PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Centrales Eléctricas y Protecciones"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Centrales Eléctricas y Protecciones" Grupo: Grupo 1 (Intensif. Eléctrica + Mec-Const.+ Mec-Maq.)(881748) Titulacion: INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Área: Créditos totales (ECTS): INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) 1998 E.T.S. de Ingenieros Centrales Eléctricas y Protecciones Optativa Sin curso específico Segundo Cuatrimestre 2º Grupo 1 (Intensif. Eléctrica + Mec-Const.+ Mec-Maq.) (1) Ingeniería Eléctrica 5.9 Horas totales (ECTS): Horas presenciales (ECTS): 79.0 Horas no presenciales (ECTS): 68.5 Créditos totales (LRU): 7.5 Créditos LRU teóricos: 6.75 Créditos LRU prácticos: 0.75 Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Ingeniería Eléctrica Escuela Superior de Ingenieros y Escuela Universitaria Politécnica Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

2 Objetivos docentes específicos El objetivo de la asignatura es utilizar conocimientos anteriores de asignaturas básicas teóricas y tecnológicas para abordar el estudio de la disposición y cálculos relativos al diseño y explotación de centrales eléctricas, consideradas como una unidad enfocada a la producción de energía eléctrica. Se hará especial hincapié en el diseño de las protecciones de líneas, extendiéndose dicho estudio al cálculo de faltas en líneas, a los sistemas de control y protección necesarios y al comportamiento de los sistemas de protección en regímenes perturbados en función de las características de los grupos generadores. En consonancia con la aceptación social y la fuerte demanda de ingenieros con conocimientos en el campo de las energías renovables una parte del programa se dedicará a la producción de energía eléctrica a partir de fuentes de energías renovables. Competencias Competencias específicas - Modelos de redes eléctricas. - Model de equipos eléctricos. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Pueden diferenciarse dos partes en la asignatura: - En una primera se estudiarán los distintos tipos de faltas que pueden ocurrir en un sistema de generación o, en general, en cualquier elemento de un sistema de potencia de media, alta o muy alta tensión. - En una segunda parte se abordará más específicamente la generación de energía eléctrica a partir de diversas fuentes de energía primaria, estudiando para cada una de estas fuentes las características de la central correspondiente. De esta forma, se estudiarán las centrales hidráulicas, térmicas de carbón, de gas de ciclo combinado, nucleares y, atendiendo al actual apoyo por parte de la administración y a la creciente preocupación social por el medio ambiente, también las provenientes de energías renovables de uso en España, esto es, eólicas, biomasa, cogeneración, fotovoltaicas y mini-hidráulicas. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos PARTE I: PROTECCIONES ELÉCTRICAS 1. Generalidades sobre S.E.P. y Sistemas de Protección Sistemas Eléctricos de Potencia 1.2. Componentes de un S.E.P Sistemas de Protección 2. Relés de Protección y equipos asociados 2.1. Función de los relés de protección 2.2. Transformadores de protección 2.3. Aparatos de corte y maniobra 2.4. Subestaciones 2.5. Conexión típica de un relé y circuito de disparo 2.6. Alcance y tipo de protección 2.7. Sistemas de Protección 2.8. Tecnología de los relés de protección 2.9. Cálculo de faltas 3. Protecciones en Media Tensión 3.1. Descripción general 3.2. Sistema típico de una red de media tensión 3.3. Relés de sobreintensidad 3.4. Análisis ante faltas bifásicas o trifásicas 3.5. Análisis para faltas monofásicas a tierra 3.6. Unidades direccionales 4. Protección de líneas 4.1. Criterios generales de protección 4.2. Protección de apoyo 4.3. Protección de Líneas 4.4. Relés de distancia 5. Protección de Generadores 5.1. Esquema general de protección Elementos de protección. 6. Protección de Transformadores 6.1. Esquema y elementos 6.2. Protección diferencial 6.3. Protección diferencial de transformadores 7. Protecciones Digitales 7.1. Elementos básicos de una protección digital 7.2. Fundamentos matemáticos 7.3. Algoritmos básicos Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

