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0.1. INTRODUCCIÓN A NEPLAN 5.4.3 1

0.1. INTRODUCCIÓN A NEPLAN 5.4.3Introducción

A continuación, se muestran las principales opciones que presenta el softwareNEPLAN 5.4.3, así como una explicación detallada de las herramientas utilizadasen las distintas guías de laboratorio que seguirán. La interfaz amigable de NEPLANpermite que el usuario tenga una experiencia satisfactoria y al mismo tiempo ob-tener resultados confiables en un tiempo corto. También se explica como realizarsimulaciones tanto de flujo de carga como de cortocircuito, abarcando así los temasprincipales del curso de Análisis de Sistemas de Potencia Eléctricos del programade Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales.

Nuevo Proyecto1. Al iniciar el programa NEPLAN 5.4.3, se debe dar click en el menú Archivo y

seleccionar la opción Nuevo; se mostrará la siguiente ventana (figura 1):

Figura 1: Ventana de nuevo proyecto

En esta ventana es necesario determinar la ubicación del archivo del proyec-to y el nombre deseado. Se debe seleccionar Tipo de Red: Electricidad. La

ANÁLISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA ELÉCTRICOS


Descripción es opcional y sirve para futuras referencias. Por último, se se-lecciona el tamaño del diagrama (por defecto se encuentra la opción ISO A2y su orientación (por defecto horizontal); luego se debe dar click en Aceptar.

2. El entorno de trabajo se asemeja al mostrado en la figura 2:

Figura 2: Entorno de trabajo de NEPLAN 5.4.3

A la derecha se puede apreciar la lista de elementos que pueden ser inclui-dos en el diagrama. Para añadir un elemento al sistema se debe seleccionarcon el cursor y arrastrarlo hasta el área de trabajo. En la esquina superiorderecha se encuentran las herramientas con las cuales se pueden insertarnodos (barras), líneas de transmisión y unir elementos:

Figura 3: Opciones “Insertar Nodo”, “Insertar Línea” y “Unión”



En la parte superior del programa se encuentran los menús usuales paratrabajar (Archivo, Edición, etc.)

3. Aunque no es necesario, se recomienda el siguiente orden a la hora de inser-tar elementos en un diagrama:

a) Nodos

b) Generadores, Transformadores, Cargas, etc.

c) Líneas de Transmisión

4. Es importante resaltar que si se desea modificar alguno de los datos prede-terminados del sistema (cambiar la frecuencia estándar de 50Hz a 60Hz porejemplo) se debe seleccionar la opción Opciones de Edición en el menúInsertar, así:

Figura 4: Opciones de Edición

Luego, se selecciona la opción Valores por defecto de nodos, ventana enla cual se puede ingresar el valor predeterminado deseado (figura 5). En lasotras pestañas es posible cambiar más valores predeterminados de los ele-mentos.



Figura 5: Valores por defecto de nodos

Inserción de ElementosBarras

1. Para introducir una barra, se debe dar click en la herramienta “Insertar Nodo”(figura 3) y dibujar la misma (dando click y arrastrando el cursor de acuerdoal tamaño requerido). Al terminar este proceso se verá la ventana de la figura6:

Figura 6: Herramienta “Nodo”



2. En los nodos, es necesario introducir los siguientes datos:

Nombre: Nombre con el cuál se identificará la barra en el sistema.

Tensión nominal (Vn .. kV): Tensión nominal de la barra.

Frecuencia (f .. Hz): Frecuencia del sistema.

Generadores

1. En NEPLAN 5.4.3, las unidades generadoras se simulan con Máquinas Sin-crónicas; para añadir el generador al diagrama se debe seleccionar la unidadMáquina Sincrónica del menú de la derecha (todas las máquinas son igua-les, solo cambia la disposición de esta) y arrastrarla al área de trabajo. Laventana de ingreso de datos para la máquina sincrónica se muestra en lafigura 7:

Figura 7: Unidad “Máquina Sincrónica”

2. En esta pestaña (figura 7) se ingresan los datos de construcción del gene-rador, los cuales son proporcionados por el fabricante de la máquina. Lasimpedancias de secuencia, transitoria y subtransitoria son necesarias pararealizar simulaciones de cortocircuito y debe tenerse en cuenta que el datose solicita en porcentaje. Debe ingresarse la potencia aparente y el factor depotencia, además de la tensión de generación. Los generadores por lo ge-neral son unidades con puesta a tierra, por tanto si no se tienen datos deimpedancia, es conveniente seleccionar la opción directa. Es importante se-leccionar la opción Unid. Generadora para que NEPLAN 5.4.3 interprete queésta máquina en particular se comporta como un generador.




