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  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 1Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE FLUJO DE CARGA1 de 5

    I.- Actividades previas a investigar:

    a) Manejo del analizador de redes en rgimen permanente.b) Bases de voltaje, corriente y frecuencia del TNA.c) Lmites del analizador de redes en rgimen permanente.d) Manejo del programa digital DiGSILENT.

    II.- Sistema a estudiar:

    Este diagrama unifilar corresponde a la simplificacin a 16 barras del sistema detransmisin de la Electricidad de Caracas. En el pueden apreciarse claramente lasdos interconexiones con la red troncal nacional a nivel de 230 kV en lasSubestaciones OMZ (Edelca) y Sta. Teresa (Cadafe).

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 2Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE FLUJO DE CARGA2 de 5

    Los datos asociados a las caractersticas topolgicas del mismo sepresentan a continuacin:

    Lneas de Transmisin de230 kV:

    Nmero Longitud R X B CapacidadDesde Hasta Circuitos (Km) (/Km) (/Km) (-1/Km) (MVA)Tacoa Boyaca 1 21.60 0.0678 0.3927 2.868 420Tacoa Convento 1 31.20 0.0604 0.3805 3.028 420

    Boyaca Convento 1 10.40 0.0678 0.3927 2.868 420Tacoa Junquito 1 14.00 0.0678 0.3927 2.868 420

    Junquito OMZ 2 44.00 0.0446 0.4122 2.937 440OMZ Papelon 2 21.00 0.0370 0.4065 2.984 490

    Papelon Santa Teresa 1 29.50 0.0474 0.4885 3.400 480Santa Teresa Convento 1 38.20 0.0412 0.4095 2.893 480

    Junquito Papelon 1 10.50 0.0446 0.4122 2.937 388

    Lneas de Transmisin de 69 kV:

    Nmero Longitud R X B CapacidadDesde Hasta Circuitos (Km) (/Km) (/Km) (-1/Km) (MVA)

    Arrecifes Magallanes 4 16.00 0.1040 0.4761 3.570 74Arrecifes Cota Mil 2 32.10 0.2374 0.4300 2.755 44Boyaca Magallanes 2 5.25 0.1704 0.6861 6.191 90

    Cota Mil Convento 2 14.20 0.0752 0.4197 3.400 93Cota Mil Magallanes 2 9.00 0.1154 0.4616 3.620 74

    Magallanes Junquito 2 8.50 0.1154 0.4616 3.620 74Junquito Panamericana 2 10.80 0.1055 0.4915 2.720 100

    Panamericana OAM 4 6.00 0.0664 0.3671 4.016 79OAM Papelon 2 10.60 0.1154 0.4616 3.620 74

    Papelon Convento 1 22.75 0.1040 0.4568 2.669 74

    Transformadores:

    Nmero Relacin Potencia XDesde Hasta Unidades Voltaje (kV) (MVA) (%) ConexinTacoa Arrecifes 2 230/69 187 22.4 YnYn

    Boyaca 230 kV Boyaca 69 kV 2 230/69 187 23.4 YnYnConvento 230 kV Convento 69 kV 4 230/69 187 25.0 YnYnJunquito 230 kV Junquito 69 kV 3 230/69 187 24.0 YnYnPapelon 230 kV Papelon 69 kV 2 230/69 187 23.4 YnYn

    Tap max: 8%, Tap min: 8%

    Generadores e Interconexiones con el SIN:

    Pmax Pmin Qmax QminUbicacin (Mw) (Mw) (MVAr) (MVAr)

    Tacoa 1600 45 1343 -782Arrecifes 250 20 94 -137

    OAM 510 80 382 -100OMZ 500 100 250 100

    Santa Teresa 200 100 250 100

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 3Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE FLUJO DE CARGA3 de 5

    Cargas:

    Voltaje P QUbicacin (kV) (Mw) (MVAr)