3 PARTE II: GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 8. Generalidades 8.1. Recursos energéticos: Fuentes; consumo; unidades; reservas 8.2. Energía eléctrica: datos estadísticos; coeficientes característicos; calidad de suministro; cálculos económicos 8.3. Regulación de Centrales y otros elementos 9. Centrales Hidráulicas 9.1. Aprovechamientos Hidroeléctricos 9.2. Energía Hidráulica: salto, caudal, potencia y rendimiento 9.3. Constitución de una Central Hidráulica 9.4. Centrales de Bombeo 9.5. Centrales Mareomotrices 9.6. Automatización 9.7. Esquema unifilar de una Central Hidráulica 10. Centrales Térmicas Disposición General y ciclos básicos Centrales térmicas de vapor Centrales Nucleares Centrales de gas Centrales de ciclo combinado Coordinación hidrotérmica 11. Plantas eólicas e Instalaciones Fotovoltaicas Generalidades La turbina eólica Control de potencia Instalación de una planta aerogeneradora Características de la radiación solar Conversión radiación solar energía eléctrica Instalación fotovoltaica. Esquema y otros componentes Apoyo con grupos Diesel en instalaciones aisladas Dificultades en la conexión a la red Prácticas de la asignatura: 1.- Elementos de una protección digital (1 hora). 2.- Simulación de transitorios en redes (2 horas). 3.- Programación de una protección digital (2'5 horas). 4.- Conexión de un generador síncrono a red (1horas). 5.- Realización y exposición de un trabajo (1 hora). ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del segundo semestre Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Las clases teóricas consisten en la exposición de las diferentes tecnologías que hoy en día se utilizan tanto en el ámbito de las protecciones eléctricas como en las centrales de generación. Prácticas de Laboratorio Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: En las clases prácticas se realizan aplicaciones incluyendo el análisis de las variables relevantes y el desarrollo de los cálculos necesarios para obtener la información necesaria para resolver los problemas planteados. También se realizará trabajo de laboratorio tutorado y debidamente programado con las herramientas Matlab y Pscad. La exposición y debate se centrará en la presentación por parte de los alumnos del trabajo de protecciones eléctricas o centrales de generación. En las presentaciones se realizarán preguntas al alumno sobre la base teórica y uso de las técnicas empleadas en la resolución de problema, y sobre la solución que debe darse ante posibles dificultades de implementación práctica. Las tutorías especializadas se dedicarán a la resolución de Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

4 dudas para la realización del trabajo de curso así como ayuda y seguimiento del trabajo personal del alumno para la comprensión de la asignatura. Exámenes Horas presenciales: Horas no presenciales: Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Centrales eléctricas I y II Ediciones UPC 1996 Centrales eléctricas /José Ramirez Vázquez, Lorenzo Beltrán Vidal. Ramírez Vázquez, José. 8a ed Grid integration of wind energy conversion systems /Siegfried Heier ; translated by Rachel Waddington. Heier, Siegfried X Centrales hidroeléctricas :su estudio, montaje, regulación y ensayo /Gaudencio Zoppetti Júdez. Zoppetti Júdez, Gaudencio. 4a reimp. Turbomáquinas hidráulicas :turbinas hidraulicas, bombas, ventiladores /Claudio Mataix. Mataix, Claudio Centrales hidroeléctricas :teoría y problemas /S. Rojas Rodríguez, V. Martín Tejeda. Rojas Rodríguez, S Centrales termoeléctricas /V. Ya Rizhkin. Rizhkin, V. Ya. Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

5 Protecciones en las instalaciones eléctricas :evolución y perspectivas /Paulino Montané Sangrá. Montané Sangrá, Paulino Centrales Eléctricas III Ediciones UPC 1996 Protecciones de sistemas de potencia /Andoni Iriondo Barrenetxea. Iriondo Barrenetxea, Andoni X Protective relaying :principles and applications /J. Lewis Blackburn Power system relaying /Stanley H. Horowitz, Arun G. Phadke. Horowitz, Stanley H Corrientes de cortocircuito en redes trifásicas /Richard Roeper. Roeper, Richard. 2a ed. rev Symmetrical components for power systems engineering /J. Lewis Blackburn Protective relaying for power systems /edited by Stanley H. Horowitz The art and science of protective relaying /C. Russell Mason. Mason, C. Russell. 1997? Instalaciones eléctricas de alta tensión :sistemas de maniobra, medida y protección /José A. Navarro Márquez, Antonio Montañés Espinosa, Angel Santillán Lázaro. Navarro Márquez, José A Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

6 Centrales eléctricas I y II Ediciones UPC 1996 Centrales hidroeléctricas :su estudio, montaje, regulación y ensayo /Gaudencio Zoppetti Júdez. Zoppetti Júdez, Gaudencio. 4a reimp. Centrales eléctricas /José Ramirez Vázquez, Lorenzo Beltrán Vidal. Ramírez Vázquez, José. 8a ed Grid integration of wind energy conversion systems /Siegfried Heier ; translated by Rachel Waddington. Heier, Siegfried X Turbomáquinas hidráulicas :turbinas hidraulicas, bombas, ventiladores /Claudio Mataix. Mataix, Claudio Centrales hidroeléctricas :teoría y problemas /S. Rojas Rodríguez, V. Martín Tejeda. Rojas Rodríguez, S Centrales termoeléctricas /V. Ya Rizhkin. Rizhkin, V. Ya. Protecciones en las instalaciones eléctricas :evolución y perspectivas /Paulino Montané Sangrá. Montané Sangrá, Paulino Centrales Eléctricas III Ediciones UPC 1996 Protecciones de sistemas de potencia /Andoni Iriondo Barrenetxea. Iriondo Barrenetxea, Andoni X Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

