Potencias I - Cap I - Clases.pdf

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CAPITULO I

INTRODUCCIÓN,CONCEPTOS

FUNDAMENTALES YVALORES EN PU


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INTRODUCCIÓN, CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES EN PU

I. 1.-INTRODUCCIÓN

1.1.1.-¿Qué es un sistema de potencia?

Es el conjunto de generadores, transformadores depotencia, líneas de transmisión, cargas y otroscomponentes que hacen posible que la energía generada

llegue a los centros de consumo


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1.1.2.- OBJETIVOS GENERALES DE LOS SISTEMAS POTENCIA

• Generar suficiente energía eléctrica de las centralesgeneradoras más adecuadas, transmitir esta energía engrandes cantidades a los centros de carga y distribuir a los

consumidores en una forma adecuada y con la suficientecalidad, al precio más bajo y con el menor impactoecológico posible.

• Cumplir los requerimientos mínimos: Capacidad degeneración y transmisión, calidad de la transmisión,confiabilidad y economía.


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1.1.3.- COMPONENTES DE UN SISTEMA DE POTENCIA.

Generadores.

Transformadores de Potencia.

Líneas de transmisión.

Sistemas de Distribución.

Cargas.

Equipos complementarios.

Protección, medición, comunicación, control, etc.


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1.1.4.- ¿QUE SE BUSCA DEL SISTEMA DE POTENCIA?

• Seguridad y confiabilidad en la operación.

• Calidad del producto.• Eficiencia.


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I.2.-Definiciones generales de las señales eléctricas


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)120()(

)120()(

)()(

t SenV t v

t SenV t v

t SenV t v

mc

mb

ma

)120()(

)120()()()(

t Sen I t I

t Sen I t it Sen I t i

mc

mb

ma

Forma de ondas de la Tensión Corriente


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F L V V 3

)(3)(33 13 ISenV VISenQQ L

Potencia reactiva Trifásica

Potencia Activa Trifásica

)(3)()()()()()()(3 VICost it vt it vt it vt P ccbbaa

Relación de Tensión de línea con la Tensión de Fase

Potencia Aparente

L L I V S 33



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Concepto de Potencia Compleja

A partir de:

)( VICos P

)()( jSenCose j

)( VISenQ

Potencia como una Unidad Compleja

jQ P jSenCosVI VI VIeS j

)()(

Sea:

v jeV V // i je I I // v jeV V //*

i je I I //*

JQ P VI S *



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22 ||*||* V Y I Z JQ P VI S

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|



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I.3.- ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS DE LOS

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE POTENCIA.

Generadores.- Pueden ser:

HidráulicosTérmica: Vapor, Diessel, gas.

Nuclear.

Eólica.Mareomotriz.

Etc.


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Transformadores de Potencia. Pueden ser:

Monofásicos Trifásicos

También se pueden clasificar como:

• De Taps fijos.

• Variables bajo carga.• Desfasadores.

Líneas de Transmisión. Pueden ser: Aéreos. Subterráneos.

Sub Marinos.

En corriente continua o en corriente alterna.


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Sistemas de distribución:• Primaria.• Secundaria.

Cargas:

• Regulados

• No regulados.

Ó


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CARACTERÍSTICAS TOPOLOGICAS

Pueden ser:

• Enmallado.

• Anillado.

• Radial.

Ó


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1.4.- RESUMEN DE CONCEPTOS FUNDAMENTALESCargas Equilibradas.

a

b

c

Zy

Zy Zy

n

Z Δ

a

b

c

Z Δ Z Δ

Zan=Zbn=Zcn=Zy Zab=Zbc=Zca=Z Δ

Ia+Ib+Ic=0=In Z Δ=3Zy

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

Adelantado 0 ≤ ø ≤ π/2

Potencia Trifásica: S3f =3Vf If /Ø

Ó


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Representación fasorial

Ó


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Cargas desequilibradas

a

b

c

Zan

Zbn Zcn

n

Zan≠Zbn≠Zcn Zab≠Zbc≠Zca

b

c

Zab

Zbc

Zac

a

Ó


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• Cargas DesequilibradasSe presentan en fallas e impedancias diferentes.

