Análisis de impedancias de tierra de forma cerrada en estudios de cortocircuito de sistemas de distribución aérea

Abstract

The objective of this study is to evaluate the applicability of the most widely used closed-form ground-return impedance formulas in short-circuit analyses of distribution systems and to identify the critical network configurations in which the choice of impedance model significantly affects the short-circuit results. The methodology adopted in this research is organized into three stages. First, an algorithm was developed to implement and compare several closed-form Earth-return impedance formulations, and its performance was validated using benchmark data reported in the literature. Second, a short-circuit analysis algorithm was designed and verified against reference results published by the IEEE Power and Energy Society. Finally, multiple short-circuit studies were performed on several IEEE distribution test feeders. The findings reveal that most closed-form Earth-return impedance models provide adequate accuracy for both balanced and unbalanced short-circuit analyses. However, for single-phase line-to-ground faults, the choice of closed-form impedance formulation is critical to obtaining accurate short-circuit results.El objetivo de este estudio es evaluar la aplicabilidad de las principales fórmulas cerradas de impedancia de retorno por tierra en el análisis de cortocircuito de sistemas de distribución, así como identificar las configuraciones críticas en las cuales la elección del modelo de impedancia puede influir significativamente en los resultados del cortocircuito. La metodología adoptada en esta investigación se estructura en tres etapas. Primero, se desarrolló un algoritmo para implementar y comparar las formulaciones cerradas de impedancia de retorno por tierra, el cual fue validado con datos de referencia disponibles en la literatura. Segundo, se diseñó un algoritmo de análisis de cortocircuito que fue verificado con resultados publicados por la IEEE Power and Energy Society. Finalmente, se realizaron múltiples estudios de cortocircuito en varios alimentadores de prueba de distribución del IEEE. Los resultados muestran que la mayoría de las formulaciones cerradas de impedancia de retorno por tierra son adecuadas tanto para análisis de cortocircuito balanceados como desbalanceados, y que, en fallas monofásicas a tierra, la elección de la fórmula cerrada de impedancia resulta un factor crítico para obtener resultados precisos