3. En la pestaña Límites (figura 8) se ingresan los límites de generación de lamáquina, datos también proporcionados por el fabricante de ésta. Tambiénes posible trabajar con la curva de capacidad de la máquina, para lo cualse debe seleccionar la opción Habilitar bajo el aviso Curva de capacidad;después se pueden ingresar los datos manualmente o importar un archivo detexto con los datos debidamente organizados.




4. La pestaña “Punto de operación” (figura 9) permite definir a que tipo de barrase conectará el generador (Slack, PQ o PV). De acuerdo a la opción selec-cionada se activarán los datos que se deben ingresar; si se selecciona unabarra PV es posible controlar la tensión de un nodo remoto seleccionandoeste en la opción Nodo Control. Remotam.

Cargas

1. Para ingresar una carga se siguen los pasos mostrados anteriormente, peroseleccionando la unidad Carga de la lista y llevándola al esquema. Los datosa ingresar se ven en la figura 10:

Figura 10: Unidad “Carga”

Nombre: Nombre con el cuál se identificara la carga en el sistema.Tipo: Modo de ingreso de datos de la carga, por defecto PQ (PotenciaActiva, Potencia Reactiva); puede seleccionarse SP (Potencia Aparente,Potencia Activa) u otros.Unidades: Seleccionar si la carga es de Alto tensión (AV) o Bajo tensión(BV).

Transformadores

1. Para insertar transformadores, se da click en el elemento Transformador de2 Devanados de la columna de la derecha, teniendo en cuenta que los dis-



tintos tipos de transformadores de dos devanados cumplen la misma funcióny solo cambia su presentación. El modo de ingreso para transformadores deN-Devanados es el mismo, seleccionando de la lista el elemento deseado.

Figura 11: Unidad “Transformador”

item En la ventana mostrada en la figura 11 se deben ingresar los datosprincipales del transformador, la potencia, su nombre, la tensión a la cual és-ta operando (se recomienda primero conectar el transformador utilizando laherramienta Unión, con esto, las tensiones Vn1 y Vn2 se ajustan automáti-camente a las barras conectadas, previniendo así de un error de conexión alusuario). Después de conectar el transformador, es necesario ingresar ma-nualmente los datos Vr1 .. kV y Vr2 .. kV, teniendo en cuenta que estoscorresponden a la tensión nominal del transformador.

2. Como en los generadores, los datos de secuencia cero son necesarios pararealizar simulaciones de cortocircuito. Debe tenerse cuidado pues los datosde este elemento deben ingresarse en porcentaje. En la parte inferior se pue-de seleccionar el grupo vectorial al cual pertenece el transformador; se debeseleccionar la opción Unid. Transformadora para que la unidad opere comotal.



Figura 12: Unidad “Transformador”

3. La pestaña Regulación (figura 12) permite ajustar el Tap del transformador,en caso de que éste exista; además es posible controlar la tensión de unabarra cercana haciendo uso de la opción Nodo controlado remoto.

Líneas de transmisión

1. Las líneas de transmisión solo se pueden ingresar cuando las barras ya esténen el esquema, pues es necesario conectar los extremos de aquellas a dondecorresponden. Dando click en la herramienta Línea:

Figura 13: Herramienta “Línea”



2. En esta ventana (figura 13) se deben ingresar los datos de construcción dela línea, teniendo en cuenta que los datos deben estar en Ohm/km. En laparte inferior se debe seleccionar si la línea es aérea o subterránea (cable);además, es posible definir si la línea es suicheable o no.



SIMULACIONESFLUJO DE CARGA

Los pasos para realizar una simulación de flujo de carga se muestran a conti-nuación:

1. Dar click en la opción Parámetros, ubicada en el submenú Flujo de Cargadel menú Análisis, así:

Figura 14: Análisis Flujo de Carga

La siguiente ventana (figura 15) se despliega:

Figura 15: Parámetros Flujo de Carga



2. En esta ventana (figura 15) se seleccionan los parámetros con los cuales serealizará la solución del flujo de carga, como el método de cálculo (Newton-Rhapson, Newton-Rhapson Extendido, Inyección de Corrientes, Método DC),número de iteraciones, error de convergencia, frecuencia de operación y pa-rámetros adicionales. Si se desea conocer la matriz YBarra del sistema, esnecesario seleccionar el método de cálculo Newton-Rhapson y seleccionarla opción Matriz-Y bajo la leyenda Impresión de Salida, así (figura 16):

Figura 16: Propiedades Flujo de Carga

Con esta opción seleccionada, en la ventana de mensajes en la parte inferiordel programa se mostrará la matriz YBarra del sistema junto con los datosrelevantes de la solución. Bajo la pestaña “Parámetros (Cont.)” se encuentrala opción para guardar en un archivo con extensión .rlf los resultados despuésde realizada la simulación.