Representación fasorial

Ó


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• Las cargas asimétricas, pueden ser representados en componentes simétricas deFORTESCUE.

Va = Va0 + Va1 + Va2Vb = Vb0 + Vb1 + Vb2Vc = Vc0 + Vc1 + Vc2

Secuencia positiva Secuencia negativa Secuencia cero

INTRODUCCIÓN CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y VALORES EN PU


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¿Por qué modelar sistemas de potencia?

Necesidad de simular el sistema real.

• Evaluación de diseño y operación.

• Simplicidad

• Costos

1.5.- DIAGRAMAS UNIFILARES



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SIMBOLOGÍAS (SEGÚN CNE)



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DIAGRAMA UNIFILAR

SIMBOLOGÍAS (SEGÚN CNE)



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1.6.- SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN EN p.u.

Variables para el análisis de Bases.

Generalmente se definen:

Potencia Base = Sb y Tensión Base = Vb



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Valor por unidad

Sistema Monofásico 1ø Sistema Trifásico 3ø

Elección de bases

Valores unitarios



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Cambio 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 por fase o por línea.

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



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1.7.- SISTEMA ELÉCTRICO INTERCONECTADO SEIN



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1.8.- APLICACIONESCalculo de valores en p.u..

Generador

100 MVA22 kV

X=90%

Transformador

100 MVA

22:110 kV

X=10%

Línea de transmisiónZ = j0.8403 pu @ 120

kV y 50 MVA

Carga

datos de operación:

V=110 kV

S=10 MVA

fp = 1

Transformador

100 MVA

120:24 kV

X=12.6%

Generador

80 MVA

22 kV

X=1.48 pu

Línea de transmisión

Z = j60.5 ohms


X = 60.5 ohms



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Pasos a seguir para el calculo en por unidad.

1. Recopilar datos del sistema en diagrama unifilar.2. Seleccionar una base general de potencia p. ej. 100MVA.3. Definir voltajes bases por zonas (definidas por los

transformadores).

4. Convertir todas las impedancias a p.u..- Si las bases de los equipos no son las del sistema- Convertir las impedancias en Ω.- Evaluar el nuevo valor de la impedancia en p.u.

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



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

Base de potencia = 100 MVA para todo el sistema.



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22:110 kV 120:24 kV

Sbase = 100 MVA

Vbase = 110 kV

Sbase = 100 MVA

Vbase = 110 x (24/120) =22 kV

Sbase = 100 MVA

Vbase = 22 kV



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Generador 1

100 MVA22 kV

X=90%

Transformador 100 MVA

22:110 kV

X=10%

Sbase = 100 MVA

Vbase = 22 kV

LADO DEL GENERADOR 1



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sistema

placa pu

g

sistemabase

generador

sistemabase

generador base placa pu

g

pu

MVAkV

MVA

kV

X

Z

Z

Z

Z X

Generador

9.0

100)22(

100

)22(9.0

9.0

:

2

2

1

1

sistema

placa pu

t

sistemabase

transf

sistemabase

transf base placa pu

t

pu

MVA

kV

MVA

kV

X

Z

Z

Z

Z X

Trafo

1.0

100

)22(

100

)22(1.0

1.0

:

2

2

1

1

CALCULO DE VALORES EN PU, LADO DEL GENERADOR 1



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LADO DE LÍNEAS Y CARGA


Z = j0.8403 pu @ 120kV y 50 MVA

Carga

datos de operación:

V=110 kV

S=10 MVA

fp = 1


Z = j60.5 ohm s


X = 60.5 ohms

Sbase = 100 MVA

Vbase = 110 kV



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CALCULO DE VALORES EN PU, LADO LÍNEAS Y CARGA

Línea Superior:

Carga:

Líneas Inferiores:



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Transformador

100 MVA

120:24 kV

X=12.6%

Generador 280 MVA

22 kV

X=148%

Sbase = 100 MVA

Vbase = 22 kV

LADO DEL GENERADOR 2



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CALCULO DE VALORES EN PU LADO DEL GENERARADOR 2

Generador:

Transformador:



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+

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.

-

1 3

2

zg2=j1.85zt1=j0.1

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REPRESENTACIÓN DE DIAGRAMAS DE IMPEDANCIAS CON VALORES PU

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