Simulación en Neplan

UNIVERSIDAD DE LA SALLE. SIMULACION CALIDAD DE POTENCIA.

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SIMULACION TRABAO INDEPENDIENTE I Ca"ilo Pla2as# Cristian Ro"ero pla2asFGunisalle.e!u.co# cro"eroHGunisalle.e!u.co pla2asFGunisalle.e!u.co# Uni$ersi!a! De La Salle

Resumen — Este Este artículo tiene el propsito !e !ar una intro!uccin al te"a !e los si"ula!ores !e potencia# en este caso NEPLAN nos $a a ser$ir para si"ular un circuito si"ple !on!e se "o!elan el te"a !e los ar"nicos % la co"pensacin !e reacti$os para enten!er el e&ecto 'ue tiene esto en ca!a ar"nicos con la co"pensacin en la corriente % la tensin. To!o esto con el propsito !e co"pro(ar la teoría % con 'u) precisin tra(a*a este so&t+are % o(ser$ar el te"a !e la co"pensacin !e reacti$os en el circuito. Índice de Términos— si"ulacin# si"ulacin# NEPLAN# ar"nicos ,-#  % //0# tensin# corriente# corriente# co"pensacin !e reacti$os.

Objetivos 





Apren!er a "o!elar el !ia1ra"a !e una instalacin in!ustrial en un pa'uete !e so&t+are especiali2a!o !e si"ulacin. Apre Apren! n!er er a prep prepar arar ar la e*ec e*ecuc uci inn !e caso casoss !e si"ulaci si"ulacin n % o(tener o(tener porcenta*e porcenta*ess !e !istorsin !istorsin !e corrientes % tensiones en un pa'uete co"ercial O(ser$ O(ser$ar ar la !in3"i !in3"ica ca ,ca"( ,ca"(ios ios ocasio ocasiona! na!os0 os0 !el pro(le"a !e los ar"nicos cuan!o se e&ect4an ca"(ios en co"ponentes !e instalaciones.

I.INTRODUCCI5N La !istorsin ar"nica es un par3"etro t)cnico utili2a!o para !e&inir la se6al !e au!io 'ue au!io 'ue sale !e un siste"a. La !istorsin ar"nica se pro!uce cuan!o la se6al !e sali!a !e un siste"a no e'ui$ale a la se6al 'ue entr en )l. Esta &alta !e lineali!a! a&ecta a la &or"a !e la on!a on!a## por'ue el e'uipo 7a intro!uci!o ar"nicos 'ue ar"nicos 'ue no esta(an en la se6al !e entra!a. De(i!o a 'ue son ar"nicos# es !ecir "4ltiplos !e la se6al !e entra!a# esta !istorsin no es tan !isonante % es "3s !i&ícil !e !etectar. En to!o siste"a !e au!io sie"pre se pro!uce una pe'ue6a !istorsin !e la se6al# !a!o 'ue to!os los e'uipos actuales intro!ucen al1una no lineali!a!. En un circuito el)ctrico# la !i&erencia !e potencial ,el $olta*e o la tensin0 e8istente entre los polos !el 1enera!or o entre los 9

