FLUJO DE POTENCIA CON PERFILES DE CARGA

Enero 2009

Curva de Carga ó Diagrama de Carga

• Muestra la variación de la demanda con el tiempo, en general la curva variara de hora a hora, día a día, estación a estación

• El periodo Δt se denomina Intervalo de demanda. Si bien la carga tiene un comportamiento instantaneo los aparatos son capaces de determinar para un tiempo determinado, 5, 15, 30 o mas minutos.

Curva de Carga ó Diagrama de Carga

• Por tipo de cliente

Factor de Carga• Mide el grado de aprovechamiento de la capacidad por parte

de los consumidores (carga)

tMDEfc

*=

MD

t

+

0<fc<1

Factores de Cargafc=0.78

0102030405060708090

100

01:00

03:00

05:00

07:00

09:00

11:00

13:00

15:00

17:00

19:00

21:00

23:00

[hora]

[kW

]

fc=0.66

0

20

40

60

80

100

120

01:00

03:00

05:00

07:00

09:00

11:00

13:00

15:00

17:00

19:00

21:00

23:00

[hora]

[kW

]

fc=0.55

0

20

40

60

80

100

120

01:00

03:00

05:00

07:00

09:00

11:00

13:00

15:00

17:00

19:00

21:00

23:00

[hora]

[kW

]

fc=0.58

0

20

40

60

80

100

120

01:00

03:00

05:00

07:00

09:00

11:00

13:00

15:00

17:00

19:00

21:00

23:00

[hora][k

W]

• Describe la carga• Mide el aprovechamiento de las instalaciones por parte

de la carga• El mejor factor es 1.0

Perfiles de Carga SEIN – Viernes 23/01/09

+

+

=

Uso de Librerías

• Copiar la librería CursoIE.neplib a C:\Archivos de programa\Neplan5\Lib

• Abrir la librería CursoIE.neplib

• Crear una nueva libreria

Creación de una nueva librería

• Crear una nueva librería:– Crear la Librería Nodos/SEIN– Crear dos elementos Nodo-10kV y Nodo-138kV

• Los datos de los nodos se muestran a continuación

Empleando el NEPLAN

• Dibuje el SEP siguiente:

Ingresando Datos en NEPLAN por medio de librerías• Ingrese los datos del SEP:

Configurando la Simulación de Flujo con Perfiles

• Ejercicio 1: Determine los perfiles de tensión, los flujos de potencia por cada una de las líneas, el perfil de pérdidas totales del Sistema, y el factor de carga de LOAD1, la simulación requerida es para el día 28/01/09. Los datos deben determinarse cada 30 minutos.

• Ejercicio 2: Idem 1, determine el flujo para el día 28/07/2011 cada 15 minutos y el factor de carga para LOAD2.

Nota: En ambos casos almacene los resultados en el archivo ExportProf.txt y abralo en Microsoft Excel.

Ejercicio 1

• Luego de configurar los parámetros, ejecutamos el cálculo:

Ejercicio 1• Los resultados son los siguientes:

Factor de Carga:(Calculado en Excel)

LOAD1:Energía = 158.5 MWhMD = 10.0 MWf.c = 0.66

Ejercicio 2

• Configurar los parámetros y ejecutamos el cálculo:

Ejercicio 2• Los resultados son los siguientes:

Factor de Carga:(Calculado en Excel)

LOAD1:Energía = 110.22 MWhMD = 5.78 MWf.c = 0.80

CORTO CIRCUITO

El estudio de fallas es una de las partes mas importantes del análisis de SEP, cuyo problema consiste en determinar las tensiones y corrientes en barra durante diferentes tipos de fallas.

Balanceadas(simetrico)

Desbalanceadas(Asimetricas)

Trifásica Fase a tierraBifásicaBifásica a tierraEtc.

Tipos -La información de los estudios de falla son usados para seleccionar y configurar los réles así como seleccionar los disyuntores.

-La magnitud de la If dependen de las impedancias de los Gen+Trafos+lineas,etc.

