curso
ANALISIS DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA I EE-353M
Ing. Moisés Ventosilla Zevallos
1
CONTENIDO PRIMERA PARTE I
INTRODUCCION Y CONCEPTOS
(S1)
II
COMPONENTES DE SISTEMAS ELECTRICOS (S2)
III
VALORES POR UNIDAD
(S3,4)
VI ANALISIS DE FLUJO DE CARGA
(S5,6,7)
Examen parcial
(S8)
SEGUNDA PARTE V
COMPONENTES SIMETRICAS
VI ANALISIS DE FALLAS
(S9) (S10,11,12)
VII PARAMETROS DE LINEAS DE TRANSMISION (S13,14) VIII OPERACION DE LINEAS DE TRANSMISION
(S15)
Examen final
(S16)
Examen sustitutorio
(S18)
CONTENIDO PRIMERA PARTE I
INTRODUCCION Y CONCEPTOS
(S1)
II
COMPONENTES DE SISTEMAS ELECTRICOS (S2)
III
VALORES POR UNIDAD
(S3,4)
VI ANALISIS DE FLUJO DE CARGA
(S5,6,7)
Examen parcial
(S8)
SEGUNDA PARTE V
COMPONENTES SIMETRICAS
VI ANALISIS DE FALLAS
(S9) (S10,11,12)
VII PARAMETROS DE LINEAS DE TRANSMISION (S13,14) VIII OPERACION DE LINEAS DE TRANSMISION
(S15)
Examen final
(S16)
Examen sustitutorio
(S18)
Plan de trabajo ciclo 2016-II
Sistema Eléctrico Peruano (SEIN)
Línea Mantaro-Montalvo (MAMO) Construcción de la S.E. Colcabamba 500/220 kV kV..
Ampliación de la S.E. Poroma 500 kV.
Construcción de la S.E. Yarabamba 500/220 kV.
COMPONENTES DE SISTEMAS ELECTRICOS
Semana 2, Clase 2
6
Componentes de sistemas eléctricos Componentes principales
Generadores síncronos/turbinas Transformadores de potencia Líneas de transmisión y cables de poder Cargas
Componentes asociados
Cables de guarda Transformadores de medida y protección exteriores Aparatos de corte Equipos proveedores de energía reactiva Sistemas de medida Sistemas de protección Torres eléctricas Aisladores Barras
Sistemas SCADA y Control y automatización
Sistemas de comunicación RTUs y PLCs Sistemas SCADA
Generadores y turbinas
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
8
Centrales de generación Están constituidos básicamente de:
Generadores síncronos
Turbinas
Sistemas de control Regulador de Velocidad Regulador de Tensión Sistemas de medición Voltajes Corrientes Sistemas de protección Interruptores Relés Servicios auxiliares AC DC Sistemas de puestas a tierra
Centrales de generación Están constituidos básicamente de:
Sistemas de comunicación
Sistema contraincendio
Cámara de carga
Tuberías de
Generadores síncronos Están constituidos de:
Arrollamientos del estator, fijo Devanados distribuidos 120º para constituir un sistema trifásico AC Rotor, móvil Devanado alimentado por DC y genera el campo magnético Polos salientes, bobinas rodeando las extensiones polares Polos liso, distribuido en las ranuras a lo largo del eje Ambos están construidos de material ferromagnético
Funcionamiento
El rotor con campo magnético fijo se hace girar mediante la turbina e induce una FEM a los devanados del estator Transformación de energía cinética en eléctrica Controlando la tensión de alimentación de DC al rotor se consigue que el generador consuma o suministre energía reactiva.
El generador/turbina
Tipos de rotor
Tipos de rotor
N=VELOCIDAD DE GIRO P=PARES DE POLOS Slip rings
Pole
Fan
DC excitation winding
Modelos de circuitos equivalentes
Xsyn
R sta
Flux Esta
DC
Ista
Vt
Curva de capabilidad generadores
δ
V
θ
θ
δ
V
Curva de capabilidad del generador de polos lisos Q
Estator:
S 3 V no m I no m
S 3 V no m I no m
Rotor:
P
VE
Q
V
X s X s
Límite de corriente de campo Límite de corriente en el estator Límite mínimo de la fuente de energía mecánica
VE
sen
X s
r
E cos V
p 0.9
Recordando:
0
P Q S
1 pu
2
V 2 VE 2 2 P Q ( ) X s X s ( x a) 2 ( y b) 2 r 2 Entonces:
(0,
V
b
0
X s 0.6 Q
e V
2
X s
m
P
Límite máximo de la fuente de energía mecánica
)
i
a
VAno m
m
Q
Límite de calentamiento de cabezales o de subexcitación Límite práctico de estabilidad
Curva de capabilidad del generador de polos salientes Q S A B C
A j
V 2
1
S 3 V no m I no m
Límite de corriente de campo Límite de corriente en el estator
1
( ) 2 X d X q
V 2 X d X q B ( )(sen(2 ) j cos(2 )) 2 X d X q
1 pu
0
C
VE X d
VAno m
m
(sen j cos )
P
C
Límite practico de estabilidad (margen de 10%)
10%
2
Circulo de reluctancia
B
Límite práctico de estabilidad permanente
m
2 m
Q
Límite teórico de estabilidad
Modelo de Park-Blondel Generadores
El generador/turbina
El generador/turbina
El generador/turbina
El generador/turbina
El generador/turbina
El generador/turbina
El generador/turbina
El generador/turbina
Turbinas hidráulicas Kaplan/Hélices (Axiales): el agua entra paralelamente al eje Francis (Radiales): el agua entra perpendicular al eje Pelton (Tangenciales): el agua entra tangencialmente contra las cucharas del rodete. Banki, Michell, son on
Turbina pelton
Turbinas Francis
Turbinas Kaplan
Turbinas
Proceso energético PROCESO ENERGÉTICO Energía potencial del
Energía cinética del
agua por encontrarse a cierta altura.
