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1ANALISIS DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA I

EE-353M

Ing. Moiss Ventosilla Zevallos

curso

2OPERACIN DE LINEAS DE TRANSMISION

Semana 15, Clase 15

CURSO: ANALISIS DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA I 3

Operacin de LT en estado estableConceptoFACTSRegulacin de tensinTensin y corriente en LTLneas cortasLneas medianasParmetros ABCDCapacidad de carga de la LT


ConceptoLas LT deben responder a condiciones de operacin en estado estable y anormales. El estudio de la operacin en estado estable o normal considera la representacin de la lnea de transmisin de acuerdo a su longitud, nivel de tensin y carga.Las LT deben operar dentro de los lmites que permitan operar a la red elctrica sin ningn riesgo o integridad de la mismaLa transferencia de potencia (activa & reactiva) entre los extremos de la LT est

condicionada a:

Niveles de tensin

Parmetros de la lnea

La diferencia angular entre los extremos


Capacidad de transporteLmite trmico

Temperatura del medio ambiente

Condiciones del viento

Condiciones del conductor

Distancia del sueloLmite dielctrico

Nivel de voltajes de operacin

Sobrevoltajes dinmico

Sobrevoltajes transitoriosCondiciones de estabilidad

Lmite de estabilidad esttica

Lmite de estabilidad de tensin

Estabilidad dinmica

Estabilidad transitoria


Lmite trmico de los conductorsTemperatura del conductor 60C

C

o

r

r

i

e

n

t

e

e

n

e

l

c

o

n

d

u

c

t

o

r

e

n

A

Velocidad del viento


Compensacin en los sistemas elctricosCompensacin serie

La cada de voltaje en la lnea se reduce

Previene el colapso de voltaje

Aumenta la transferencia de potencia

Aumenta el lmite de estabilidad transitoriaCompensacin en paralelo

Controlan el nivel de voltaje

Los generadores operan con factores de potencia adecuados

Se reduce el riesgo de cadas de voltaje


FACTSLos inductores y capacitores usados en las LT, son los que permiten corregir las distorsiones operativas que se puedan presentar en la red en cuanto al nivel del voltaje y la capacidad de transmisinLa tecnologa de la electrnica de potencia en el uso de los inductores y capacitores para ampliar la cobertura de la LT, se denomina FACTS (Flexible AC Transmission

Systems/Sistemas

Flexibles de Transmisin de CA)Los sistemas principales son:

Compensador esttico (SVC)

Condensador en serie, fijo y controlado por tiristores (TCSC)

Transformador de desplazamiento de fase (PST) y PST asistido (APST)

Compensador esttico sncrono (STATCOM)

Compensador en serie esttico sncrono (SSSC)

Controlador unificado de flujo de energa (UPFC)


FACTSEl trmino FACTS (Flexible AC Transmission

Systems), aplicado a los sistemas elctricos, engloba distintas tecnologas que mejoran la seguridad, capacidad y seguridad de las redes existentes de transporte, a la vez que mantienen o mejoran los mrgenes operativos necesarios para la estabilidad de la red. Como consecuencia, puede llegar ms energa a los consumidores con un impacto mnimo en el medio ambiente, con plazos de ejecucin de los proyectos sustancialmente inferiores y con inversiones ms reducidas. Las dos razones principales para incorporar equipos FACTS a los sistemas elctricos son:

Elevar los lmites de estabilidad

Mejorar el control de flujo de energa


Caractersticas de los dispositivos FACTSControlar la impedancia de la lnea XSRControlar el ngulo lo que permite regular el flujo de potencia.Controlar las tensiones

Lmite trmico

C

a

p

a

c

i

d

a

d

d

e

t

r

a

n

s

m

i

s

i

n

Lmite

de es

tabilid

ad

Tecnologa


Flexible AC Transmission Systems (FACTS)Los FACTS utiliza diodos, tiristores de desactivacin por compuerta (GTO) y otros tipos de tiristores para modificar

los parmetros de las lneas de

transmisin y controlar el flujo de potencia en las lneas de transmisinEsto es:

