Tema 4: Líneas de transporte y distribución. Ingeniería Eléctrica

Transcripción

1 1 Tema 4: Líneas de transporte y distriución usana Borromeo, 01 Joaquín aquero, 016

2 Índice 01 istema Eléctrico de Potencia 0 istema en alores por Unidad 03 Flujo de Cargas

3 3 istema Eléctrico de Potencia Generación, Transporte y Distriución Fuente: Red Eléctrica Española wwwreees

4 4 istema Eléctrico de Potencia istema Eléctrico: conjunto de instalaciones, conductores y equipos necesarios para la generación, el transporte y la distriución de la energía eléctrica Elementos ásicos: Generador: Produce la energía eléctrica que se inyecta al sistema Transformador: Adapta los niveles de tensión de la generación y el transporte Línea: Junto con los transformadores y los elementos de maniora y protección forman la red de transporte y distriución de la red eléctrica Cargas: elementos que consumen la energía generada

5 5 Representación del istema Eléctrico de Potencia Diagrama Unifilar: Representación esquemática del sistema e resuelve como un sistema monofásico M 1 Generador Transformador T1 Línea Transformador T PjQ C

6 6 Representación del istema Eléctrico de Potencia Diagrama de impedancias y admitancias ustitución de cada elemento del sistema por la impedancia o admitancia según su modelo El sistema se queda representado por un circuito eléctrico formado por fuentes de tensión e intensidad, por impedancias y admitancias y por consumos de potencia constante

7 7 Modelo Eléctrico del Generador Mediante una fuente ideal de tensión Mediante una fuente real, tensión interna del generador y una reactancia serie, que es la reactancia síncrona X s j X s E 1 E 1

8 8 Modelo Eléctrico del Transformador Un transformador (trafo) se representa por una impedancia, cc, que permite calcular las pérdidas y caídas de tensión en el trafo en función de la corriente de carga, en serie con un trafo ideal Al representarlo en valores por unidad, el trafo se puede representar mediante su impedancia serie de cortocircuito cc R CC (Ω) 1 () _ 1(pu) R CC (pu) _ ase1 = 1 1(pu) R CC (pu) X CC (Ω) X CC (pu) X CC (pu) () _ 1 : (pu) _ 1=1 ase = (pu) ase1 = 1 _ ase = _

9 9 Modelo Eléctrico de la Línea Línea larga (longitud > 50 km): Modelos de parámetros distriuidos Línea media (longitud superior a 80 km): Modelos de parámetros concentrados mediante su equivalente en π (pi) Línea corta (longitud inferior a 80 km): Impedancia serie CC CC R CC X CC R CC X CC 1 1

10 10 Modelos Eléctricos de las cargas Cargas de impedancia constante La potencia que consumen depende de la tensión que haya en cada instante en el nudo al que estén conectadas Ejemplos: aterías de condensadores o de inductancias Cargas de potencia constante Los valores de P y Q consumidos son constantes, no dependen de la tensión en el nudo Ejemplos: grandes consumidores, motores eléctricos y otras redes de distriución de menor tensión Cargas de intensidad constante Poco frecuentes Ejemplos: rectificadores de grandes instalaciones

11 11 Modelos Eléctricos de las cargas Cargas de impedancia constante Cargas de potencia constante Cargas de intensidad constante L I I PjQ

12 1 istema en alores por Unidad (pu) Representación del circuito eléctrico de forma adimensional entaja del sistema pu frente a %: el producto de dos valores en pu es directamente un valor en pu En % hay que dividir por 100 Las magnitudes del sistema (potencias, tensiones, intensidades e impedancias) se dividen por un conjunto se valores denominados valores ase para expresar dichas magnitudes en tanto por uno (por unidad) y se representa mediante el símolo pu real real real I real p u p u p u I p u I

13 13 istema en alores por Unidad (pu) Elección de las magnitudes ase: e toma un único valor de potencia como potencia ase,, para todo el sistema Los transformadores delimitan zonas con distintos niveles de tensión, denominadas secciones En una sección se toma una tensión como tensión ase de la sección,, y, a partir de ella, se determinan las tensiones de ase de las demás secciones, conforme a las relaciones de transformación nominal, r t, de los trafos Para cada sección, estalecidas la potencia ase y la tensión ase, se calculan las impedancias o admitancias en valores pu, mediante la impedancia ase en cada sección,, de la zona I

