ESTABILIDAD ANGULAR

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TEMAS A TRATAR:

1. OBJETIVOS2. INTRODUCCION3. DESARROLLO DEL TEMA4. CONCLUSIONES

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OBJETIVOS

• Establecer algunos conceptos previos sobre SEP y Estabilidad.

• Citar la clasificación de estabilidad• Definir la estabilidad angular

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INTRODUCCION

Se dice que un sistema de potencia está en una condición de operación de estado estable si todas las cantidades físicas que se miden y que describen la condición de operación del sistema, se pueden considerar constantes para propósitos de análisis. Si, cuando se está en una condición de estado estable, ocurre un cambio repentino o una secuencia de cambios en uno o más parámetros del sistema o en una o más de sus cantidades de operación (variables), se dice que el sistema experimenta un disturbio o una perturbación de su condición de operación de estado estable.

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DEFINICION DE UN S.E.P.

Un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), es el conjunto de centrales generadoras, de líneas de transmisión interconectadas entre sí y de sistemas de distribución esenciales para el consumo de energía eléctrica. Esto permite el suministro de energía eléctrica con la calidad adecuada para manejar motores, iluminar hogares y calles, hacer funcionar plantas de manufacturas, negocios, así como para proporcionar potencia a los sistemas de comunicaciones y de cómputo. El punto de inicio del sistema eléctrico son las plantas generadoras que convierten energía mecánica a energía eléctrica.El Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) está formado por tres partes principales: generación, transmisión y distribución.

Fuente: http://www.webquest.es/caza/sistema-electrico-de-potencia

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DEFINICION DE ESTABILIDAD DE UN SEPLa estabilidad es la propiedad de un SEP o de sus partes componentes de mantener un estado de equilibrio (sincronismo), cuando ha sido sometido a acciones perturbadoras. En concepto puede ser aplicado a una o un grupo de máquinas sincrónicas para señalar la condición de que ellas permanecen en sincronismo respecto de otras cuando se producen perturbaciones.

Fuente: ttp://www.inele.ufro.cl/apuntes/Analisis_Moderno_de_Sistemas_de_Potencia_-_Ing_Electrica_para_Ingenieros_de_Ejecucion/8_ESTABILIDAD.pdf

EFECTOS DE LA INESTABILIDADCuando una maquina sale del sincronismo o de paso con respecto a otras del sistema, se presentan fenómenos desagradables ;por ejemplo un generador no constituye realmente una fuente de potencia eléctrica, un motor no entrega potencia mecánica a la velocidad adecuada, un condensador síncrono no mantiene su voltaje propio en las terminales.Para un sistema de potencia en particular, se puede decir que la inestabilidad, además de ocasionar molestias a los consumidores por un mal servicio produce fenómenos indeseables que se pueden resumir como sigue:a. si la inestabilidad se presenta como consecuencia de una falla, la liberación de

la falla puede no restaurar la estabilidad b. se producen fluctuaciones de voltaje que continuo aun después de que se

libere la falla c. La maquina o grupo de maquinas que quedan fuera de paso con respecto a

otras maquinas del sistema pueden volverse a estar en paso o bien quedar desconectadas del resto del sistema

Por todo esto se puede concluir que la inestabilidad es un fenómeno inestable en los sistemas d potencia ya que se produce un mal efecto en la calidad del servicio. En tal virtud un sistema de potencia se debe diseñar y operar de manera que la inestabilidad ocurra muy rara vez.

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8Fuente: http://jmirez.wordpress.com/category/lineas-de-transmision/

CLASIFICACION DE ESTABILIDAD DE UN SEP

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ESTABILIDAD ANGULAR

Es la capacidad de las máquinas síncronas de un sistema interconectado para mantener el sincronismo después de haber estado sometidas a una perturbación.Depende de la habilidad para mantener o restaurar el equilibrio entre el par electromagnético y el mecánico de cada una de las máquinas síncronas del SEP.

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Si como consecuencia del disturbio, se presenta una condición de inestabilidad, ésta se manifiesta en forma de oscilaciones crecientes del ángulo de alguno(s) generador(es) perdiendo • La manera en que varía la potencia de salida

de los generadores ante cambios en el ángulo de sus rotores es un factor fundamental en este problema.

