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) + MD E fc = MD*t t 0<fc<1 [kW] 01 [kW] 100 120 20 30 20 50 40 70 60 90 80 10 0 40 60 80 100 0 03 :0 0 05 :0 0 07 :0 0 09 :0 0 11 :0 0 13 :0 0 15 :0 0 17 :0 0 19 :0 0 21 :0 0 23 :0 0 :0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 01 :0 0 03 05 07 09 11 fc=0.78 [hora] fc=0.55 13 15 17 19 21 23 [hora] [kW] 01 03 05 07 09 11 13 [kW] 100 120 20 0 :0 :0 :0 :0 :0 0 0 0 0 0 :0 15 17 19 21 23 :0 :0 :0 :0 :0 0 0 0 0 0 0 100 120 40 60 80 20 0 40 60 80 :0 0 01 :0 0 03 :0 0 05 :0 0 07 :0 0 09 :0 0 11 :0 0 Factores de Carga fc=0.66 [hora] fc=0.58 13 :0 0 [hora] 15 :0 0 17 :0 0 19 :0 0 21 :0 0 23 :0 0 • 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: • Los resultados son los siguientes: Ejercicio 1 Factor de Carga: (Calculado en Excel) LOAD1: Energía = 158.5 MWh MD = 10.0 MW f.c = 0.66 Ejercicio 2 • Configurar los parámetros y ejecutamos el cálculo: • Los resultados son los siguientes: Ejercicio 2 Factor de Carga: (Calculado en Excel) LOAD1: Energía = 110.22 MWh MD = 5.78 MW f.c = 0.80 CORTO CIRCUITO ANALISIS DE FALLAS 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. -La información de los estudios de Tipos falla son usados para seleccionar y Desbalanceadas Balanceadas configurar los réles así como (Asimetricas) (simetrico) seleccionar los disyuntores. Fase a tierra Trifásica -La magnitud de la If dependen de las Bifásica impedancias de los Bifásica a tierra Gen+Trafos+lineas,etc. 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. CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO (Scc) 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: S CC = 3VLLk I k ( f ) MVA COMPONENTES SIMETRICAS 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 SIMETRICAS Dado un sistema 3f balanceado secuencia acb c 120º 120º 120º c1 ω secuencia abc c2 a ≡ b1 sin c ron a ω1 = ω + a1 + b2 ω 2 = −ω1 a2 + Componentes de secuencia (-) Subíndice “2” + b2 bo co ao b Componentes de secuencia (+) Subíndice “1” Componentes de secuencia (0) Subíndice “0” De tal manera que: Va = Va0 + Va1 + Va2 Vb = Vb0 + Vb1 + Vb2 Vc = Vc0 + Vc1 + Vc2 En la practica si se invierte dos fases en un motor este invierte su rotación ω1 a2 c2 …….COMPONENTES SIMETRICAS “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.” Va Vc 2 Vc 0 Vb 0 Vc1 Vc Vb Vb 2 Vb1 == Va 0 Va 2 by C.L Fortescue , 1918 V a = V a1 + V a 2 + V a 0 V b = V b1 + V b 2 + V b 0 V c = V c1 + V c 2 + V c 0 A B C D 1 Va1 A: Sistema trifásico desbalanceado B: Sistema trifásico balanceado de secuencia (+) C: Sistema trifásico balanceado de secuencia (-) D: Sistema trifásico balanceado de secuencia cero Vc1 Va1 Vb1 + Va 2 Vb 2 Vc 2 + Va 0 Vb 0 Vc 0 …….COMPONENTES SIMETRICAS EL OPERADOR a Como existe el operador Existe otro operador Por lo tanto: c 120º 120º 120º c j -----1∟90º 120º 120º 120º a ------- 1∟120º a2= 1∟240º=1∟-120º c1 ω secuencia abc secuencia acb a b ω1 a ≡ s in b2 cro na ω 1 = ωa1 + c2 Vb1=a2Va1 Vc1=aVa1 a2 + bo co ao Vb1 b1 b Esta atrasada c/r a Va1 === Vc1 Esta adelantando a Va1 === Similarmente, se deduce que: Vb2=aVa2 Vc2=a2Va2 Vb0=Va0 Vc0=Va0 2 …….COMPONENTES SIMETRICAS Reemplazando las deducciones 2 en 1 Va = Va 0 + Va1 + Va 2 Vb = Va 0 + a 2Va1 + aVa 2 Vc = Va 0 + aVa1 + a 2Va 2 En forma matricial, tendremos: ⎡Va ⎤ ⎡1 1 ⎢V ⎥ = ⎢1 a 2 ⎢ b⎥ ⎢ ⎢Vc ⎥ ⎢1 a ⎣ ⎦ ⎣ ⎡1 1 ⎡Va 0 ⎤ ⎢V ⎥ = 1 ⎢1 a ⎢ a1 ⎥ 3 ⎢ ⎢1 a 2 ⎢Va 2 ⎥ ⎣ ⎣ ⎦ 1 ⎤ ⎡Va 0 ⎤ a ⎥ ⎢Va1 ⎥ ⎥⎢ ⎥ 2 a ⎥ ⎢Va 2 ⎥ ⎦⎣ ⎦ 1 ⎤ ⎡Va ⎤ a 2 ⎥ ⎢Vb ⎥ ⎥⎢ ⎥ a ⎥ ⎢Vc ⎥ ⎦⎣ ⎦ 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’ Interviene cuando el SEP es grande y las cargas se encuentran alejadas de las barras, análisis régimen estacionario Diseño de Interruptores, cálculo de esfuerzos en barras de una Central Generadora tiempos cortos (5 mseg, 10 mseg, 100 mseg) Reactancia Subtransitoria : X” Interruptores y se requiere precisar situaciones criticas para 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 Z 0 ≈ ( 2 − 4) Z 1 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 esten conectados 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 p p Diagrama de Conexión Q p Impedancia de Secuencia Cero Q Z0 Barra de referencia REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA …..CONTINUACION TRANSFORMADORES Impendancias de secuencia cero de transformadores trifasicos Simbolo p p Q Diagrama de Conexión Q p Impedancia de Secuencia Cero Q Z0 Barra de Referencia p p Q p Z0 Q Barra de referencia REPRESENTACIÓN DE REDES DE SECUENCIA …..CONTINUACION TRANSFORMADORES Simbolos p p a b Diagrama de Conexión a’ Q p Impedancia Secuencia Cero Z0 Q b’ c’ a’ Q c p p a b Barra referencia Q Z0 p b’ c c’ Barra Referencia p p a a’ Q p p Z0 Q b c b’ c’ Barra Referencia Falla Simétrica Para El SEP siguiente, determine la Corriente y Potencia de Cortocircuito Trifásico máximos en todas las barras, bajo la norma IEC60909 2001 N1 13.8 kV N2 138 kV N3 138 kV N4 13.8 kV L1 70 km SM-1 TR2-1 TR2-2 L-1 N1 13.8 kV N2 138 kV N3 138 kV N4 13.8 kV L1 70 km SM-1 TR2-1 TR2-2 L-1 Falla Simétrica A continuación se muestra la configuración para el cálculo de I”k y S”k: Falla Simétrica A continuación se muestra gráficamente las I”k y S”k Máximos: Falla Simétrica A 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