Al controlar la impedancia de la lnea de transmisin, se controla la corriente y la potencia activa

Al inyectar un voltaje en serie con la lnea, ortogonal al flujo de corriente se puede aumentar o disminuir la corriente

Al inyectar un voltaje en serie con la lnea y con cualquier ngulo de fase puede regular la magnitud y la fase de la corriente de lnea

El control dual de la impedancia de lnea con un controlador en serie y la regulacin de voltaje con un controlador en derivacin controla en forma efectiva el flujo de potencia real y reactiva entre dos subsistemas.


Flexible AC Transmission Systems (FACTS)Variacin

de la impedancia

de la lnea

Thyristor

Controlled Series Compensator -

TCSC

Solid State Series Compensator -

SSSCVariacin

de los reactivos

en los extremos

Static VAR Compensator

SVC

Reactor Controlado por Tiristores (TCR)

Condensador conmutado por Tiristores (TSC)

Static Synchronous Compensator -

StatComVariacin

de los ngulos

Thyristor

Controlled Phase Angle Regulator -

TCPARCombinaciones

Unified Power Flow Controller

UPFC

SSSC y STATCOM


Flexible AC Transmission Systems (FACTS)

Shunt CompensationSVCSTATCOM

Series CompensationSSSC -

Fixed

TCSC -

Controllable


Flexible AC Transmission Systems (FACTS)

jXSV RV

SRP

To increase PSR , increase

sinS RSRV VPX

and R SV V jXI

jXI

SV

RV


FACTS

AV BVinjV- +

AVinjV

BV

jXSV RV

SRP

RV injV- + sinS RSR V VP X

jXIinjV

SV

RV


Control de potencia activa generadores


Control de potencia reactiva generadores


Los primeros FACTS


Los ltimos FACTS


Ejemplo de uso de FACTS Caso Base

GGGGGGGG

GGG

A B

C

1018 MW

Flujo de A a B de acuerdo a la

impedancia de las lneas

173.5 MW 170.4 MW

344.3 MW

800 MW800 MW

500 MW

500 MW

1000 MW

Prdida: 18 MW

Slack bus


Variacin en el ngulo de potencia

GGGGGGGG

GGG

A B

C

1024.6 MW

Flujo de A a B se incrementa

notablemente

33 MW32.8 MW

491.8 MW

800 MW800 MW

500 MW

500 MW

1000 MW

Prdida: 24.6 MW

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Variacin en el ngulo de potencia

GGGGGGGG

GGG

A B

C

1024.6 MW

Flujo de A a B se incrementa

130 MW128.8 MW

378 MW

800 MW800 MW

500 MW

500 MW

1000 MW

Prdida: 16 MW

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VentajasPermiten un mayor control sobre el flujo de potencia, dirigindolo a travs de rutas predeterminadas;Se puede operar con niveles de carga seguros (sin sobrecarga) y cercanos a los lmites trmicos de las lneas de transmisin;Mayor capacidad de transferencia de potencia entre reas controladas, con lo que el margen de reserva en generacin puede reducirse considerablemente;Incrementan la seguridad del sistema al aumentar el lmite de estabilidad transitoria, limitando las corrientes de corto circuito y sobrecargas, previniendo salidas en cascada, y limitando el efecto de otras fallas en el sistema y equipos;


VentajasAmortiguan oscilaciones del sistema de potencia que daan los equipos y limitan la capacidad de transmisin disponible;Responden rpidamente a los cambios en las condiciones de la red para proveer un control del flujo de potencia en tiempo real;Proveen una mayor flexibilidad en la localizacin de nuevas plantas generadoras;Proporcionan seguridad en las conexiones a travs de las lneas de enlace entre empresas y regiones vecinas.Reduce los flujos en lazos de la redAumenta la calidad de los servicios elctricosConlleva beneficios ambientales