• En estado “estable” existe un equilibrio entre el par mecánico y el electromagnético de cada generador y su velocidad permanece constante.

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• Al ocurrir un disturbio, el equilibrio se pierde y se presentan aceleraciones y desaceleraciones de los rotores de los generadores.

• Si un generador gira más rápido que otro, la posición angular relativa de éste con respecto al “lento” se incrementará. Ésta diferencia angular provoca que parte de la carga del generador “lento” sea transferida al más rápido conforme a su relación “potencia –ángulo”. Esta transferencia de carga tiende a “frenar” al generador rápido reduciendo la diferencia de velocidades entre ambos y por consiguiente la correspondiente diferencia angular.

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La relación “Potencia –Ángulo” es altamente no-lineal, como se muestra en la siguiente figura.

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• La relación “potencia –ángulo” indica que después de cierto límite, un incremento de la diferencia angular provocará una reducción en la potencia de salida.

Las variaciones en el par electromagnético de una máquina síncrona debido a una perturbación se puede expresar como:

ΔTe= TsΔδ+ TDΔω• A las componentes Ts y TsΔδse les denomina

coeficiente y par de sincronización, respectivamente.• A las componentes TD y TDΔωse les denomina

coeficiente y par de amortiguamiento, respectivamente.

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• La falta de par de sincronización conducirá a una condición de inestabilidad aperiódica o no oscilatoria.

• La falta de par de amortiguamiento conducirá a una condición de inestabilidad oscilatoria.

Representación Gráfica de inestabilidades aperiódica y oscilatoria

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Categorización de Estabilidad Angular

• Estabilidad de Pequeñas Señales o Disturbios, en ésta categoría el problema consiste en determinar la si ante la ocurrencia de “disturbios pequeños” el SEP será capaz de mantenerse en sincronismo. El rango de tiempo de interés en este problema es del los 10 a los 20 segundos después de la ocurrencia del disturbio.

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Los problemas de estabilidad angular pueden considerarse de naturaleza “local” o “global”• Problemas de naturaleza “local”, involucran

únicamente una pequeña “porción” del SEP y usualmente están asociados con oscilaciones del ángulo del rotor de las unidades de una planta con respecto al resto del sistema.

• Problemas de naturaleza “Global”, este tipo de problemas son causados por las interacciones entre diversos grupos de generadores y cuyos efectos se hacen presentes en grandes áreas del SEP. Usualmente se manifiestan como oscilaciones entre grupos de generadores localizados en diferentes áreas del SEP.

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Categorización de Estabilidad AngularEstabilidad de Grandes Disturbios o Estabilidad Transitoria, en ésta categoría el problema consiste en determinar la si ante la ocurrencia de “disturbios severos” el SEP será capaz de mantenerse en sincronismo.• Ejemplos de disturbios severos, son la ocurrencia de algún

corto circuito (fallas trifásica, bifásica, monofásica) en alguna de las líneas o buses del SEP.

• La respuesta del SEP ante la ocurrencia de este tipo de disturbios exhibe grandes variaciones en los ángulos de los rotores y es influenciada por la relación no-lineal Potencia –Ángulo.

• El rango de tiempo de interés para este problema es del orden de los 3 a 5 segundos después del disturbio. Sin embargo suele incrementarse hasta 20 segundos en el caso de sistemas de grandes dimensiones que modos inter-área dominantes.

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Fuente:http://www.inele.ufro.cl/apuntes/Analisis_Moderno_de_Sistemas_de_Potencia_-_Ing_Electrica_para_Ingenieros_de_Ejecucion/8_ESTABILIDAD.pdf

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Fuente: http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/esep_act/material/cap1.pdf

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• Para estudiar el problema de estabilidad angular se debe analizar oscilaciones electromagnéticas de los SEP y las particularidades del torque producido por las máquinas sincrónicas.

• Los problemas de inestabilidad se pueden presentar tanto en una pequeña zona (local) como en tono un SEP (global).

• Al estar inestable un sistema depende de sus condiciones, para volver a su estado normal.

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PREGUNTAS….?