Aspectos Generales de Sistemas DePotencias-I

CAPITULO ICAPITULO I

INTRODUCCION, CONCEPTOS INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES FUNDAMENTALES Y VALORES

EN PUEN PU

INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES EN PUVALORES EN PU

1.-INTRODUCCION1.-INTRODUCCION

¿Qué es un sistema de potencia?¿Qué es un sistema de potencia?

Es el conjunto de generadores, transformadores de Es el conjunto de generadores, transformadores de potencia, líneas de transmisión, cargas y otros potencia, líneas de transmisión, cargas y otros componentes que hacen posible que la energía componentes que hacen posible que la energía generada lleguen a los centros de consumogenerada lleguen a los centros de consumo

OBJETIVOS GENERALES DE LOS SISTEMAS OBJETIVOS GENERALES DE LOS SISTEMAS POTENCIAPOTENCIA

Generar suficiente energía eléctrica de las centrales generadoras más adecuadas, transmitir esta energía en grandes cantidades a los centros de carga y distribuir a los consumidores en una forma adecuada y con la suficiente calidad, al precio más bajo y con el menor impacto ecológico posible.

Requerimientos mínimos: Capacidad de generación y transmisión, calidad de la transmisión, confiabilidad y economía.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE POTENCIA.COMPONENTES DE UN SISTEMA DE POTENCIA. Generadores.Generadores. Transformadores de Potencia.Transformadores de Potencia. Líneas de transmisión.Líneas de transmisión. Sistemas de Distribución.Sistemas de Distribución. Cargas.Cargas. Equipos complementarios.Equipos complementarios. Protección, medición, comunicación, control, etc. Protección, medición, comunicación, control, etc.

¿QUE SE BUSCA DEL SISTEMA DE POTENCIA?.¿QUE SE BUSCA DEL SISTEMA DE POTENCIA?. Seguridad y confiabilidad en la operación.Seguridad y confiabilidad en la operación. Calidad del producto.Calidad del producto. Eficiencia.Eficiencia.

INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES EN PUEN PU

Sistema de Potencia Trifásico

2.-Descripción general de los sistemas de potencia2.-Descripción general de los sistemas de potencia

)120()(

tSenVtv

)120()(

tSenItI

tSenIti

Forma de ondas de la Tensión CorrienteForma de ondas de la Tensión Corriente

FL VV 3

)(3)(33 13 ISenVVISenQQ L

Potencia reactiva Trifásica

Potencia Activa Trifásica

)(3)()()()()()()(3 VICostitvtitvtitvtP ccbbaa

Relación de Tensión de línea con la Tensión de Fase

Potencia Aparente

LL IVS 3

Concepto de Potencia ComplejaA partir de:

)(VICosP

)()( jSenCose j

)(VISenQ

Potencia como una Unidad Compleja

jQPjSenCosVIVIVIeS j )()( Sea: vjVeV ijIeI vjVeV * ijIeI *

JQPVIS *

22 ||*||* VYIZJQPVIS

Donde Z es la impedancia monofásica y el inverso de la Admitancia Y

El valor absoluto de S de denomina Potencia Aparentey se denota por S = |S|

3.- ESTRUCTURA Y CARACTERISTICAS DE 3.- ESTRUCTURA Y CARACTERISTICAS DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE POTENCIA.POTENCIA.

Generadores.Generadores. Pueden ser:Pueden ser: HidráulicosHidráulicos Térmica: Vapor, Diessel, gas.Térmica: Vapor, Diessel, gas. Nuclear.Nuclear. Eólica.Eólica. Mareomotriz.Mareomotriz. Etc.Etc.

Transformadores de PotenciaTransformadores de Potencia. Pueden ser:. Pueden ser: MonofásicosMonofásicos TrifásicosTrifásicos

Líneas de TransmisiónLíneas de Transmisión. Pueden ser:. Pueden ser: Aéreos.Aéreos. Subterráneos.Subterráneos. Sub Marinos.Sub Marinos. En corriente continua o en corriente alterna.En corriente continua o en corriente alterna.

Sistemas de distribución:Sistemas de distribución: Primaria. Primaria. Secundaria.Secundaria.

CargasCargas:: ReguladosRegulados No regulados.No regulados.

CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

Pueden ser:Pueden ser: Enmallado.Enmallado. Anillado.Anillado. Radial.Radial.

44.- RESUMEN DE CONCEPTOS FUNAMENTALES.- RESUMEN DE CONCEPTOS FUNAMENTALES

Cargas Equilibradas.Cargas Equilibradas.

Zy Zyn

Zan=Zbn=Zcn=Zy Zab=Zbc=Zca=ZΔ

Ia+Ib+Ic=0=In ZΔ=3Zy /Δ = /y=Ø

Factor de Potencia es Cos ø donde: Atrazado -π/2≤ ø ≤0

Adelantado 0≤ ø ≤ π/2 Potencia Trifasica S3f=3VfIf/Ø

Representación fasorialRepresentación fasorial

Cargas desequilibradasCargas desequilibradas

Zbn Zcnn

Zan≠Zbn≠Zcn Zab≠Zbc≠Zca

Cargas DesequilibradasCargas Desequilibradas

Se presenta en fallas e impedancias diferentesSe presenta en fallas e impedancias diferentes..

Representación fasorial

Las cargas asimétricas pueden ser representados en Las cargas asimétricas pueden ser representados en componentes simétricas de FORTESCUE.componentes simétricas de FORTESCUE.

Va = VaVa = Va0 0 + Va+ Va1 1 + Va+ Va22

Vb = VbVb = Vb0 0 + Vb+ Vb1 1 + Vb+ Vb22

Vc = VcVc = Vc0 0 + Vc+ Vc1 1 + Vc+ Vc22

Secuencia positiva

Secuencia negativa Secuencia cero

¿Por qué modelar sistemas de potencia?¿Por qué modelar sistemas de potencia?

