Sistema Eléctrico de Potencia El sistema eléctrico de potencia está formado por un conjunto de elementos que interactúan y podemos dividirlos en dos grupos: Elementos de Potencia: de producción (generadores con sus motores primarios), de conversión (transformadores, rectificadores, inversores), de transmisión y distribución (líneas de transmisión, redes) y consumidores (carga) de la energía eléctrica. Elementos de control: protección y maniobra: los que modifican, regulan el estado del sistema (reguladores de excitación, reguladores de frecuencia, relés, interruptores, etc.). Cálculo de valores por unidad Un punto anterior al análisis de los sistemas eléctricos de potencia (sep) es el adimensionamiento y normalización de las magnitudes eléctricas y parámetros del sistema, sabiendo que las magnitudes eléctricas son π, πΌ, π y π de los cuales se toman los valores de π y π. π£ππππ = πΌπ΅1 ππ΅1 = ππ΅1 πΌπ΅ = ππ΅ ππ΅ √3 ππ΅1 π£ππππ ππ ππ π£πππππππ π£ππππ πππ π π 2 π΅1 = ππ΅1 ππ΅ = π2π΅ ππ΅ π ππ π‘πππ πππππáπ πππ π ππ π‘πππ π‘πππáπ πππ Ejemplo: En el SEP de la figura la tensión en la barra de generación es 13.2 kV a su vez se muestra la placa de los transformadores G Transformador T1 T2 C Conexión y tensiones en kV β − π 13.2/132 π − β 138/69 πΊπ© MVA 5 10 X% 10 8 Sabiendo que la impedancia de la línea es ππΏ = 10 + π100 y de la carga ππΆ = 300 β¦ determinar las intensidades en toda la red. La tensión de carga y la potencia consumida por esta. Solución: Elegimos una potencia base de valor ππ΅ = 10πππ΄ (común en toda la red) y una tensión base en la zona de la línea ππ΅πΏ = 138 ππ. Utilizando la relación de transformación de los trafos para que no aparezcan en el cálculo en p.u. es posible distinguir en la red bajo estudio tres zonas con diferentes tensiones base. De esta forma las tensiones base para las zonas G y C son: ππ΅πΊ = 13.2 π = 13.8 ππ 132 π΅πΏ 69 π = 69 ππ 138 π΅πΏ ππ΅πΆ = Las impedancias base de cada zona, definidas las distintas tensiones base y la potencia base, son: ππ΅πΊ π 2 π΅πΊ = = 19.044 β¦ ππ΅ ππ΅πΏ = π 2 π΅πΏ = 1904.4 β¦ ππ΅ ππ΅πΆ = π 2 π΅πΆ = 476.1 β¦ ππ΅ Y las intensidades base resultan πΌπ΅πΊ = πΌπ΅πΏ = πΌπ΅πΆ = ππ΅ √3ππ΅πΊ ππ΅ √3ππ΅πΏ ππ΅ √3ππ΅πΆ = 0.418 π΄ = 0.042 π΄ = 0.084 π΄ Definidas las magnitudes base para cada zona se procede a transformar los datos de la red p.u. 10+π100 = 0.00525 ππ΅πΏ 300 ππΆ = π = 0.63 π΅πΆ - Impedancia de línea ππΏ = - Impedancia de carga - Reactancia de cortocircuito de T1: ππ1 = 0.1 - - + 0.0525π 13.22 1 = 0.183 5 ππ΅πΊ La reactancia de cortocircuito de T2 no cambia: 692 1 ππ1 = 0.08 = 0.08 10 ππ΅πΆ Tensión en el embarrado 1 13.2 π1 = = 0.957 ππ΅πΊ Flujo de potencia El flujo de potencia es una herramienta que permite el análisis en estado estable de un SEP teniendo en cuenta las condiciones de operación del mismo, también es usado para el estudio de planificación y diseño de expansión futura. El flujo de potencia nos permite conocer: - Voltaje y ángulo de todas las barras del SEP Flujos de potencia activa y reactiva en líneas y transformadores - Potencia reactiva de las unidades de generación Potencia activa de determinado nodo para compensar las pérdidas de potencia en el SEP Pérdidas de potencia activa y reactiva en el SEP Métodos de solución Es el flujo de potencia (FP) se considera que el sistema está balanceado por lo que se hace una representación monofásica de todos los elementos del SEP. De aquí que todos los estudios que se hacen con FP sean estudios monofásicos. Las propiedades principales que deben poseer los métodos de solución son: - Alta velocidad computacional Baja capacidad de almacenamiento computacional Seguridad en la obtención de la solución Versatilidad Simplicidad Métodos de solución matemática - Método de gauss-Seidel Método de Newton-Raphson Método de Newton-Raphson desacoplado Donde la ecuación a resolver es: π ππ = ππ ∑ ππ (πΊππ cos πππ + π΅ππ sen πππ ) π = 1,2, … , π π=1 π ππ = ππ ∑ ππ (π΅ππ sen πππ − πΊππ cos πππ ) π = 1,2, … , π π=1 Análisis de la compensación reactiva La compensación de energía reactiva es el proceso de reducir o eliminar la demanda de energía reactiva presente en un sistema eléctrico mediante la instalación de condensadores o filtros armónicos, incrementando el ratio de la potencia activa/útil respecto a la total. Los condensadores son comúnmente usados en los sistemas de distribución para la compensación de la potencia reactiva, el control de tensión y al mismo tiempo para la disminución de las pérdidas.