14 Camio de ase: i en una determinada sección se tienen los datos en valores pu respecto de unos valores ase distintos de los seleccionados para esa sección, se deen camiar de ase los datos, para convertirlos en valores pu respecto de los valores ase fijados para el sistema Ejemplo: En una sección de un sistema se tiene como dato una impedancia 1pu en función de unos valores ase 1, 1,y 1 Tras elegir los valores ase del sistema, resulta que los valores ase para esa sección resultan ser distintos, (,,y ) Para resolver el sistema deen pasarse todos los datos a los nuevos valores ase y de igual manera para pu pu u p u p u p u p istema en alores por Unidad (pu) 1 1 ; real u p real u p

15 15 istema en alores por Unidad (pu) istemas trifásicos: e toma como potencia ase la potencia aparente trifásica y como tensión ase la tensión de línea: 3 ; 3 3F linea e calculan los valores pu respecto de estas ases p u3f real 3F 3F 3 3 real p u ; p u3f real linea linea 3 real 3 p u Los valores pu de tensión y potencia son iguales calculados respecto de la ase monofásica con tensiones y potencias monofásicas que respecto de la trifásica con tensiones de línea y potencias trifásicas!!!

16 16 istema en alores por Unidad (pu) istemas trifásicos: Para la impedancia ase: 3F linea 3F Las impedancias ase son iguales, y por tanto los valores pu de las impedancias calculados respecto de la ase monofásica con tensiones y potencias monofásicas que respecto de la ase trifásica con tensiones de línea y potencias trifásicas!!! Para las corrientes de ase se cumplen las siguientes relaciones: I 3F 3F 3 linea I F 3 linea 3 I

17 17 Modelo de Admitancias e Impedancias de la red Análisis por nodos I Y _ I _ Y ector de Intensidades entrantes en cada nodo ector de tensiones en cada nodo respecto al de referencia alores incógnita Matriz de admitancias de nodo, resultante del análisis por nodos del circuito que representa el sistema eléctrico monofásico equivalente fase neutro y se representa por [Y us ] [Y us ] es una matriz simétrica, con dimensiones n x n siendo n el número de nodos

18 18 Modelo de Admitancias e Impedancias de la red Partiendo de una matriz vacía todos los elementos de la matriz [Y us ] se calculan: Elementos de la diagonal Yii: suma de todas las admitancias conectadas al nodo i Yik=Yki: suma camiada de signo de todas las admitancias que unen directamente los nodos i, k

19 19 Flujo de Cargas Herramienta ásica del análisis de los sistemas eléctricos de potencia en régimen permanente Partiendo de la potencia generada y demanda en cada nudo, el flujo de cargas calcula la tensión, en módulo y argumento, que existe en cada nodo del sistema y las potencias que circulan por la red de transporte De esta forma, se puede analizar el sistema en régimen permanente estale y comproar si el punto de funcionamiento corresponde a un estado de funcionamiento normal

20 0 Flujo de Cargas La potencia activa P y reactiva Q generadas y consumidas en cada nodo, aunque son conocidas, dependen de las tensiones en los nodos, que a su vez son las incógnitas en el modelo de admitancias e impedancias, es decir, el prolema de flujo de cargas, así planteado, es un prolema no lineal que se resuelve por métodos numéricos iterativos La resolución del prolema de flujo de cargas, mediante el cálculo de la potencia inyectada en cada nudo P i jq i y el cálculo de las ecuaciones de flujo de carga, que representan el alance de potencias en el sistema, queda fuera del alcance de este curso

21 1 [61313 FRA MAQ] Máquinas Eléctricas Jesús Fraile Mora McGraw-Hill6ªedición [ TEO DEC OL 1 y ] Teoría de Circuitos Parra, J Ortega, A Pastor, A Pérez UNED [613 TEC ELE] Tecnología Eléctrica R Guirado, RAsensi,FJurado, JCarpio McGraw-Hill B BIBLIOGRAFÍA