CALIDAD DE POTENCIA

puntos cuales'uiera !el circuito# es la causa !e 'ue los electrones circulen por el circuito si este se encuentra cerra!o. Su uni!a! es el $oltio ,$0. Se suelen e"plear !os "4ltiplos !e esta uni!a! 'ue son el :ilo$oltio ,:V0 % el "e1a$oltio ,MV0 % ta"(i)n !os su("4ltiplos co"o son el "ili$oltio ,"V0 % el "icro$oltio ,;V0. Un es'ue"a o !ia1ra"a uni&ilar es una representacin 1r3&ica !e una instalacin el)ctrica o !e parte !e ella. El es'ue"a uni&ilar se !istin1ue !e otros tipos !e es'ue"as el)ctricos en 'ue el con*unto !e con!uctores !e un circuito circuito se representa "e!iante una 4nica línea# in!epen!iente"ente !e la canti!a! !e !ic7os con!uctores. / Típica"ente el es'ue"a uni&ilar tiene una estructura una estructura !e 3r(ol. NEPLAN< es el 4nico so&t+are para Siste"as Siste"as !e Potencia# 'ue co"(ina co"(ina los an3lisis an3lisis in!ustriales in!ustriales e in$esti1a in$esti1ati$os ti$os con una inter& inter&a2 a2 !e ele$a! ele$a!oo ni$el ni$el## (rin!a (rin!an!o n!o si"ul si"ulaci acione oness "u% "u% precisas tanto en siste"as pe'ue6os co"o en siste"as 1ran!es. =sta es una 7erra"ienta !e alto $alor para la IE. Es una 7erra"ienta in&or"3tica para anali2ar# planear# opti"i2ar % si"ular re!es el)ctricas# !e a1ua# 1as % cale&accin. La "e*or % "3s a"i1a(le inter&a2 1r3&ica !e usuario# per"ite !esarrollar casos !e estu!io "u% e&ica2. El so&t+are personali2a(le tiene un concepto "o!ular % cu(re to!os los aspectos el)ctricos en re!es !e Trans"isin# Trans"isin# Distri(ucin# >eneracin?In!ustriales. >eneracin?In!ustriales. Por'ue to!os los ")to!os !e si"ulacin % "o!elos necesarios son inte1ra!os con alta e8actitu! % ren!i"iento. A!e"3s !e los c3lculos !e esta!o esta(le# cali!a! !e potencia % aspectos !e opti" opti"i2a i2aci cin# n# !ise6o !ise6o !e protec proteccio ciones nes## el si"ula si"ula!or !or !e NEPLAN per"ite "o!elar plantas !e ener1ías solares % elica elicass con sus con contro troles les para para si"ula si"ulacio ciones nes !in3" !in3"ica icass ,RMS ,RMS?E ?EMT MT00 en !eta !etall lle# e# e inte inte1r 1raa ta"( ta"(i) i)nn "o!e "o!elo loss Matla(?Si"ulin:. La (ase !e !atos co"4n % la 4nica C?C@@ API &acilitan la inte1racin !e NEPLAN con aplicaciones e8ternas.


II.

PLANTEAMIENTO

Desarrolla"os el an3lisis !el !ia1ra"a uni&ilar !e un siste"a in!ustrial co"o lo "uestra la &i1ura /

H

III.

PROCEDIMIENTO

Pri"ero arranca"os en construir el circuito en NEPLAN# con las características respecti$as# anteriores % los $alores propuestos para la si"ulacin.

IN>RESO DE LOS PARAMETROS 

Relación X/R para el equivalente Thévenin del sistema de potencia: 10



Impedancia de corto del transformador de 630 !": #$%# &$ relación X/R ' 1(



)otencia aparente que mane*a el variador de velocidad +!,-. ' (#0 !"



,actor de potencia de la cara pasiva: 0$ en atraso



ontenido armónico del variador de velocidad +cara de electrónica de potencia. 

2n el quinto armónico: 24%



2n el sépmo armónico: 14%



2n armónico de orden 11: 5,32%

Los anteriores porcenta*es en la (ase !e H- :VA ,Potencia propia !el $aria!or0

CALIDAD DE POTENCIA

Siste"a !e ener1i2acin

Los $alores !e tension no $arian por lo 'ue se to"an co"o el "is"o $alor tanto para "ini"o co"o para "a8i"o# lo "is"o ocurre con la corriente.


F

Nota: la

corriente !el siste"a resulta !e la potencia !el siste"a % la tensin !e sali!a o !el no!o /.

El $alor !e ?R es !a!o por lo 'ue !e(e"os su"inistrarlo a la si"ulacion. Nota: co"o

esta es la unica ali"entacin se eli1e esta ali"entacion co"o no!o slac: al /J Nodo - 1

Proporciona"os los $alores 'ue nos in!ica el !ia1ra"a uni&ilar

Los $alores !e tension no ca"(ia son constantes# por los 'ue los asi1na!os tal cual co"o lo in!ica el pro(le"a. Asi1nan!o $alores !e ?R % porcenta*e !e la i"pe!ancia !e R,/0 % cc. Nota: los

$alores Vr/ % VrH# &ueron necesarios para la si"ulacin# por ellos &ueron !a!os Nodo - 2

Da"os los $alores correspon!ientes !e tensin % !e &recuencia.