    Papelon 230 174 68Papelon 69 63 24

    Arrecifes 69 43 16Boyaca 69 189 116

    Convento 69 403 174Cota Mil 69 298 73

    Magallanes 69 159 68Junquito 69 197 57

    Panamericana 69 147 69OAM 69 33 12

    III.- Actividades a realizar:

    a) Pasar a p.u. el sistema mostrado anteriormente. Use como bases delsistema 230 kV y 100 MVA. Realice el montaje en el analizador de redesen rgimen permanente del sistema.

    b) Ajuste usando el programa digital DiGSILENT y los datos suministradosel estado estacionario asociado al sistema tomando en cuenta lossiguientes lmites operativos: Tensin de las barras donde haygeneracin: Tacoa y OMZ: 1.03 p.u., Santa Teresa: 1.02 p.u., Arrecifes:1.00 p.u y OAM: 0.98 p.u. Tensin de las barras de carga: 0.95 1.05p.u., lmites mximo y mnimo de potencias (activa y reactiva) en barrasde generacin: ver datos del sistema. En caso de no poderse alcanzaresta condicin, obtenga una donde las violaciones sean mnimas. Deigual manera obtenga el factor de potencia de las barras de carga, elnivel de carga (porcentual) de todas las lneas y transformadores delsistema tomando como base los valores de potencia mostrados en susrespectivos datos. Ajuste los equivalentes de generacin de OMZ ySanta Teresa al mximo posible.

    c) Simule esta condicin de operacin en el analizador de redes. Recuerdeque el mismo es una herramienta analgica, por ende las mediciones serealizan a travs de voltmetros, ampermetros y vatmetros. Compareresultados en cuanto a voltajes en las barras, ngulos de operacin delas barras, flujos de potencia por lneas y transformadores, prdidastotales del sistema con los valores obtenidos en la simulacin digital. Enel informe deben justificarse la naturaleza de las diferencias entreambos mtodos.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 4Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE FLUJO DE CARGA4 de 5

    d) Si existe alguna violacin en el sistema, proceda usando compensacinreactiva a corregir el problema. Trate de encontrar la solucin ptima delproblema, asumiendo por ejemplo que la instalacin de reactivos poseeun costo proporcional a los MVAr que se decidan instalar. Tengacuidado con la localizacin de los reactivos, pues no necesariamente lamejor solucin corresponde a un nico banco de condensadores y/oreactores. Como queda el factor de potencia de la barra donde secompensa, el porcentaje de carga en lneas y transformadores y lasprdidas totales del sistema una vez instalados los reactivos?.

    e) Repita el punto c para la condicin indicada en el punto d.

    f) Suponga que toda la carga sufre un incremento general del 10%. Esfactible el nuevo punto de operacin del sistema?. De ser negativa larespuesta a esta pregunta, ajuste la condicin operativa para que seencuentre dentro de las limitaciones permitidas.

    g) Es posible que los ajustes realizados sobre el sistema de potenciasean vlidos para ambos escenarios de carga (demanda inicial ,incremento del 10%)?. Si no es posible establezca un plan que permitarealizar mnimos cambios entre un escenario y otro.

    En el informe se debe argumentar cada una de las soluciones planteadas,justificando su uso y esquematizando a travs de tablas comparativas laefectividad de su uso. Tambin debe hacerse nfasis en los beneficios que seobtienen de la aplicacin de los bancos compensadores sobre los sistemas depotencia.

    Adicionalmente debe presentarse en el informe respuestas a las siguientespreguntas:

    Cul es la diferencia porcentual mxima entre las simulacionesrealizadas en el NA (Analizador de redes) y el computador digital?. Aque se debe este fenmeno?. Se justifica el uso del NA para lassimulaciones de sistemas de potencia en rgimen balanceado yestacionario?. Argumente.

    Es la compensacin ptima de reactivos un problema trivial? Cuales son los beneficios de la compensacin reactiva?

