12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
5/12/2014 1
Capacitaciones de Sistemas Eléctricos de Potencia
Conceptos de Sistemas de Potencia.
Conceptos Básicos.
Por Unidad.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
5/12/2014 2
INTRODUCCION.
Esquema de unidad Básica de SEP Concepto de SEP Partes SEP Objetivo SEP Estructura SEP Producción de energía eléctrica Sistema general de SEP Componentes SEP Transformador de Potencia. Sistema de Transmisión Sistema de Distribución.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
ESQUEMA DE UNIDAD BASICA DE SE
3 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA.
4 5/12/2014
La definición más concisa acerca de que es un SEP, está dada por la IEEE, que define a los SEP como: (...) Una red formada por unidades generadoras eléctricas, cargas y/o líneas de transmisión de potencia, incluyendo al equipo asociado, conectado eléctricamente o mecánicamente a la red.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Partes de los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP)
5 5/12/2014
1. Generación: Centrales eléctricas ya sea térmicas, hidráulicas, eólicas, geotérmicas, etc.
2. Transmisión: Todo el sistema de líneas de transmisión en AT. 3. Distribución: Líneas de transmisión en BT y MT y todos los centros de consumo.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
6 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
OBJETIVO DE UN SEP.
7 5/12/2014
Generar la energía suficiente, en los lugares apropiados, y transmitirla a los centros de consumo. En estos centros, la energía debe ser distribuida a los consumidores en forma individual, de forma y calidad apropiadas, con los menores costos económico y ecológico con la mayor seguridad posible.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
ESTRUCCTURA DE UN SEP.
8 5/12/2014
La estructura de un sistema de potencia es grande y compleja. Sin embargo, ella puede ser dividida en los siguientes componentes principales: • Fuente de energía. • Convertidor de energía. • Sistema de transmisión. • Sistema de distribución. • Carga.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA.
9 5/12/2014
Tipos de plantas de generación Principales de plantas de generación: 1. Plantas de generación térmicas 2. Plantas de generación hidroeléctricas 3. Plantas de generación nucleares 4. Plantas de generación Fotovoltaica. 5. Plantas de generación Eólica.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA.
10 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
SISTEMA GENERAL DE UN SISTEMA ELECTRICO.
11 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
12 5/12/2014
SISTEMA GENERAL DE UN SISTEMA ELECTRICO.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
COMPONENTES DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA.
13 5/12/2014
1.- Componentes principales.
SISTEMA DE GENERACION. Generadores síncronos/turbinas Transformadores de potencia.
SISTEMA DE TRANSMISION. Líneas de transmisión y cables.
SISTEMA DE DISTRIBUCION Cargas
2.- Componentes asociados.
Transformadores de medida y protección exteriores Aparatos de maniobra y corte Equipos proveedores de energía reactiva Sistemas de medida Sistemas de protección Torres eléctricas Aisladores
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
COMPONENTES PRINCIPALES SISTEMA DE GENERACION
14 5/12/2014
TRANSFORMADOR DE POTENCIA. Debido a que la generación está limitada entre 10 y 60kV, las pérdidas por transmisión son muy elevadas, es que se hace necesario la utilización de dispositivos que eleven o reduzcan los niveles de tensión.
A los transformadores que realizan esta acción se les denomina de potencia, pues la potencia a la que operan están en el orden de los MVA. Ahora solo nos enfocaremos en el esquema circuital, ya que la teoría con que estos son diseñados, involucra campos electromagnéticos y radiación.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
15 5/12/2014
TRANSFORMADOR DE POTENCIA.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
SISTEMA DE TRANSMISION
Se extiende desde la fuente de generación hasta la sistema de distribución.
16 5/12/2014
1.- LINEAS DE TRANSMISION. Una línea eléctrica es un conjunto de conductores, aislantes y elementos accesorios destinados a la transmisión de la energía eléctrica. Los conductores son, en general, de aluminio, cobre, aldrey.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
17 5/12/2014
2.- CABLES
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
SISTEMA DE DISTRIBUCION.
CARGAS
Existen diversos tipos de cargas en las redes eléctricas
Las cargas individuales pueden ser divididas en cargas estáticas y dinámicas
18 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
SUBESTACION DE DISTRIBUCION.