Necesidad de simular el sistema real.Necesidad de simular el sistema real. Evaluación de diseño y operación.Evaluación de diseño y operación. SimplicidadSimplicidad CostosCostos

5.- DIAGRAMAS UNIFILARES5.- DIAGRAMAS UNIFILARES

SIMBOLOGIAS (SEGÚN CNE)SIMBOLOGIAS (SEGÚN CNE)

DIAGRAMA UNIFILAR

SIMBOLOGIAS (SEGÚN CNE)SIMBOLOGIAS (SEGÚN CNE)

6.- SISTEMAS DE REPRESENTACION EN 6.- SISTEMAS DE REPRESENTACION EN p.up.uVariables para el análisis de Bases.Variables para el análisis de Bases.

Generalmente se definen:

Potencia Base = Sb y Tensión Base = Vb

Sistema Monofásico 1ø Sistema Trifásico 3ø

Corriente base

Impedancia Base

Corriente base

Impedancia base

Elección de bases

Valores unitarios

Valor por unidad

Cambio de baseCambio de base

Consideraciones generales en valor por unidad

• Se cumplen cada una de las leyes fundamentales de las redes pasivas.

Uu=ZuI Su=UuIu*

• Es diferente trabajar con magnitudes pos fase o líneas.

• Se cumple en un transformador que: Ucc(%)=Z por unidad.

7.- 7.- SISTEMA ELECTRICO INTERCONECTADO SEIN)SISTEMA ELECTRICO INTERCONECTADO SEIN)

8.- Aplicaciones8.- Aplicaciones Calculo de valores en p.u. Calculo de valores en p.u.

Generador100 MVA

22 kVX=90%

Transformador100 MVA22:110 kV

Línea de transmisiónZ = j0.8403 pu @ 120

kV y 50 MVA

Cargadatos de operación:

V=110 kVS=10 MVA

fp = 1

Transformador100 MVA120:24 kVX=12.6%

Generador80 MVA

22 kVX=1.48 pu

Línea de transmisiónZ = j60.5 ohms

Línea de transmisiónX = 60.5 ohms

Pasos a seguir para el calculo en por unidadPasos a seguir para el calculo en por unidad..

1.1. Recopilar datos del sistema en diagrama unifilar.Recopilar datos del sistema en diagrama unifilar.2.2. Seleccionar una base general de potencia p. ej. Seleccionar una base general de potencia p. ej.

100MVA.100MVA.3.3. Definir voltajes bases por zonas (definidas por los Definir voltajes bases por zonas (definidas por los

transformadores).transformadores).4.4. Convertir todas las impedancias a pu.Convertir todas las impedancias a pu.

Si las bases de los equipos no son las del sistemaSi las bases de los equipos no son las del sistema Convertir las impedancias en Convertir las impedancias en ΩΩ.. Evaluar el nuevo valor de la impedancia en p.u.Evaluar el nuevo valor de la impedancia en p.u.

5.5. Dibujar el diagrama de impedancias en p.u.Dibujar el diagrama de impedancias en p.u.

Selección de tensión bases por zonas , definidas por el transformador.

Base de potencia = 100 MVA para todo el sistema.

22:110 kV 120:24 kV

Sbase = 100 MVAVbase = 110 kV

Sbase = 100 MVAVbase = 110 x (24/120) =22 kV

Generador 1100 MVA

22 kVX=90%

Transformador100 MVA22:110 kV

LADO EL GENERADOR 1

INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES EN PUY VALORES EN PU

sistema

placapu

sistemabase

generador

sistemabase

generadorbaseplacapug

Generador

100)22(

sistema

placapu

sistemabase

transf

sistemabase

transfbaseplacaput

dorTransforma

100)22(

CALCULO DE VALORES EN PU LADO DEL GENERARADOR 1

LADO DE LINEAS Y CARGALADO DE LINEAS Y CARGA

Línea de transmisiónZ = j0.8403 pu @ 120

kV y 50 MVA

Cargadatos de operación:

V=110 kVS=10 MVA

fp = 1

Línea de transmisiónZ = j60.5 ohms

Línea de transmisiónX = 60.5 ohms

sistema

placapu

sistemabase

lineabaseplacapuLL puj

ZjjXZ 2

100)110(

50)120(

8403.08403.0

:superiorLínea

sistema

placapu

sistemabase

lineabaseplacapuLL puj

ZjjXZ 2

100)110(

50)120(

8403.08403.0

:superiorLínea

sistemasistemabase

100)110(

:Carga

sistemasistemabase

lineaLL puj

ZjXZ 5.0

100)110(

:inferiores Líneas

CALCULO DE VALORES EN PU LADO LINEAS Y CARGA

INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES INTRODUCCION, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES EN PUEN PU

Transformador100 MVA120:24 kVX=12.6%

Generador 280 MVA

22 kVX=148%

LADO DEL GENERADOR 2LADO DEL GENERADOR 2

sistema

placapu

sistemabase

generador

sistemabase

generadorbaseplacapug

Generador

100)22(

80)22(

sistema

placapu

sistemabase

transf

sistemabase

transfbaseplacaput

dorTransforma

100)22(

100)24(

CALCULO DE VALORES EN PU LADO DEL GENERARADOR 2

+V1= 1 p.u.-

zg1=j0.9

z13=j2 p.u.

z12=j0.5 p.u. z23=j0.5 p.u.

z2=10 p.u.

zt2=j0.15

+V3= -j1 p.u.

zg2=j1.85zt1=j0.1

REPRESENTACION DE DIAGRAMAS DE IMPEDANCIAS CON VALORES PU

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