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 5Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE FLUJO DE CARGA5 de 5

    Referencias Bibliogrficas

    [1] John Grainger, William Stevenson, Anlisis de Sistemas de Potencia ,McGraw-Hill, 1996.

    [2] A. J. Wood, B. F. Wollenberg, Power Generation, Operation & Control ,John Willey & Sons, New York, 1984.

    [3] O. I. Elgerd, Electric Energy Systems Theory: An Introduction , McGraw-Hill, 1971.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 6Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia DESPACHO ECONMICO / FLUJO DECARGA PTIMO

    1 de 3

    I.- Actividades previas a investigar:

    a) Algoritmo para resolucin del despacho econmico tradicional.b) Manejo del DiGSILENTc) Clculo del factor de penalizacin asociado a una unidad generadora.d) Manejo del MATLAB, mdulo de optimizacin, mdulo de flujo de carga.e) Planteamiento y consideraciones del flujo de carga ptimo.

    II.- Sistema a estudiar:

    Corresponde al sistema de la Electricidad de Caracas usado en lasprcticas anteriores.

    Curvas de entrada/salida de los generadores equivalentes en las S/EsTacoa 230 kV, Arrecifes 69 kV y OAM 69 kV.

    Entrada (MBtu/h) Salida (Mw)189.293 45382.813 90

    1077.653 1806871.92 500

    44056.24 130066360.36 1600

    Tacoa 230 kV.

    Entrada (MBtu/h) Salida (Mw)248.56 20384.64 30459.546 35623.026 45711.626 50

    1004.813 65

    Arrecifes 69 kV.

    Entrada (MBtu/h) Salida (Mw)520.584 80977.549 120

    3244.445 2406503.1 350

    10445.513 45013258.961 510

    OAM 69 kV.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 7Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia DESPACHO ECONMICO / FLUJO DECARGA PTIMO

    2 de 3

    III.- Actividades a realizar:

    a) Obtenga las expresiones cuadrticas de las curvas de costos asociadosa cada uno de los equivalentes de generacin localizados en Tacoa,Arrecifes y OAM respectivamente. Asuma un costo de 0.75 Bs/Mbtu.

    b) Realice un despacho econmico sin considerar las prdidas detransmisin usando la herramienta computacional MATLAB. Asuma quelos equivalentes correspondientes a OMZ y Santa Teresa se encuentrangenerando los valores mximos asociados a las interconexiones.Cunto es el valor asociado de los costos incrementales de cadagenerador?.

    c) Repita el aparte anterior pero ahora asumiendo que las interconexionesestn fuera de servicio. Esto significa que toda la demanda debe serasumida por Tacoa, Arrecifes y OAM. Canto es el valor de los costosincrementales en esta ocasin?. Compare con el caso anterior.

    d) Calcule los factores de participacin (Pi/Pd) de los generadores delsistema para los apartes b y c. Si la demanda del sistema aumenta en10%, cmo ser el nuevo redespacho del sistema en ambos apartes (by c)?

    e) Obtenga usando el analizador de redes, los factores de penalizacinasociados a cada uno de los generadores (Tacoa, Arrecifes, OAM). Pararealizar esta actividad use el siguiente procedimiento: Defina como barraslack aquella donde se encuentra el generador al cual se le deseacalcular el factor de penalizacin. Una vez lograda la convergencia delflujo de carga obtenga los valores de generacin de cada una de lasunidades asi como tambin los valores de potencia activa consumidapor cada carga. Aumente ahora 1% en la demanda de todas las cargasmanteniendo fijas las generaciones entregadas en el instante previo alaumento de la demanda por todas las unidades de modo que elaumento en la demanda sea asumido slo por la barra slack. Obtenga elnuevo valor de generacin de la barra slack y calcule el factor depenalizacin como:

    FP = 1/(1-(Pprdidas/Pgen))

    f) Repita el aparte anterior pero con el DiGSILENT. Use como escenario elltimo obtenido en la prctica anterior antes de incrementar la carga.Compare resultados.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 8Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia DESPACHO ECONMICO / FLUJO DECARGA PTIMO