Sirve a su propia área de carga, reduce la tensión de subtransmición.
19 5/12/2014
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION. Reducen la tensión de distribución de MT al nivel de utilización de BT.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
COMPONENTES ASOCIADOS
20 5/12/2014
Transformadores de medida y protección exteriores Aparatos de maniobra y corte Equipos proveedores de energía reactiva Sistemas de medida Sistemas de protección Torres eléctricas Aisladores
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
TRANSFORMADORES DE MEDIDA Y PROTECCIONES EXTERIORES.
21 5/12/2014
ESTACIÓN DE TRANSFORMACIÓN.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
APARATOS DE CORTE.
1.- INTERRUPTORES.
Aparato dotado de poder de corte, efectúa la apertura y el cierre de un circuito. Deben soportar intensidades normales y de cortocircuitos, y ser capaces de interrumpir estar ultimas.
2.- INTERRUPTORES AUTOMATICOS.
Capaz de establecer, mantener e interrumpir la intensidad de la corriente de servicio, o de interrumpir o establecer automáticamente intensidades anormalmente elevadas, como las corrientes de cortocircuito.
22 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
23 5/12/2014
3.- SECCIONADORES. Aparato mecánico de conexión que, por razones de seguridad, en posición abierto asegura una distancia de seccionamiento que satisface las condiciones especificadas. Permite aislar la subestación de la red. Permite aislar interruptores, transformadores, barras. Ha de maniobrarse en vacío. Soporta corrientes de cortocircuito.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
NIVELES DE TENSION.
24 5/12/2014
Niveles de tensión. Los valores normalizados en muchos países son: a) Transmisión: 750; 500; 220; 138; 69 kV. b) Subtransmisión: 138; 110; 60; 34,5 kV. c) Distribución Primaria: 34,5; 22,9; 10 kV. d) Distribución Secundaria: 380/220V, 220V.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
SISTEMA INTERCONECTADO
25 5/12/2014
Ventajas: mejora la estabilidad total. proporciona una mejor continuidad de servicio Es más económica.
Problemática: Incremento del nivel de corriente de falla. Propagación de los disturbios a otros sistemas. Mayor dificultad en satisfacer el requisito en cuanto a la frecuencia de operación
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
26 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Potencia Compleja
La potencia compleja (aparente) de un circuito eléctrico de corriente alterna, es la suma vectorial de la potencia que disipa dicho circuito (potencia activa) y la potencia utilizada para la formación de los campos eléctrico y magnético(potencia reactiva).
Potencia aparente S=V*I
Potencia activa P=V*I*cosФ
Potencia reactiva Q=V*I*senФ
27 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
TRIANGULO DE POTENCIA
Cuando S está en el primer cuadrante, se tiene una carga en el primer cuadrante, se tiene una carga inductiva y un fp atrasado. Cuando S está en el cuarto cuadrante, la carga es capacitiva y el fp está adelantado.
28 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
DIRECCION DE FLUJO DE POTENCIA
29 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Sistemas Trifásico
Secuencia Positiva
30 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Sistemas Trifásico
Secuencia negativa
31 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS ESTRELLA
32 5/12/2014
3
VV L
F
)I(IporqueZ
VI FL
FL
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS DELTA
33 5/12/2014
)V(VporqueZ
V
Z
VII FL
LFFAB
3
II L
F
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
5/12/2014 34
SISTEMAS POR UNIDAD (PU)
Cuando se estudian sistemas eléctricos de potencia balanceados, el uso de los valores reales de los elementos (Ω, A, V, VA) hace más complejo el análisis que si se utilizan sus valores en por unidad (p.u.). El uso de valores en p.u. es muy común entre quienes realizan estudios de sistemas eléctricos de potencia y los fabricantes prefieren especificar las impedancias y reactancias de sus generadores y transformadores en esta misma forma.
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
Los valores por unidad corresponden simplemente a
un cambio de escala de las magnitudes principales:
Tensión (V)
Corriente (I)
Potencia (S)
Impedancia (Z)
35 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
PU EN SISTEMA MONOFASICO
Las magnitudes: S, V, I y Z no son independientes:
S = V.I
V = Z.I
Se elegirán 2 magnitudes como valores base, las restantes quedarán determinadas.