3. Seguido de esto, se debe dar doble click en un espacio en blanco del dia-grama para modificar las propiedades del esquema; se mostrará la siguienteventana (figura 17) en la cual debe elegirse la opción Flujo de Carga; tambiénes posible acceder a este menú haciendo click en la opción Propiedades delDiagrama del menú Edición.



Figura 17: Propiedades Flujo de Carga

4. En esta ventana (figura 17) se seleccionan las variables que se mostraráncomo resultado en los elementos del diagrama, así como las unidades y lacantidad de decimales mostradas. Es importante solo seleccionar los datosque se necesiten mostrar en el diagrama, pues al trabajar con sistemas gran-des la cantidad de datos mostrados dificulta la interpretación de los mismos.En la parte inferior es necesario declarar las etiquetas que se desean mostrar,en este caso se activa la opción Mostrar Resultados y Flujo de Carga.

5. Por último, se debe dar click en la opción Calcular del submenú Flujo deCarga (también es posible acortar este procedimiento si se hace uso de losiconos de acceso rápido, dando click en la opción Calcular que se encuentraal lado del menú que permite seleccionar que tipo de simulación se realizará)haciendo esto, se debe ver algo similar a lo mostrado en la figura 18



Figura 18: Flujo de carga resuelto

6. También se puede observar en la parte inferior un reporte del análisis, queincluye datos relevantes como el número de iteraciones, o la Matriz-Y encaso de haber seleccionado esta opción:

Figura 19: Flujo de carga resuelto



Figura 20: Matriz YBarra del sistema



CORTOCIRCUITO

Los pasos para realizar análisis de cortocircuito son similares a los que se de-ben seguir para las simulaciones de flujo de carga.

1. Dar click en la opción Parámetros, ubicada en el submenú Cortorcircuitodel menú Análisis, así:

Figura 21: Análisis Cortocircuito

2. La siguiente ventana (figura 22) se mostrará:

Figura 22: Parámetros Cortocircuito

3. En esta ventana (figura 22) se debe seleccionar el tipo de falla a estudiar(Falla trifásica, monofásica, bifásica, etc.), el método de cálculo (por defec-to IEC60909, revisión 2001), así como otros parámetros relevantes como laimpedancia de falla. En la parte inferior es posible seleccionar el destino del



archivo de resultados el cual se identifica con la extensión .rsc que contienelos resultados de la simulación.

4. En las pestañas ‘Nodos bajo falla, Líneas en falla y Falla especial se se-leccionan los elementos de la red involucrados en el fallo; si se seleccionauna línea, es posible en esta misma ventana definir la ubicación de la falla

Figura 23: Elementos bajo falla

5. Para visualizar las variables deseadas sobre el espacio de trabajo (diagrama)se hace doble click en una parte en blanco del esquema para acceder a laspropiedades del mismo; seleccionando la opción Cortocircuito:



Figura 24: Propiedades de Cortocircuito

6. Sobre la ventana desplegada (figura 24) se seleccionan las variables que sedesean visualizar en los elementos del área de trabajo. Se debe seleccionarla opción Cortocircuito bajo Mostrar Resultados en la parte inferior de laventana.

7. El último paso es dar click en Calcular en el submenú Cortocircuito. Si elsistema cumple con las condiciones para realizar el estudio de cortocircuito(datos de secuencia por ejemplo) se debe mostrar lo siguiente (figura 25):



Figura 25: Simulación de cortocircuito



Presentación de resultados1. Para visualizar los resultados en forma de tabla, se debe dar doble click en

la opción Mostrar Resultados bajo el submenú de la simulación realizada;pueden seleccionarse los datos a mostrar, además de poder exportar los re-sultados a un documento estándar, seleccionando primero la ubicación delarchivo y luego dando click en Exportar a archivo. La ventana de resultadosse muestra en la figura 26:

Figura 26: Resultados de simulación

2. Seleccionados los datos a mostrar, los resultados se ven de la siguiente ma-nera (figura 27) :

Figura 27: Tabla de resultados consolidados


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