    3 de 3

    g) Suponga ahora que las interconexiones salen de servicio, Es factible elnuevo punto de operacin del sistema?. Cmo quedan los flujos depotencia por las lneas del sistema, las tensiones de barra y lageneracin de Tacoa, Arrecifes y OAM?.

    h) Ajuste usando el MATLAB, el flujo de carga ptimo asociado al sistemadel aparte anterior. Esto significa que debe minimizarse la funcinobjetivo asociada al costo de generacin, usando como restricciones elflujo de potencia por las lneas (menor o igual al flujo nominal de cadalnea), las tensiones nodales (entre 0.95 y 1.05) y los lmites degeneracin.

    En el informe se deben mostrar y justificar claramente las diferencias entrelas mediciones realizadas en el simulador analgico de redes y los clculosusando herramientas digitales. De igual manera deben presentarse tablascomparativas para resaltar las ventajas/desventajas de cada una de las solucionesplanteadas.

    Preguntas adicionales:

    Qu significa el costo incremental de un generador?. Depende esta definicin de la manera como se realice el despacho

    econmico (con/sin prdidas)?. Qu influencia tiene la inclusin de lasprdidas sobre el costo incremental?.

    Cmo se afecta el concepto de flujo de carga ptimo, ante la nuevatendencia mundial de operacin de sistemas de potencia (desregulacin,mercados abiertos)?

    Referencias Bibliogrficas

    [1] A. J. Wood, B. F. Wollenberg, Power Generation, Operation & Control ,John Willey & Sons, New York, 1984.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 9Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE CORTOCIRCUITO1 de 3

    I.- Actividades previas a investigar:

    a) Manejo del programa digital DiGSILENT.b) Norma IEC-909c) Mecanismos que permitan controlar los niveles de cortocircuito de un

    sistema de potencia.d) Influencia de los esquemas de puesta a tierra en los niveles de cortocircuito

    de un sistema de potencia.

    II.- Sistema a estudiar:

    Corresponde al sistema de la Electricidad de Caracas usado en lasprcticas anteriores. A continuacin se presentan los datos de secuencia cero delmismo:

    Lneas de Transmisin de230 kV:

    Ro Xo BoDesde Hasta (/Km) (/Km) (-1/Km)Tacoa Boyaca 0.203 0.943 2.271Tacoa Convento 0.177 1.043 1.852

    Boyaca Convento 0.203 0.943 2.271Tacoa Junquito 0.203 0.943 2.271

    Junquito OMZ 0.159 1.058 2.499OMZ Papelon 0.149 1.028 2.439

    Papelon Santa Teresa 0.149 1.028 2.439Santa Teresa Convento 0.152 1.025 2.512

    Junquito Papelon 0.224 1.075 2.233Santa Teresa OMZ 0.155 1.075 2.512

    Lneas de Transmisin de 69 kV:

    Ro Xo BoDesde Hasta (/Km) (/Km) (-1/Km)

    Arrecifes Magallanes 1.433 3.552 2.121Arrecifes Cota Mil 0.315 1.589 1.984Boyaca Magallanes 0.291 1.456 2.121

    Cota Mil Convento 0.286 1.322 2.121Cota Mil Magallanes 0.289 1.325 2.091

    Magallanes Junquito 0.289 1.325 2.091Junquito Panamericana 0.302 1.379 2.181

    Panamericana OAM 0.201 1.464 2.381OAM Papelon 0.289 1.325 2.121

    Papelon Convento 0.286 1.322 2.121

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 10Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE CORTOCIRCUITO2 de 3

    Equivalentes generadores:

    Nmero Xd Xd Xd Xq Xq Xq Voltaje PotenciaUbicacin Unidades p.u. p.u. p.u. p.u. p.u. p.u. (kV) (MVA)

