Lab 8 Sep - Terminado nepplan

SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

Laboratorio 8

“FLUJO DE POTENCIA Y USO DE HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES” Esp!ia"i#a#$ E"!trot!%ia I%#&stria"

S!!i'%$ C()*+*A

I%t,ra%ts$ Jara Ma!-&!a. Car"os Car"os /&isp Casta0#a. J&"io

F!-a # Ra"i1a!i'%$ 23 # Spti4br

F!-a # Prs%ta!i'%$ (5 # Spti4br

Pro6sor$ 7IARRETA 7IARRETA 9ARCIA. P#ro L&is:

;2() < II INTRODUCCI=N

TECSUP Pot%!ia

Lab: # Sist4as E"?!tri!os #

En un Sis Sistem tema Eléc Elécttrico rico de Poten otenc cia el est estudio udio más frec frecue uent nte e esta esta cent centra rado do en el cálc cálculo ulo para para dete deterrmina minarr tensiones en las distintas barras de la red, ujos de potencia acti activa va y react eactiv iva a en toda todas s las las líne líneas as,, pér pérdida didas s en los los transformadores, etc. Estudi Estudios os de este este tipo tipo son import important antes es para para los sistem sistemas as eléctricos

de

potencia,

como

por

ejemplo

para

la

planicación de nuevos sistemas. El cálc cálcul ulo o del del ujo ujo de pote potenc ncia ia o de car cara cons consis iste te en evaluar el punto de operación de estado estacionario de un sistema de potencia para unas condiciones de eneración cara y conuración de la red determinada. !ic"o punto de operación es caracteri#ado principalmente por las tensiones en cada una de las barras y los ujos de potencia activa y reactiva a través de cada uno de los elementos del sistema.

> ;

“FLUJO DE POTENCIA Y USO DE HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES”

TECSUP Pot%!ia


(: O@JE O@JETI7 TI7OS OS $eali eali#a #arr un cir circuit cuito o pe%u pe%ue& e&o o de un Sist Sistem ema a Eléc Eléctr tric ico o de Potencia y simularlo. 'nali#ar el circuito "ec"o en laboratorio y reali#ar una corrida de ujo. (onocer e identicar los principales parámetros del soft)are



*EP+'* .-.

;: FUND FUNDAMEN AMENTO TO TE=RICO TE=RICO +os objetivos primordiales al resolver un ujo de cara son los siuientes

a:

(alcular los ujos de potencia activa y react reactiva iva a travé través s de los distint distintos os element elementos os del sistem sistema a de potencia a n de   

!eterminar la cara por cada uno uno de ellos y así c"e%uear c"e%uear posibles sobrecaras. sobrecaras. !eterminar el efecto de continencia en el sistema por salidas de líneas, transformadores transformadores y eneradores. eneradores. !eterminar el efecto de los cambios en la conuración de la red y dete deterrmina minarr el efec efecto to al intr introd oduc ucir ir nuev nuevos os elementos a la red.

b:

(alc (alcul ular ar las las tens tensio ione nes s y ánu ánulo los s en todas las barras a n de c"e%uear la calidad de servicio y denir estrat estratei eias as de operac operación ión de los elemen elementos tos de contr control ol tales tales como como +a ópti óptima ma posic osició ión n de los los taps, aps, e/cit citació ación n de los los enera enerado dore res, s, y cone/i cone/ión ón ó descon descone/i e/ión ón de conden condensad sador ores es ó reactores.

!:

!enir distribución de las caras.

#:

la

óptima

operación

0inimi#ar las pérdidas.

:

!eni !enirr la necesi necesidad dad de compen compensac sación ión de los reactivos en la red.

6:

!enir políticas y límites operativos de cada área.

> ;

y


TECSUP Pot%!ia


El 1lujo de cara es muy utili#ado en la planeación, dise&o y operación óptima del sistema de potencia. E/isten proramas computacionales %ue "acen los cálculos del 1lujo de Potencia, uno de ellos es el *EP+'*.