La tension % la &recuencias son los unicos para"etros 'ue !e(e"os tener presentes en los no!os# co"o (ien nos "uestra el circuitos intro!uci"os estos $alores tal cual. Nota: la &recuencia es i"portante !e incrustar %a 'ue NEPLAN pare estar con&i1ura!o para - K2.

Transformador

Al i1ual 'ue en el anterior se su"inistran los $alores !e los para"etros correspon!ientes 'ue nos interesan en el pro(le"a.

Al i1ual si"ple"ente !i"os los $alores !e el no!o in!ica!os.

CALIDAD DE POTENCIA




Variador de velocidad

Co"o este $aria!or se co"porta co"o un ele"ento 'ue proporciona corriente# lo asu"i"os co"o una &uente !e corriente en el siste"a.

Para la car1a se le asi1nan los $alores correspon!ientes !el circuito

Los $alores !e potencia % &actor !e potencia en atraso se !e&or"an in!irecta. Don!e !a"os los $alores !e P % # % asi o(tene"os los $alores !e S % Cos,0. Da"os los $alores !e corriente !el $aria!or# para ca!a uno !e sus ar"nicos. Nota: co"o

este tiene una corriente &un!a"enta FH A la cual 7alla"os !e la potencia !el $aria!or % la tensin !el no!o H o la "is"a tensin $aria!or. En la ta(la se coloca las &recuencias % corrientes en porcenta*e.

O(er$a"os la se6al !e !istorcio 'ue 1enera el $aria!or

A la 7ora !e si"ilar no tiene en cuenta la tensin &un!a"ental !e la &uente !e corriente. Carga pasiva

CALIDAD DE POTENCIA

estos $alores &ueron apro8i"a!os por el incon$enietes 'ue no se pu!ieron !ar !e &or"a !irecta. Los Nota:

$alores su"inistra!os por el si"ula!or NEPLAN % no son "o!i&ica(les. Banco de condensadores

Para este usa"os si"ple"ente una car1a en paralelo para la si"ular el (anco !e con!ensa!ores.

Co"o el (anco es capaciti$o se su"inistra un $alor !e capacitancia % a!e"as a la tensin 'ue esta acopla!o. A!icional"ente se le asi1na la cone8in 'ue $a a tener en el siste"a.

UNIVERSIDAD DE LA SALLE. SIMULACION CALIDAD DE POTENCIA. A7ora con estos !atos po!e"os si"ular el circuitos en NEPLAN# para ello $a"os a la parte !e arri(a % &i*a"os los para"etros !e la si"ulacin# para 'ue esta nos su"inistre la in&or"acin.

-

IV.

RESULTADOS

En los cuatro casos se le a!iciona los Con banco de condensadores y sin carga pasiva

Da"os los $alores !e 'ue !ese"os o(tener# pero para una "e*or interpretacin !a"os 'ue nos "uestre to!os los $alores.

Resulta!os !e los ar"nicos en los no!os !e corriente# sin car1a

Resulta!os !e ar"nicos en los ele"entos o la tensin# sin car1a

Sin banco de condensadores y sin carga pasiva

El $alor 'ue nos pi!en es el $alor !e los ar"nicos en el no!o /# el cual es 'ue $a"os anali2ar !e &or"a "3s clara.