    Tacoa 230 kV 2 1.399 .1733 .1043 1.33 .73 .1043 13.5 75Tacoa 230 kV 3 1.939 .277 .2522 1.939 .277 .2143 21 503

    Arrecifes 69 Kv 1 1.337 .15 .0125 1.327 .125 .0125 13.8 30Arrecifes 69 kV 2 .8794 .1131 .0664 .84 .46 .0664 13.2 50

    OAM 69 kV 3 2.68 .203 .145 2.45 .24 .145 13.8 168

    Transformador elevador asociadoNmero X- Xo Relacin X Potencia Conexin

    Ubicacin Unidades f.p. p.u. p.u. Conexin Voltaje (Kv) (%) (MVA)Tacoa 230 kV 2 0.85 .1043 .0183 Yn 230/13.5 14.8 72 YnYnTacoa 230 kV 3 0.84 .2871 .1402 Yn 230/21 10.7 510 YnYn

    Arrecifes 69 Kv 1 0.67 .125 .0625 Yn 69/13.8 13.2 55 YnYnArrecifes 69 kV 2 0.90 .0664 .0552 Yn 69/13.8 13.2 55 YnYn

    OAM 69 kV 3 0.85 .145 .066 Yn 69/13.8 19.1 108 YnYn

    Equivalentes de Cortocircuito:

    UbicacinNcc 1f(MVA)

    Ncc 3f(MVA)

    OMZ 230 kV 4224 9697Santa Teresa 230 kV 5136 8894

    III. Actividades a Realizar:

    a) Calcule la potencia y corriente de cortocircuito trifsica y monofsicaasociada a todas las barras del sistema bajo estudio.

    b) Si la conexin de los transformadores elevadores de los generadores esreemplazada por DY5 (el lado delta se asocia al generador) Cmocambian las potencias y corrientes de cortocircuito en el sistema?.Puede ser la corriente de cortocircuito monofsica mayor que latrifsica?. Explique. Porqu son mayores las corrientes de cortocircuitomonofsicas que el caso anterior?.

    c) Coloque la conexin del neutro de los generadores flotando y recalculelas potencias y corrientes de cortocircuito para los 2 casos anteriores.Cmo es la distribucin y contribucin de las corrientes de cortocircuitomonofsicas de los generadores y equivalentes?. Compare con losapartes anteriores.

    d) Dibuje la distribucin de corrientes en los devanados de lostransformadores de la barra de generacin de Tacoa para cada uno delos casos evaluados (apartes a, b, c).

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 11Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE CORTOCIRCUITO3 de 3

    e) La Electricidad de Caracas ha decidido establecer en su sistema lacondicin topolgica del aparte b. Si se sabe que los interruptores delnea asociados a la S/E Tacoa poseen una capacidad de cortocircuitode 12000 MVA. Son adecuados los interruptores para esta condicin?.En caso de ser negativa la respuesta, proponga los arreglos necesarios.

    En el informe se deben mostrar y justificar claramente lasventajas/desventajas de cada una de las soluciones planteadas.

    Preguntas adicionales:

    Porqu se desprecian las cargas para el clculo de cortocircuito?. Con respecto a la norma IEC-909, Cul es la diferencia entre las

    corrientes de cortocircuito mnimas y mximas establecidas en lamisma?.

    Qu consideraciones extras son necesarias para el clculo decortocircuito en un sistema de potencia industrial con respecto alsistema de transmisin utilizado?.

    Referencias Bibliogrficas

    [1] International Electrotechnical Commission,Short-circuit current calculationin three-phase a.c. systems , IEC-909, 1988.

    [2] Paul Anderson, Analysis of faulted power systems , Iowa State UniversityPress, 1973.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 12Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ESTABILIDAD TRANSITORIA1 de 2

    I.- Actividades previas a investigar:

    a) Manejo del DiGSILENT.b) Requerimientos de estudio de la estabilidad simplificada.

    II.- Sistema a estudiar:

    Corresponde al sistema de la Electricidad de Caracas usado en lasprcticas anteriores.