agua en la tubería por moverse a cierta velocidad.
Energía cinética de rotación de la turbina producida por el agua.
Energía eléctrica producida por el giro del alternador unido a la turbina.
Utilización en el punto de consumo de la energía eléctrica.
Regulador de velocidad/tensión
Transformadores de potencia
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
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Transformador básico Flujo magnético
I1
I2
V 1
V 2 Secundario
Primario
Núcleo de chapa magnética aislada
I1 V 1
E1
E1
n1
E2
n2
n1: n2
I2 E2
V 2
Circuito equivalente transformador de potencia R 1
(t)
X d1
X d2
I’ 2
Iφ
I1
Ir R fe
V 1
Im
a
E1 X m
E1=a E2 I’ 2 = I2/a
n1
R 2 I2
E2
n2
2
rt V 1 δ
V
Ө
2
I2
a V 2
δ
Ө Im
a V 2
δ
Iφ
I’ 2
Ө
I1
V
I’ 2
Estructura transformador monofásico Aislante Primario Secundario
Secundario
Primario
Núcleo con 2 columnas
Núcleo con 3 columnas
A.T. B.T. A.T.
B.T. A.T.
B.T.
Concéntrico
B.T.
Alternado
Estructura transformador trifásico 3 transformadores monofásicos Devanado con N2 espiras
La suma de los tres flujos es 0: una columna central
2
1
1 Aislante
2 3
3
=0 Devanado con N1 espiras
1
2
Sin la columna central se ahorra material y peso del transformador
3
Se suprime la columna central Estructura básica de un transformador trifásico
Transformadores de potencia monofásicos Dos devanados
I1
I2
V 1
V 2 Tres devanados
I1
V 1
V 2
V 1
V 2
I2 V 2
V 1
I3 V 3
V 3
Autotransformador
V 1
I1 V 1
I2 V 2
V 2
Transformadores de potencia trifásicos Tres devanados Dos devanados Ia
Ia
Ia
V a
V a
Ia
V a
Ia
V a
V a Ib
Ib Ib
V b
V b
Ic
Ib
V b
V b
Ib
V b
Ic
Ic
Ia
V c
V c
V c
V c
Ic
V c
V 1
V 2
V H
V L V T
Tipos de transformadores de potencia
Trifásico de dos devanados I A
Ia
b
V A IB
a
Ib
V b V a
b Ic
V b
c
V B IC
V A
a
V C c
V c
V B
V a
V C
V c
Transformadores de potencia
Transformadores de potencia
V A
V b
V B
V a
V C
V c
Líneas de transmisión aéreos CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
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Líneas de transmisión Construir una Línea de Transmisión (LT) es un reto La decisión de construir una LT considera:
Máxima confiabilidad Condiciones climáticas del trayecto Análisis del trazado Criterios de optimización Vida útil del conductor y torres Máxima capacidad de transporte Monofásica o trifásica Límite térmico (50 a 85ºC) Conductores multifilares por fase: 1, 2, 3 o 4 Número de circuitos o ternas por torre de transmisión: 1, 2, 3 o 4 Mínimo impacto ambiental Origen eléctrico: Campo eléctrico, campo magnético, radio interferencia y ruido audible Impacto visual
Líneas de transmisión Las líneas de transmisión son normalmente de aluminio con refuerzos de acero Las barras de los centros de transformación de alta tensión son de aluminio Las barras de subestaciones son de cobre. Los aisladores son ampliamente usados como medio de aislamiento
Disposición de conductores
Líneas de transmisión
Circuito triplex y dos ternas
Circuito cuadruplex y dos ternas
Fibra óptica en líneas de transmisión OPWG Optical Fibre Ground Wires OPPC Optical Fibre Phase Conductor MASS Metallic Aerial Self-Supported
Llegada de fibra óptica a SE
ECUACION LONGITUD DE UN CABLE
UBICACION PUNTO MEDIO Y EXTREMOS DEL VANO
ECUACION DE LA FLECHA
LA CATENARIA EN FUNCION DEL TIRO MAXIMO
Cables en general
CAPITULO I: INTRODUCCION Y CONCEPTOS
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