Resulta!os !e ar"nicos en los ele"entos o la tensin# sin car1a CALIDAD DE POTENCIA


Q

Resulta!os !e los ar"nicos en los no!os !e corriente# sin car1a pasi$a ni (anco !e co"pensacin

Con banco de condensadores y con carga pasiva

Resulta!os !e ar"nicos en los ele"entos o la tensin# con car1a

Resulta!os !e los ar"nicos en los no!os !e corriente# con car1a pasi$a % sin (anco !e co"pensacin

Resulta!os !e ar"nicos en los ele"entos o la tensin# con car1a En la si1uiente ta(la se aprecian los !atos teoricos % pr3cticos !el siste"a in!ustrial. En la pri"era &ila son los !atos teoricos "ientras 'ue en la se1un!a &ila son los !atos si"ula!os# !e ca!a caso. Resulta!os !e los ar"nicos en los no!os !e corriente# con car1a pasi$a % con (anco !e co"pensacin

Sin banco de condensadores y con carga pasiva

CALIDAD DE POTENCIA


V.

RESULTADOS

Co"o pri"ero o(ser$a"os 'ue la co"pensacin !e reacti$os esta so(re ele$a!a# a pesar 'ue la car1a pasi$a crea una !istorsin# la co"pensacin !el (anco es alta crean!o una !istorsin "a%or a la cone8in sin (anco !e con!ensa!ores. El e&ecto 'ue tiene la car1a pasi$a no es "u% notorio %a 'ue cuan!o esta conecta!a sin (anco la !istorsin es (a*a# !e(i!o a 'ue o(ser$a"os poco car1as reacti$as# para el caso !e solo cone8in sin car1a con (anco la !istorsin es alta la "3s alta !e las o(ser$a!as una !istorsin !e(i!o a la presencia !e reacti$os pura"ente capaciti$os. Los $alores o(teni!os son (astante cercanos a los espera!os# por parte terica con la si"ulacin lo cual nos per"ite tener una certe2a entre la si"ulacin % la teoría# para el caso !e (anco sin car1a se o(ser$ la !istorsin "3s alta en corriente /-#Q J si"ula!o# "ientras 'ue para el caso !e sin car1a % sin (anco o(ser$a"os una !istorsin !e # J so(re el no!o / ,no!o / a 0 . Ku(o $ariaciones en to!os los aspectos tanto !e la tensin !e los no!os# co"o en la corrientes presente en ca!a uno !e los ele"entos o(ser$a"os 'ue la corriente !el no!o / a  ,corriente !el siste"a0 es altera!a por los ca"(ios !e(i!o tanto co"o al (anco# co"o a la car1a pasi$a. Don!e esta es !e su"a i"portancia se !e(e a 'ue esta es la 'ue per*u!ica la re!# tenien!o consecuencia so(re el siste"a. Este ")to!o !e si"ulacin es "u% 4til %a 'ue per"ite !ar un enten!i"iento "3s preciso so(re el co"porta"iento !e la corriente en to!os los ele"entos % co"o estos !is"inu%en con la co"pensacin !el (anco.

VI.

CONCLUSIONES

Perci(i"os lo &un!a"ental !el uso !e un so&t+are a la 7ora !e reali2ar c3lculos !e siste"a !e potencia % la &acili!a! con 'ue este calcula la !istorsin ar"nica# pero a la 7ora !e reali2ar la si"ulacin se present $arios incon$enientes %a 'ue estos son !e su"a i"portancia !e(i!o a 'ue la &alta !e un !ato % la in&or"acin errnea causo "uc7os incon$enientes a la 7ora !e la si"ulacin ,se co"eti un error !e !ar $alor !e :VA co"o MVA0# !on!e a la 7ora !e los resulta!os se e$i!encia el error o se pue!e pasar por alto sino se tiene las (ases o la i!eas %a 'ue la teoría con la si"ulacin se !esprecia "uc7as cosas 'ue el si"ula!or asu"e. La precisin !e estos !atos !a una 1arantía !el si"ula!or NEPLAN. Pu!i"os o(ser$ar 'ue el (anco !e capacitores sir$i para !istorsionar la se6al a"entan!o la !istorsin ar"nica !e corriente. Lo cual se pu!o $eri&icar los $alores tericos con las si"ulaciones %a 'ue los $alores son (astante precisos.

CALIDAD DE POTENCIA

 REERENCIAS

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Simulación en Neplan

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