    A continuacin se describen los datos de las constantes de tiempoasociadas a los generadores del sistema:

    Nmero Td Td Tq Tq TaG PotenciaUbicacin Unidades Seg Seg seg seg seg (MVA)

    Tacoa 230 kV 2 0.6194 0.0301 0.2195 0.0039 10.03 75Tacoa 230 kV 3 1.024 0.025 1.024 0.025 5.33 503

    Arrecifes 69 Kv 1 0.6100 0.0210 0.4000 0.039 9.85 30Arrecifes 69 kV 2 0.6431 0.0294 0.6431 0.0039 7.37 50

    OAM 69 kV 3 1.0226 0.0327 1.0226 0.0029 9.18 168

    Los criterios de estabilidad usados generalmente por OPSIS (Oficina dePlanificacin del Sistema Interconectado) son los siguientes:

    La tensin mnima post-falla permitida para las barras del sistema es de0.8 p.u. y no debe permanecer por debajo de 0.9 segundos por ms deun segundo.

    El nivel mnimo de frecuencia para operacin normal del sistema es de59.5 Hz. (Corresponde al primer bote de carga del sistema).

    III.- Actividades a Realizar:

    a) Partiendo del mejor escenario obtenido en la prctica 1 (Flujo de carga),simule fallas trifsicas a tierra en las barras de generacin (Tacoa,Arrecifes, OAM) en el DIgSILENT usando como tiempos de despeje: 3 y6 ciclos (tiempos tpicos de operacin de proteccin principal). Es elsistema estable ante estas perturbaciones?. Comente los resultadosobtenidos apoyndose en las grficas de voltaje, potencia generada yngulo de cada generador.

    b) Repita el aparte anterior, pero asumiendo como tiempo de despeje: 24 y30 ciclos (tiempo tpico de operacin de proteccin de respaldo). Es elsistema estable ante estas perturbaciones?. Comente los resultadosobtenidos apoyndose en las grficas de voltaje, potencia generada yngulo de cada generador.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 13Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ESTABILIDAD TRANSITORIA2 de 2

    c) Repita el aparte b pero asumiendo falla monofsica a tierra.

    d) Determine el tiempo crtico de despeje de falla para el sistema. Presentelos resultados en forma grfica.

    e) Repita los apartes a, b y c para el sistema obtenido en el aparte h de laprctica de despacho econmico/flujo de carga ptimo (Sistema sininterconexiones)

    f) Suponga que para el sistema del aparte d ocurre una falla cercana a labarra de Tacoa que obliga a sacar de servicio una unidad generadora de503 MVA. Es estable el sistema para esta condicin?. Comente.

    g) Repita el aparte e pero suponiendo que se pierde la lnea Tacoa Junquito en vez del generador de 503 MVA. Es estable el sistema paraesta condicin?. Comente.

    Preguntas adicionales:

    Qu significa el tiempo crtico de despeje?. Puede mejorarse la estabilidad de un sistema de potencia usando el

    recierre rpido?. Explique Dado que el 85% de las fallas que suceden en un sistema elctrico de

    potencia son monofsicas, Porqu se emplea la maniobra de despejetrifsico?.

    Referencias Bibliogrficas

    [1] Paul Anderson, Operation, Control and Stability of Power Systems , IowaState University Press, 1973.

  • Laboratorio de Sistemas de Potencia 14Gua de PrcticasCT-4282

    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

    Laboratorio de Sistemas de Potencia ANLISIS DE ARMNICOS1 de 3

    I.- Actividades previas a investigar:

    a) Manejo del programa digital DiGSILENT.b) Fundamentos de armnicos.c) Impacto de armnicos sobre compensadores y transformadores.

    II.- Sistema a estudiar:

    Este diagrama unifilar corresponde a la topologa tpica de una subestacin debombeo de petrleo del Sistema Electrco de Oriente.