VISION FUTURAEvolucin tecnolgica, desarrollo sostenible y aumentan la competitividad con la sociedad, busc

ando incansablemente la EFICIENCIALos retos ya estn:

Transformadores y motores eficientes

Transformadores de ngulos

Integracin de la generacin distribuida

Control de voltaje regulado

Facts

Transporte y distribucin en DC

Superconductividad

Buses energticos


Regulacin de voltaje

RO RL

RL

V VRegulacin x100%

V

VR0

: Magnitud de voltaje sin carga en el extremo receptor

VRL

: Magnitud de voltaje a plena carga en el extremo receptor


Lneas cortas

VS VR

Z=R+jXS R

S R

V V1 ZI I0 1

VS

=VR

+IR

ZIS

=IR

VS

VR VS

VR

+R

(RcosR

+XsenR

)


Problema 1F=50hzFp=0.707Carga inductiva = 5000kWLLINEA

= 0.63mH/KmRLINEA

= 0.0195ohms/KmLnea = 20Km Voltaje en el extremo receptor = 10kVa)

VS

y %Regulacinb)

Capacidad del banco para reducir a 50% la regulacin inicialSolucina)R=0.0195x20=0.39ohmsX=2xpixfxL=3.96ohmsI=5000/(10x0.707)=707AVS

=10000+707(0.39x0.707+3.96x0.707)VVS

=12.175kV

12.175 10Regulacin 21.75%10


Problema 1

b)Regulacin requerida = 10.9%VS

=11.09kV(11.09-10)x103 = IR

(RcosR

+XsenR

)IR

=5000/(10xcosR

)

CosR

=0.911IR

=594A

IR

=IC

+IL

IC

=IR

-IL

IC

=549(0.911-j0.412)-707(0.707-j0.707)IC

=0.29+j273.7

XC

=1/(314C)=VR

/IC

=10x1000/273.7C=87F

IR

IC IL


Lneas medias (pi)

IR

VRVS

IS

(12

1 14 2

s R

S R

YZ ZV V

YZ YZI IY


Lneas largas

s R

S R

A BV VI C D I

IS IR

VS VR

cosh( )A D l

A BC D

( )CB Z senh l 1 ( )c

C senh l SZ

ZC

: Impedancia caracterstica de la lnea

: Constante de propagacin de la lnea


EJEMPLOLT 50Hz, 300Km,ZL

=10+j25, YL=10-3 . La carga en el extremo receptor 50MW a 220kV, f.p=0.8 en atraso. Determinar el voltaje, la corriente, la potencia y el f.p

en el extremo transmisor para:a) Lnea cortab) Modelo pic) Modelo exacto.


Efecto FerrantiLnea sin cargaMayor longitud ms es el nivel de tensin en el envo

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FIN CLASE FIN DE CICLO

Muy agradecido a todos y que DIOS los gue por siempre

ANALISIS DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA IEE-353MOPERACIN DE LINEAS DE TRANSMISIONOperacin de LT en estado estableConceptoCapacidad de transporteLmite trmico de los conductorsCompensacin en los sistemas elctricosFACTSFACTSCaractersticas de los dispositivos FACTSFlexible AC Transmission Systems (FACTS)Flexible AC Transmission Systems (FACTS)Flexible AC Transmission Systems (FACTS) Flexible AC Transmission Systems (FACTS)FACTSControl de potencia activa generadoresControl de potencia reactiva generadoresLos primeros FACTSLos ltimos FACTSEjemplo de uso de FACTS Caso BaseVariacin en el ngulo de potenciaVariacin en el ngulo de potenciaVentajasVentajasVISION FUTURARegulacin de voltajeLneas cortasProblema 1Problema 1Lneas medias (pi)Lneas largasEJEMPLOEfecto FerrantiFIN CLASEFIN DE CICLOMuy agradecido a todosy que DIOS los gue por siempre

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