> ;


TECSUP Pot%!ia


(:(:NEPLAN +:; *EP+'* "a sido desarrollado por la empresa 2(P en Sui#a, en cooperación con '22 y el 3nstituto 1ederal Sui#o de 4ecnoloía en 5uric" E46. 6a sido mejorado continuamente desde sus inicios en 7899, debido a la importante realimentación de los clientes y a un diáloo constante entre los usuarios satisfec"os y el personal desarrollador. *EP+'* es usado para análisis, planeamiento, optimi#ación y manejo de redes de sistemas de potencia, aua, as y calefacción. En el área de sistemas de potencia se puede inresar, calcular y evaluar en forma rápida e interactiva cual%uier tipo de red :transmisión, distribución, industrial, plantas de eneración; de todos los niveles de voltaje, con cual%uier n módulos diferentes de cálculo, optimi#ación e interfa#. *EP+'* tiene importantes fortale#as de interfa# y puede ser fácilmente interado en un sistema de entorno de soft)are e/istente, tal como S('!', ?3S, *3S y otros. *EP+'* es famoso por su amiabilidad con el usuario así como por su forma eciente y conable de trabajar. *EP+'* es usado alrededor del mundo con más de ->> licencias instaladas en apro/imadamente @> países.

3: E/UIPOS Y MATERIALES

> ;



>7 (omputadora A 3nstalado el Soft)are *eplan .-



0anual de Bsuario *EP+'* “FLUJO DE POTENCIA Y USO DE HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES”

TECSUP Pot%!ia

> ;



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): PROCEDIMIENTO •

•

Primero debemos relacionarnos con el prorama. Bna ve# familiari#ado con el Cambiente empe#aremos a inresar datos de entrada.

de

trabajoD,

Fi,: Entorno de *eplan .-. Se dibujara la siuiente red como se muestra en la Figura. Esta red %ue observamos consta de un sistema de eneración, transformadores elevadores :En 4ransmisión;, barras, líneas de transmisión, transformadores reductores :En !istribución;, un e%uivalente de red. Bn E%uivalente de $ed representa una red frontera o red vecina :electricadora; 0á%uinas asíncronas :!istribución; y otras caras.

> ;


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> ;



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(:;:


ELEMENTOS DE LA RED A:NODOS Podemos comen#ar insertando los *odos o 2arras, %ue nos permitirán conectar los diferentes componentes %ue contiene el sistema eléctrico de potencia. +os nodos se ubican en la 2arra de 6erramientas, lo encontraremos mediante este icono

 empe#amos a rellenar los datos en los campos correspondientes, de lo contrario podría aparecer al
> ;


TECSUP Pot%!ia


Fi,: : (aracterística de un *odo

NODOS br

Tipo No#o

EE UR N L7E EN EN EEN E O HT  E E

2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje 2arraje

7% B7

Fr!&%!ia H1

74% 

@ > > @ > > .> > 7@ > > @ > > .> > 9. > > --> > > @ > > @ > > @ > > @ > > @ > > Tab"a (: !atos técnicos de los nodos

74 

Ir A

> > > > > > > > > > > > >

> > > > > > > > > > > > >

@: M/UINAS SNCRONAS '"ora seuimos insertando una 0á%uina Síncrona, %ue se ubica en la CFentana de SímbolosD.

Fi,: 8: 0a%uina síncrona enerador.

> ;


I

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Fi,: >: (aracterística de una 0a%uina Síncrona.

No4br Sr  M7 A

7r p7 Cosp B r -i 7 

# sat 

#Ks at 

?E*7

9. 

7@>

>

=

>

>.9

#KKs ; 2 764 I at   7r BA   

No4br 

M& 

9R O4

T&rb o

Da%a#o A4orti,&a# or

?E*7

>

>

7

7

->

->

->

-

>

U%i#a# Moto Tip 9%ra#o r o ra FC 7

>

PG

C: E/UI7ALENTE DE RED '"ora insertando un E%uivalente de $ed, %ue se ubica en la CFentana de SímbolosD.

> ;


P opr MG

op M

=>

7

TECSUP Pot%!ia


Fi,: ((: (aracterística de un E%uivalente de $ed.

Fi,: (;: E%uivalente de $ed se
No4br 

S” 4 M7A

I” 4 A

R( ( 4

2 ( 4

C ( & F

S” 44 M7A

I” 4% A

*E45

7>>

H.8H@

>.7

7.@@I

>

7>>

H.8H@

No4br 

R( ( 4

2 ( 4

Tip o FC

7 opr 

7 opr 9ra#os

Pop r MG

/opr Mar

*E45

>

>

S+

7>>

>

>

>

> ;


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D:LNEAS '"ora insertamos +íneas de 4ransmisión, %ue se ubica en la C2arra de 6erramientasD.