La reactancia de los generadores bajo condiciones de cortocircuito no permanece constante, dividiéndose en tres periodos, periodo subtransitorio, periodo transitorio, y periodo de estado estacionario.¿Por que estudiamos fallas?

Nos permite dimensionar los componentes de una SS.EE (interruptores, seccionadores, etc)

Nos permite realizar la coordinación y seteo (configuración) de los réles de protección.

Nos permite analizar las fallas, con la finalidad de responsabilizar sobre el origen de fallas y compensaciones por interrupciones y racionamiento.

ANALISIS DE FALLASANALISIS DE FALLAS

La potencia de cortocircuito en una barra es un a medida común de la solidez de la barra. Esta capacidad de cortocircuito ó cortocircuito MVA de una barra k, esta definido como el producto de las magnitudes de tensión en barra y corriente de falla.

Este cortocircuito (MVA) es usado para determinar las dimensiones de las barras, capacidad de los interruptores, seccionadores, etc.

La potencia de cortocircuito o cortocircuito en la barra k esta dado por:

MVAfIVS kLLkCC )(3=

CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO (Scc)

COMPONENTES SIMETRICAS

Dado un sistema 3f balanceado

En los sistemas eléctricos de potencia la operación de los mismos se altera debido a fenómenos externos o internos, originando desbalances en el SEP, ya no siendo posible el análisis del SEP por fase( no es estacionario), requiriéndose para esto el análisis mediante las componentes simétricas.

Componentes de secuencia (+)

Subíndice “1”

Componentes de secuencia (-)

Subíndice “2”

Componentes de secuencia (0)

Subíndice “0”

De tal manera que:

210

210

210

VcVcVcVcVbVbVbVbVaVaVaVa

++=++=++=

a2

b2

c2

1ωEn la practica si se invierte dos fases en un motor este invierte su rotación

COMPONENTES SIMETRICAS

secuencia abc

+

secuencia acb

+

≡ +a2

c2

b2

+12 ωω −=

a1

c1

b1

crona

sin

ω

ωω =1

aoboco

a

c

b

120º

120º

120º

“Un sistema desbalanceado de n fasores relacionados pueden ser descompuesto en n sistemas de fasores llamados componentes simetricas del fasor original. Los n fasores de cada conjunto de componentes son iguales en longitud, los angulos entre los fasores adyacentes del conjunto son iguales.”

by C.L Fortescue , 19180aV

2aV

aV

1aV

1bV

2bV0bV

1cV

bV

0cV cV

2cV

021 aaaa VVVV ++=

021 bbbb VVVV ++=

021 cccc VVVV ++=

A B C D

A: Sistema trifásico desbalanceadoB: Sistema trifásico balanceado de secuencia (+)C: Sistema trifásico balanceado de secuencia (-)D: Sistema trifásico balanceado de secuencia cero

2aV

2bV2cV

1aV

1bV

1cV

0aV0cV

0bV+ +

==

…….COMPONENTES SIMETRICAS

1

…….COMPONENTES SIMETRICAS

EL OPERADOR a

Como existe el operador j ------ 1∟90º

Existe otro operador a ------- 1∟120º

Por lo tanto: a2= 1∟240º=1∟-120ºsecuencia abc secuencia acb

≡ +a1

c1

b1

crona

sin

ω

ωω =1

aoboco

a

c

b

120º120º

120ºa2

b2

c2

1ω

+

a

c

b

120º

120º

120º

Vb1 Esta atrasada c/r a Va1 === Vb1=a2Va1

Vc1 Esta adelantando a Va1 === Vc1=aVa1

Similarmente, se deduce que:

Vb2=aVa2 Vb0=Va0

Vc2=a2Va2 Vc0=Va0

2

…….COMPONENTES SIMETRICAS

Reemplazando las deducciones en 2 1

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡=

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡=

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

++=

++=

++=

c

b

a

a

a

a

a

a

a

c

b

a

aaac

aaab

aaaa

VVV

aaaa

VVV

VVV

aaaa

VVV

VaaVVVaVVaVV

VVVV

2

2

2

1

0

2

1

0

2

2

22

10

212

0

210

11

111

31

11

111

En forma matricial, tendremos:

Invirtiendo la matriz anterior tendremos:

REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA EL GENERADOR

Nos referimos a la representación de Generadores, Líneas y Transformadores

GENERADORES:

Pruebas para la evaluación de los parámetros:

i. Sentido de giro positiva : Componente de secuencia Positiva.

ii. Sentido de giro negativo : Componente de secuencia Negativa.

iii. Se considera la conexión del neutro : Componente de secuencia cero

Componentes de Secuencia Positiva:

- Reactancia Sincrona : Xs

- Reactancia Transitoria : X’

- Reactancia Subtransitoria : X”

Interviene cuando el SEP es grande y las cargas se encuentran alejadas de las barras, análisis régimen estacionarioDiseño de Interruptores, cálculo de esfuerzos en barras de una Central Generadora

Interruptores y se requiere precisar situaciones criticas para tiempos cortos (5 mseg, 10 mseg, 100 mseg)

REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA LINEAS DE TRANSMISIÓN

Impedancia de Secuencia Positiva = Impedancia de Secuencia Negativa

La impedancia de secuencia cero en magnitud es mayor al de las impedancias anteriormente citadas generalmente

10 )42( ZZ −≈ Por la presencia del neutro de LT (cable guarda)

IMPEDANCIAS DE SECUENCIA DE TRANSFORMADORES

El transformador es una maquina estática, por lo tanto la impedancia es la misma aunque se cambia la secuencia del sistema abc o acb, por lo tanto:

Impedancia de Secuencia (+) = Impedancia de Secuencia (-) = Reactancia de Dispersión

La impedancia de secuencia cero depende fuertemente de la forma como estenconectados los neutros de los transformadores como veremos a continuación:

REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA CERO DE TRANSFORMADORES

La Zo de un transformador depende de tipo de arrollamiento Y o Δ, y de si los neutros están aterrados o no.

Para determinar la impedancias de secuencia (+) ó (-) son independientes de las corrientes inyectadas por el primario o secundario, en cambio las impedancias de secuencia Cero (0) tienen diferentes valores , dependiendo desde que terminales vemos.

A continuación mostraremos con estos tres importantes casos:Simbolo Diagrama de Conexión Impedancia de

Secuencia Cero

p p pQ Q

0Z

Barra de referencia

REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA …..CONTINUACION TRANSFORMADORES

Impendancias de secuencia cero de transformadores trifasicos

Simbolo Diagrama de Conexión Impedancia deSecuencia Cero

pp

p

p p p

QQ Q

Q Q

0Z

0Z

Barra de Referencia

Barra de referencia

REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA …..CONTINUACION TRANSFORMADORES

Simbolos Diagrama de Conexión Secuencia CeroImpedancia

pp

p

p

pp

QQ

Q Q

0Z

0Z

Barra referencia

Barra Referencia

pp

pQ

Q0Z

Barra Referencia

p

a

b

c

a’

b’

c’

a

b

c

a

b

c

a’

b’

c’

a’

b’

c’

Falla Simétrica

SM-1 TR2-1

N113.8 kV

TR2-2

L170 km

N3138 kV

N2138 kV

L-1

N413.8 kV

Para El SEP siguiente, determine la Corriente y Potencia de Cortocircuito Trifásico máximos en todas las barras, bajo la norma IEC60909 2001

SM-1 TR2-1

N113.8 kV

TR2-2

L170 km

N3138 kV

N2138 kV

L-1

N413.8 kV

Falla SimétricaA continuación se muestra la configuración para el cálculo de I”k y S”k:

Falla SimétricaA continuación se muestra gráficamente las I”k y S”k Máximos:

Falla SimétricaA continuación se muestra gráficamente las I”k y S”k Mínimos:

Cálculo de Fallas Trifásicas por medio de Fallas Especiales

Selección de Interruptores de Potencia

Fallas Asimetricas