva de disparo de un disyuntor comparada con la corriente de defecto nominal de CA del desacoplador
En el caso de un barco en el que no se conozcan los datos del interruptor aguas arriba, se podría utilizar el interruptor principal de tierra del barco para obtener una estimación de la corriente de fallo de CA.
C) Calculations based on the source fault current at the transformer
Unless the user has fault data for the exact circuit of interest, a conservative estimate can be achieved by starting with the fault current at the site transformer. If desired, further refinement can be done by calculating current reductions due to conductor impedance. This method is most useful for smaller electrical facilities; use at larger facilities may provide overly conservative values.
La corriente de defecto máxima disponible en los bornes del transformador se determina mediante la siguiente fórmula, utilizando los datos de la placa de características del transformador, que puede suministrar la compañía eléctrica o un ingeniero de la obra.
Secondary full load current = Single Phase Transformer kVA / (Secondary kV)
OR
Secondary full load current = Three phase transformer kVA / (Secondary kV)(√3)
Entonces
Secondary fault current = Secondary full load current x 100 / Percent transformer impedance
This is the maximum fault current at the transformer, which will be reduced by conductor impedance. This reduction can be estimated using wire characteristics for various cross-sections and lengths.
Desacoplamiento de la toma de tierra de la compañía eléctrica de la toma de tierra del usuario en el transformador
Nivel de exposición: Un dispositivo de Dairyland conectado como el único enlace entre un sistema neutro conectado a tierra de la compañía eléctrica y el sistema neutro secundario conectado a tierra en una estación u otro sitio con protección catódica estará expuesto a, y debe ser clasificado para, toda la corriente de falla primaria del sistema de distribución de la compañía eléctrica.
Método de cálculo: La corriente primaria de defecto fase-tierra (magnitud y duración) en el transformador debe solicitarse al departamento de ingeniería de distribución de la compañía eléctrica. Si no se dispone de ella, se puede solicitar a la compañía eléctrica la curva de despeje del fusible. Se debe elegir un producto Dairyland que exceda el "tiempo total de despeje" del fusible o disyuntor. Un gráfico de valores de corriente versus tiempo debe resultar en el dispositivo de Dairyland a la derecha de la curva del dispositivo de despeje.
Desacoplamiento de la toma de tierra de la compañía eléctrica de la toma de tierra del usuario/estación en el panel de usuario
Nivel de exposición: Un dispositivo de Dairyland conectado como el único enlace entre un sistema neutro conectado a tierra de la compañía eléctrica y el sistema neutro secundario conectado a tierra en una estación u otro sitio con protección catódica estará expuesto a, y debe ser clasificado para, toda la corriente de falla secundaria del transformador de la compañía eléctrica.
Método de cálculo: A menos que el usuario disponga de datos de falta facilitados por terceros, deberá determinarse la corriente de falta secundaria disponible en los bornes del transformador. Puede calcularse a partir de los datos de la placa de características del transformador. Si se desea, se puede afinar aún más calculando las reducciones de corriente debidas a la impedancia del conductor, para la distancia entre el transformador y el desacoplador en el cuadro.
La corriente de defecto máxima disponible en los bornes del transformador se determina mediante la siguiente fórmula, utilizando los datos de la placa de características del transformador, que puede suministrar la compañía eléctrica o un ingeniero de la obra.
Secondary full load current = Single Phase Transformer kVA / (Secondary kV)
OR
Secondary full load current = Three phase transformer kVA / (Secondary kV)(√3)
Entonces
Secondary fault current = Secondary full load current x 100 / Percent transformer impedance
This is the maximum fault current at the transformer, which will be reduced by conductor impedance. This reduction can be estimated using wire characteristics for various cross-sections and lengths.
Mitigación de la tensión parásita en granjas (aislamiento primario-secundario)
Nivel de exposición: Un dispositivo Dairyland conectado como el único enlace entre un sistema neutro conectado a tierra de la compañía eléctrica y el sistema neutro secundario conectado a tierra en una granja o residencia estará expuesto a, y debe ser clasificado para, toda la corriente de falla primaria del sistema de distribución de la compañía eléctrica.
Método de cálculo: La corriente primaria de defecto fase-tierra (magnitud y duración) en el transformador debe ser determinada por el departamento de ingeniería de distribución de la compañía eléctrica. Si no se dispone de ella, se puede examinar la curva de despeje del fusible del transformador. Se debe elegir un producto Dairyland que exceda el "tiempo total de despeje" del fusible o disyuntor. Un gráfico de valores de corriente versus tiempo debe resultar en el dispositivo de Dairyland a la derecha de la curva del dispositivo de despeje.
Cable de alimentación con cubierta de plomo o tipo tubo Desacoplamiento de la toma de tierra de la subestación
Nivel de exposición: Un desacoplador de Dairyland se usa típicamente en cada extremo de un circuito de cable eléctrico, entre la cubierta/tubo y el sistema de puesta a tierra de la subestación. Como la única ruta de puesta a tierra, el dispositivo de Dairyland puede ver toda la corriente de falla de fase a tierra en el sistema de transmisión, y debe ser clasificado para este valor.
Método de cálculo: Como es probable que esto sólo se aplique a los sistemas de cables de transmisión propiedad de compañías eléctricas, la compañía eléctrica puede dirigirse a su departamento de ingeniería de transmisión para obtener la magnitud y duración de la corriente de falta de fase a tierra. Estos valores ya se han modelado para el sistema de transmisión y están disponibles. Elija un dispositivo Dairyland de corriente alterna que exceda la corriente de falla del sistema modelado y el tiempo de duración. Dairyland publica valores de corriente de 1, 3, 10 y 30 ciclos para ayudar en la selección del producto. Se puede hacer interpolación entre los valores publicados - contacte Dairyland para orientación adicional.
Bloqueo GIC/Desacoplamiento neutro del transformador
Nivel de exposición: El neutro del transformador conectado a tierra que es afectado por GIC (Corriente Inducida Geomagnética) o corrientes CC puede tener un desacoplador Dairyland colocado en serie en el enlace/neutro. Esto somete al desacoplador a toda la corriente de fallo disponible en el neutro.
Método de cálculo: Debe utilizarse toda la corriente de defecto disponible, que puede obtenerse de la subestación de la compañía eléctrica o del departamento de ingeniería de transmisión para la magnitud y duración de la corriente de defecto neutra (fase-tierra). Estos valores deben estar fácilmente disponibles. Elija un dispositivo Dairyland de corriente alterna de falla que exceda la corriente de falla del sistema modelado.