    Los datos asociados a las caractersticas topolgicas del mismo se presentan acontinuacin:

    Lneas de Transmisin de 115 kV:

    Nmero Longitud R X B CapacidadDesde Hasta Circuitos (Km) (/Km) (/Km) (-1/Km) (kA)Barra 1 Barra 2 1 1.5 0.0353 0.0838 0 0.85Barra 1 Barra 3 1 1.5 0.0353 0.0838 0 0.85

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    Prof. Jos H. Vivas Nava Diciembre de 1999

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    Transformadores:

    Nmero Relacin Potencia XDesde Hasta Unidades Voltaje (kV) (MVA) (%)Barra 2 Barra 4 1 115/13.8 40 18.68Barra 2 Barra 5 1 115/13.8 26.6 11.52Barra 2 Barra 6 1 115/13.8 18.75 11.25Barra 2 Barra 7 1 115/13.8 45 10.68Barra 3 Barra 8 1 115/13.8 18.75 11.25Barra 3 Barra 9 1 115.13.8 26.6 11.52

    Tap max: 5%, Tap min: 5%

    Cargas:

    Voltaje P QUbicacin (kV) (Mw) (MVAr)

    Barra 1 115 90 40Barra 4 13.8 15 7Barra 5 13.8 15 7Barra 6 13.8 4 2Barra 7 13.8 24 11Barra 8 13.8 5 3Barra 9 13.8 12 6

    Compensadores shunt:

    Voltaje QUbicacin (kV) (MVAr)

    Barra 1 115 15Barra 1 115 15Barra 7 13.8 9.6

    Equivalente de Cortocircuito:

    UbicacinNcc 1f(MVA)

    Ncc 3f(MVA)

    Barra 1 699 699

    III.- Actividades a Realizar:

    a) Ejecute el flujo de carga del sistema sin los compensadores shunt,asumiendo que la tensin de la barra donde est el equivalente es de 1p.u. Es factible esta condicin de operacin?.

    b) Repita el aparte a pero colocando en servicio todos los compensadoresshunt. Es necesario la operacin de los mismos?. Porqu se justificasu uso en el sistema?.

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    c) Halle la impedancia en funcin de la frecuencia (considere desde 50hasta 1260 Hz) de todas las barras del sistema usando el DIgSILENT,para las siguientes condiciones operativas: 1) Sin ningn compensadoroperando, 2) Slo opera 1 compensador de 15 MVAR, 3) Operan 1compensador de 15 MVAR y el de 9.6 MVAR, 4)Slo opera elcompensador de 9.6 MVAR y 5)Todos los compensadores estn enservicio.

    d) Las cargas de las barras 5 y 9 corresponden principalmente a motoressincrnicos de 9.55 MVA operando a 8.6 MW. Se decide instalar unosvariadores de velocidad para controlar la operacin de estos motores encada una de las respectivas barras. De acuerdo a los datos delfabricante se sabe los mismos inyectan un 15% de 5to armnico, un10% de 7mo armnico y un 5% de 9no armnico. Ejecute usando elDIgSILENTel flujo de carga armnico para todos y cada uno de losarmnicos de inters, simulando los controladores como fuentes decorriente. Halle el THD total de voltaje en cada barra. Es posible laoperacin del sistema bajo esta condicin?. Soportan loscompensadores y transformadores del sistema esta condicin?.

    e) Apoyndose en las grficas obtenidas en el aparte c ejecute el diseode los filtros necesarios para permitir la operacin del sistema bajo lanorma respectiva.

    f) Ejecute el flujo de carga armnico con los filtros y muestre la efectividadde la solucin planteada.

    En el informe se deben mostrar y justificar claramente lasventajas/desventajas de cada una de las soluciones planteadas.

    Referencias Bibliogrficas

    [1] IEEE Industry Aplications Society / Power Engineering Society, IEEERecommended Practices and Requirements for harmonic Control inElectrical Power Systems (Std. 519 -1992), IEEE, USA, 1993.