36 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
En general se elige S y V como valores base:
Quedando determinadas el resto de las magnitudes
base:
37 5/12/2014
basebase VS ,
base
basebase
V
SI
base
base
base
basebase
S
V
I
VZ
2
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
Dada una magnitud X en unidades (V, Ω, A, P, Q, VA) se define x en PU como:
Ejemplo: Eligiendo Vbase=150 kV y Sbase=100 MVA Z=10Ω expresado en PU será:
38 5/12/2014
)( puX
Xx
base
)(04444.0
100150
1022
pu
SV
Z
Z
Zz
base
basebase
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
PU EN SISTEMA MONOFASICO
Se buscarán valores base de modo que las magnitudes de línea y de fase sean iguales en pu.
Se consideran las siguientes magnitudes:
– U: tensión de línea
– V: tensión de fase
– I: corriente de línea o de fase (equivalente estrella)
– S: potencia aparente trifásica
– SF: potencia aparente de una fase
– Z: impedancia de fase
39 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
Relación entre las magnitudes de fase y linea
Eligiendo magnitudes de fase para valores base: VB, SBF
40 5/12/2014
BF
B
BF
BBF
B
BFBF
S
V
I
VZ
V
SI
2
,
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
Módulos de las magnitudes de fase en pu:
Eligiendo magnitudes de línea para valores base:
41 5/12/2014
2.,.,,
B
BF
BBF
B
BF
F
BF
FF
B V
SZ
Z
Zz
S
VI
I
Ii
S
Ss
V
Vv
BFBBB SSVU .3,.3
BF
BF
B
B
B
BB
B
B
B
BBF
B
BF
B
BF
B
BB Z
S
V
S
U
US
U
I
U
ZIV
S
V
S
U
SI
22
.3
33,
.3
3
3
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Definición de PU
Módulos de las magnitudes de fase en pu:
Entonces eligiendo convenientemente los valores base, los módulos de las magnitudes de línea y de fase, expresados en pu, tienen el mismo valor.
42 5/12/2014
F
BF
F
BBB
sS
S
S
Ssv
V
V
U
Uu
.3
.3,
.3
.3
F
BFB
F
BFB
zZ
Z
Z
Zzi
I
I
I
Ii ,
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Cambio de Base
Dado un valor en pu de una determinada base se requiere conocer el mismo valor en otra base.
Sean v, i, p, q y z valores de tensión, corriente, potencia activa, potencia reactiva e impedancia en pu de los valores base VB y SB.
43 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Cambio de Base
44 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
Cambio de Base
45 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
ECUACION DE NODO
Es un punto de convergencia eléctrica donde se conectan elementos del sistema que están al mismo potencial.
Los elementos que se conectan a un nodo son: Generadores, cargas, reactores inductivos, condensadores, transformadores, líneas, etc.
46 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
ECUACION DE NODO
Transformación de fuente:
Circuito equivalente
47 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
DIAGRAMA UNIFILAR
Son símbolos utilizados para representar los componentes de un sistema eléctrico de potencia. La ventaja de la representación unifilar es su simplicidad dado que una fase representa las tres fases del sistema eléctrico balanceado; los circuitos equivalentes de los componentes se reemplazan por sus símbolos normalizados.
48 5/12/2014
G1
G2
G3
Carga A
Estación A
G4
G5
Carga B
Estación B
T1
T2
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
DIAGRAMA UNIFILAR
49 5/12/2014
Símbolos para representar un sistema eléctrico
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
DIAGRAMA UNIFILAR
50 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
DIAGRAMA DE IMPEDANCIAS Y REACTANCIAS
Un generador puede representarse como una fuente de tensión en serie con una reactancia inductiva.
Las cargas se consideran inductivas predominantes.
El núcleo del transformador es ideal y se puede representarse con una reactancia en serie.
Representación de una línea de longitud media modelo “PI” el más utilizado por que se ajusta más a la realidad.
51 5/12/2014
12-C
RS-0
106 R
EVIS
ED
8 F
EB 2
013
DIAGRAMA DE IMPEDANCIAS Y REACTANCIAS
52 5/12/2014
Top Related