+as +íneas de transmisión nos permiten unir los diferentes componentes, estos pueden abarcar Jilómetros de distancia como se ponen en los ejemplos. Simplemente "acemos clic entre los puntos %ue deseamos crear una línea y listo automáticamente se crea una línea

Fi,: (): Simulación de una línea se
Fi,: (+: (aracterística y parámetros de una +ínea

L%as > ;


TECSUP Pot%!ia

%,

N4 ro

@

7

@

7

8

7

>

7

I

7

@

7

7

7

>

7

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7

7>

7

U%i#a # K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m K"mLM m


( R( O-4: O-4:: :

C( &F::

9( &S::

R2 O-4::

2 O-4: :

C2 &F::

Ir 4i% A

Ir 4 A

>.7>H

>.=>H

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>.7==

7.9I

>.>>

>

->>

Tab"a ;: !atos técnicos de las +íneas

> ;


F

TECSUP Pot%!ia


E: TRANSFORMADORES '"ora insertamos los 4ransformadores de dos devanados, %ue se ubican en la CFentana de SímbolosD.

Fi,: (: Simulación de un transformador se
Fi,: (5: (aracterísticas y parámetros de un 4ransformador.

> ;


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No4br 4$'9 7 4$'@ 7H 4$'9 77 4$'8 7>

N N N N

4$'7 N -


Tra%s6or4a#ors

Ds# No#o

Hasta No#o

9r&po 7!tori a"

E3?64

4OE+FE

!, >

>

S3

46$34EE*

!, >

E3?64

E+EFE*

!, >

I2 *3*E  K*E

P6 72(2 72;2 G4E*  !, >   ,>>  4OK

No4b r 4$'9 A 7 4$'@ N 7H 4$'9 N 77 4$'8 N 7> 4$'7 N -

U%i# Da%a#o Tra%s6 Co4p%s :

Sr M7 A

7r( 7

7r; 7

!!( 

R( 

>

@>

@

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9.

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@

.-

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P&st > a Tirra > Pri4a rio

RE( > O-4 >

E( @ O-4 ->>

E( P&st RE; @ a!tio.- a 9.=@ O-4>  @Tirra8 --> > s!&% #ario

>

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3mpedancia

>.7

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3mpedancia

@

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!irecta

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!irecta

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!irecta

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!irecta

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!irecta

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!irecta

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3mpedancia

7

> ;


TECSUP Pot%!ia


No4br

Ca4bia#or taps @ao !ar,a

La#o R,&"a#o

No#o Co%tro"a# o

Tap a!t

Tap 4%

Tap r

Tap 4 

D"ta 7 

4$'9 A 7-

>

Primario

Primario

>

>

>

>

>

4$'@ N 7H

>

Primario

Secundari o

>

>

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>

>

4$'9 N 77

>

Secundari o

Primario

>

>

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>

>

4$'8 N 7>

>

Secundari o

Primario

>

>

>

>

>

4$'7 N -

7

Primario

Secundari o

>

A7>

>

7>

-

> ;


TECSUP Pot%!ia


Tab"a ): !atos técnicos de los transformadores

F: M/UINAS ASINCR=NICAS

'"ora insertamos las 0á%uinas 'síncronas, %ue se ubican en la CFentana de SímbolosD.

Fi,: (>: Simulación de una ma%uina asíncrona se
Fi,: ;2: (aracterísticas y parámetros de una 0a%uina asíncrona.

MQ&i%as As%!ro%as

> ;


TECSUP Pot%!ia


No4br Ds#  No#o

Pr M 

Sr M7A

7r  7

Cosp -i *

Ir A

@.@=9 8 @.@=9 8

. . -

>.IH 9 >.IH 9

E ! *

BH .-

E+EFE *



B7 .-

4E*



No4br 

J B,V4;

H s

Tipo FC *

P opr MG

/ opr Mar

Fa!tor ANSI

BH .-

7>>

>.I=-

PG oper

-

7

7.

B7 .-

7>>

>.I=-

PG oper

=

H

7.

>.8 = >.8 =

>.9 >.9

N4 ro *



7

7

7



7

7

7

Tab"a +: !atos técnicos de las má%uinas asíncronas.

> ;

Par Co% s : po"o Dri s 

IaI r *


TorQ& !ar,a Parábol a Parábol a

M2 =>> H>>

TECSUP Pot%!ia


9: CAR9A '"ora insertamos las (aras, %ue se ubican en la CFentana de SímbolosD.

Fi,: ;(: Simulación de una cara se
Fi,: ;;: (aracterísticas y parámetros de una (ara. No4br

Tipo FC

P

/

U%i#a#s Rsi#%!ia"s

U%i#a#s

FQ5OKE+1 F7

PG PG

 -

= -

> >

6F 6F

> ;


TECSUP Pot%!ia


Tab"a : !atos técnicos de las má%uinas asíncronas.

