Fallas en los Sistemas Eléctricos de Potencia

Las Fallas en los Sistemas Eléctricos de Potencia ponen en riesgo la seguridad de los operadores y la vida útil de los equipos eléctricos. Es importante conocer cada tipo de falla para poder diseñar el Sistema de Protecciones Eléctricas de cada tipo de proyecto.

Las fallas son eventos no planeados que pueden ocurrir en cualquier sistema de potencia. Por lo tanto, se debe agregar un sistema de protección que minimice el impacto del daño de las fallas. De esta manera, garantizaríamos la continuidad del servicio eléctrico en los demás circuitos del sistema que no estén directamente relacionados con la falla.

Por lo general, la topología del sistema de potencia y su nivel de tensión intervienen en las principales causas de las fallas. Para cada tipo de topología se debe diseñar un sistema de protecciones diferente que se ajuste a la exposición de fallas de cada caso particular.

Sistemas Eléctricos de Potencia
Sistema Eléctrico de Potencia

Fallas propias al Sistema Eléctrico de Potencia

Las fallas en los sistemas eléctricos de potencia son propias si involucran a un equipo primario (transformador de potencia, línea de transmisión o de distribución, barra colectora, entre otros). Cada equipo primario podría estar vinculado a condiciones anormales de sobrecorriente, sobretensión, baja tensión o de frecuencia y requieren ser desconectados para evitar daños mayores. Estos tipos de fallas se pueden clasificar en:

  • Fallas en paralelo (cortocircuito a tierra o entre fases),
  • Fallas en serie (apertura de la conexión, polo abierto de un interruptor o ruptura de conductor de fase),
  • Ó una combinación de las anteriores, denominada “falla de campo cruzado” (conocida en inglés como cross country fault).

Algunas estadísticas internaciones en países con niveles ceráunicos moderados, indican los siguientes resultados estadísticos de fallas en los sistemas de potencia:

  • Más de 75% de las fallas ocurren en las líneas y en cables.
  • Menos del 15% de las fallas ocurren en transformadores de potencia y reactores en derivación.
  • Las fallas en barras pueden ocurrir hasta en un 7%.

Una distribución típica de fallas tipo derivación en un sistema de alta tensión puede ser como sigue:

  • Fallas monofásicas, 72% generalmente causadas por rayos.
  • Fallas bifásicas, 22% muy comunes en zonas contaminadas.
  • Fallas trifásicas, 6% aparecen usualmente con el uso de equipos trifásicos.

Fallas ajenas al Sistema Eléctrico de Potencia

Las fallas en los sistemas eléctricos de potencia son ajenas cuando consisten en disparos no deseados que ocurren en ausencia de una falla propia del sistema. Es decir, sin condiciones anormales de corriente, tensión, frecuencia, etcétera. Sus causas principales son fallas en el cableado o en los elementos secundarios (como los relés), ajustes indebidos o errores humanos. Estas fallas están más asociadas a los transformadores de potencia, porque las protecciones mecánicas operan algunas veces por error.

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Clasificación de Fallas según sus Causas

Las fallas se pueden clasificar por sus causas como las siguientes:

Fallas o perturbaciones esperadas

Las fallas o perturbaciones esperadas son causadas por factores ambientales, como las descargas atmosféricas o ciertos tipos de animales en líneas de transmisión. Algunas sobrecargas y sobretensiones también son esperadas cuando se derivan de operaciones de maniobra programadas.

Fallas impredecibles

La mayoría de las fallas impredecibles en los sistemas eléctricos de potencia están relacionadas con eventos ambientales, como por ejemplo:

  • Movimientos telúricos de gran magnitud
  • Rayos con magnitudes de corriente superiores a 200 kA en las vecindades de las instalaciones
  • Vientos anormales, avalanchas e inundaciones.
  • Exagerada contaminación ambiental (cercano a complejos industriales).
  • Atentados, entre otros.

Fallas originadas por un diseño deficiente

En algunos casos existen fallas originadas por un diseño deficiente. Esto se refleja en equipos o instalaciones mal seleccionados, ausencia de pararrayos, insuficientes dispositivos de protección, de puesta a tierra o de apantallamiento.

Fallas originadas en la fabricación o transporte

Son fallas que se deben al uso de materiales de mala calidad, o su mal manejo. También pueden deberse a ambientes inadecuados de almacenamiento de los materiales, insuficiencias en el control de calidad o defectos de diseño de los productos.

Fallas causadas por la construcción y el montaje

Las fallas más comunes de este tipo tienen su origen con el uso inadecuado de herramientas, conectores, cables y con el maltrato a los equipos.

Fallas en la operación o en el mantenimiento predictivo

Las fallas en la operación o en el mantenimiento predictivo ocurren al permitir sobrecargas o sobretensiones excesivamente prolongadas o repetitivas. Si las sobrecargas son frecuentes, el envejecimiento de los equipos se acelera.

Fallas en el mantenimiento preventivo

Las fallas en el mantenimiento preventivo están relacionadas con la conservación y sostenimiento de las instalaciones. Si las instalaciones están sujetas a un alto grado de contaminación ambiental, requieren mayor mantenimiento de limpieza para evitar fallas en los aisladores. Si las instalaciones están ubicadas en zonas con vegetación, están sujetas a que la vegetación sea la razón de la falla.

Disparos indeseados causados por errores humanos

Los disparos indeseados causados por errores humanos consisten en la ejecución del comando de apertura de un interruptor que no está involucrado con una falla. En estos casos, la apertura errónea ocasiona perdida de selectividad en los circuitos que deberían mantener continuidad de servicio eléctrico.

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