7 Protective relaying :principles and applications /J. Lewis Blackburn Power system relaying /Stanley H. Horowitz, Arun G. Phadke. Horowitz, Stanley H Corrientes de cortocircuito en redes trifásicas /Richard Roeper. Roeper, Richard. 2a ed. rev Symmetrical components for power systems engineering /J. Lewis Blackburn Protective relaying for power systems /edited by Stanley H. Horowitz The art and science of protective relaying /C. Russell Mason. Mason, C. Russell. 1997? Instalaciones eléctricas de alta tensión :sistemas de maniobra, medida y protección /José A. Navarro Márquez, Antonio Montañés Espinosa, Angel Santillán Lázaro. Navarro Márquez, José A Centrales eléctricas I /Angel Luis Orille Fernández. 2a ed., reimpr X Centrales hidroeléctricas :su estudio, montaje, regulación y ensayo /Gaudencio Zoppetti Júdez. Zoppetti Júdez, Gaudencio. 4a reimp. Centrales eléctricas /José Ramirez Vázquez, Lorenzo Beltrán Vidal. Ramírez Vázquez, José. 8a ed Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

8 Grid integration of wind energy conversion systems /Siegfried Heier ; translated by Rachel Waddington. Heier, Siegfried X Turbomáquinas hidráulicas :turbinas hidraulicas, bombas, ventiladores /Claudio Mataix. Mataix, Claudio Centrales hidroeléctricas :teoría y problemas /S. Rojas Rodríguez, V. Martín Tejeda. Rojas Rodríguez, S Centrales termoeléctricas /V. Ya Rizhkin. Rizhkin, V. Ya. Protecciones en las instalaciones eléctricas :evolución y perspectivas /Paulino Montané Sangrá. Montané Sangrá, Paulino Centrales eléctricas II /Angel Luis Orille Fernández. 1a ed., reimpr Protecciones de sistemas de potencia /Andoni Iriondo Barrenetxea. Iriondo Barrenetxea, Andoni X Protective relaying :principles and applications /J. Lewis Blackburn. 2nd ed. New York [etc.]marcel Dekker, Power system relaying /Stanley H. Horowitz, Arun G. Phadke. Horowitz, Stanley H. 2nd ed., reimp. Taunton [etc.]research studies press [etc.], Corrientes de cortocircuito en redes trifásicas /Richard Roeper. Roeper, Richard. 2a ed. rev Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

9 Symmetrical components for power systems engineering /J. Lewis Blackburn Protective relaying for power systems /edited by Stanley H. Horowitz The art and science of protective relaying /C. Russell Mason. Mason, C. Russell. 1997? Instalaciones eléctricas de alta tensión :sistemas de maniobra, medida y protección /José A. Navarro Márquez, Antonio Montañés Espinosa, Angel Santillán Lázaro. Navarro Márquez, José A Centrales eléctricas III /Angel Luis Orille Fernández. 1a ed., 2a reimpr SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Examen escrito teórico-práctico. Evaluación de trabajo y exposición en grupo. Asistencia a prácticas. La calificación será el resultado de varios conceptos y cada uno de ellos será valorado de 0 a 10. El sistema de calificación que se empleará será el de ponderación con mínimos. Es decir, cada concepto tendrá un coeficiente de ponderación y un mínimo que salvo otra indicación será de 3,5 puntos sobre 10. Para lograr la calificación de aprobado será necesario que la calificación de cada concepto iguale o supere el mínimo correspondiente y que el resultado de la ponderación iguale o supere el 5,0. En caso de que la calificación fuera suspenso por falta de superación de los mínimos parciales establecidos para alguno de los conceptos componentes de dicha calificación, la nota numérica que se le atribuirá será: * El resultado de la ponderación, en caso de que dicho resultado sea igual o inferior a 4. * Suspenso 4, en el resto de los casos. A lo largo del curso se realizarán los exámenes finales de Junio y Septiembre y, eventualmente, otro examen final en Febrero para los alumnos que tengan derecho al mismo. Todos estos exámenes consistirán en dos ejercicios escritos, uno de teoría y otro de problemas. Cada uno de ellos podrá tener a su vez varias partes. Salvo indicación en contrario, los pesos del ejercicio de teoría y de problemas serán del 50 % de la nota final. Para aprobar un examen, parcial o final, es necesario que la nota ponderada correspondiente iguale o supere la calificación de Aprobado 5,0 y que las calificaciones de los ejercicios de teoría y de problemas superen o igualen por separado el mínimo de Suspenso 3,5. No obstante lo anterior y una vez comprobada la dificultad real de cada ejercicio, los profesores podrán aplicar un sistema de ponderación o unas calificaciones mínimas distintos, manteniéndose en todo caso el derecho del alumno a ser calificado por aquél de los dos sistemas que le sea más favorable. Si la calificación final es de aprobado y existen trabajos voluntarios, estos tendrán la consideración de nota adicional con el valor máximo de 1,5 puntos que se sumará al resultado anterior. Podrá tener la consideración de trabajos voluntarios la participación activa de los alumnos en los seminarios de teoría y de problemas. CALENDARIO DE EXÁMENES Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

10 CENTRO: Por definir Fecha: Por definir Hora: Por definir Aula: Por definir TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: ANTONIO DE LA VILLA JAEN JESUS MANUEL RIQUELME SANTOS JOSE ANTONIO ROSENDO MACIAS MANUEL BURGOS PAYAN ANTONIO GOMEZ EXPOSITO JOSE LUIS MARTINEZ RAMOS Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11

11 Curso académico: 2009/2010 Última modificación: de 11