H: SIM@OLO DE UNI=N

Bna ve# terminado de colocar todos los componentes de la red eléctrica, pasaremos a interconectarlos dic"os componentes mediante el CSímbolo de BniónD %ue se encuentra en la C2arra de 6erramientasD.

(omo observamos en las imáenes, nos permite unir las ma%uinas asincrónicas, los transformadores de dos devanados y la cara a los nodos. 'l iual %ue la línea, "acemos clic en el en los puntos %ue deseamos unir, y listo, se crea automáticamente una línea, %ue no pide nin
> ;


TECSUP Pot%!ia

(:3:


ANLISIS DE FLUJO DE CAR9A

Bna ve# terminado por completo de reali#ar toda la red eléctrica, cada componente con sus respectivos datos. Pasamos 'nali#ar el 1lujo de cara. Para Editar las variables de los $esultados, nos diriimos a la barra de men< CEditarD, en la lista despleable seleccionamos CPropiedades del diaramaD, y en la ventana %ue se abre seleccionamos la pesta&a C1lujo de (ararD.

Fi,: ;+: Propiedades del diarama. '%uí podremos seleccionar las variables a ser despleadas en el diarama unilar, para nodos y elementos. 'sí como denir el n ;


TECSUP Pot%!ia

> ;



TECSUP Pot%!ia

> ;



TECSUP Pot%!ia


+: ANLISIS DEL CIRCUITO DE POTENCIA MEDIANTE EL SOFTGARE: 



> ;

El enerador tiene una potencia activa de A=>>>> 0O y también cuenta con una potencia reactiva de A7> >>> 0var. El sino menos :A; en un enerador, nos indica %ue este esta entreando potencia activa y reactiva "acia la barra.



Pero para estos valores podemos ver cuánto es el consumo de potencia reactiva por el transformador de potencia.



Entonces observando la imaen anterior podemos ver %ue el transformador está consumiendo una potencia reactiva de 77@H 0var ya %ue la barra le está dando una potencia reactiva de 7> >>> 0var pero si observamos la P permanece constante.


TECSUP Pot%!ia

> ;




(on este valor anali#amos el e%uivalente de red *E45 para ver el ujo de potencia si este está entreando potencia activa o está recibiendo.



Si observamos la imaen es claro %ue nuestro enerador está produciendo potencia más de lo %ue nuestro sistema está consumiendo por lo tanto la potencia activa %ue sobra está yendo "acia +a red la cual se puede observar mediante la ec"a del ujo de potencia el cual nos indica %ue nuestro sistema está entreando potencia activa * y la $E! está recibiendo potencia activa W, pero para la potencia reactiva esto es totalmente diferente la $E! nos está Entreando :A; potencia reactiva. Esto se puede observar claramente mediante los sinos %ue tienen cada potencia en la imaen anterior.



'"ora para poder ver %ué pasa con el ujo de potencia si el enerador en ves enerar => >>>> 0O lo cambiamos y solamente produce 7> >>> 0O entonces %ue pasa con el sistema.



Se puede observar de la imaen %ue el enerador siue entreando a la barra potencia activa y reactiva pero “FLUJO DE POTENCIA Y USO DE HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES”

TECSUP Pot%!ia


tendremos %ue anali#ar la red o *E45 para ver %ué pasa con el ujo de potencia.

> ;



(abe recalcar %ue e/iste una variación de consumo de potencia reactiva en comparación %ue cuando el enerador eneraba => >>> 0O la cual era de 77@H 0Far a"ora conforme variamos la potencia enerada del enerador esta también vario en el consumo por parte de transformador lleando a ser solo 7H9 0Far.



'"ora anali#ando el ujo de potencias para el caso de enerar solo 7> >>> 0O de potencia activa entonces se puede observar %ue el e%uivalente de $E! nos está entreando lo necesario para %ue nuestro sistema funcione la cual viene a ser H.>HI 0O y en cuanto a la potencia reactiva también el e%uivalente de $E! *E45 nos está entreando enería reactiva.



(abe resaltar %ue en el sistema también se pueden observar las pérdidas producidas en cada línea de transmisión de enería del circuito.



+os datos de las caras utili#adas para reali#ar la simulación en el soft)are *EP+'* se encuentran detalladas en la tabla de caras mostrada a continuación en cual se especican cada parámetro de los e%uipos, líneas etc. %ue intervienen en el circuito de potencia


TECSUP

Lab: # Sist4as E"?!tri!os # Pot%!ia

: TA@LA DE CAR9AS

> ;


TECSUP

> ;

Lab: # Sist4as E"?!tri!os # Pot%!ia


Lab 8 Sep - Terminado nepplan

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