trabajo digsilent 01-2013 mariocifuentes

8/13/2019 Trabajo DIgSILENT 01-2013 MarioCifuentes

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Trabajo prctico DigSilent

Mario Fernando Cifuentes Pardo

ID: 000083579

Implementar el sistema de potencia de la Fig. 1 en DigSilent:

Figura 1. Sistema de potencia propuesto

1. Determinar el flujo de carga del sistema implementado. Analizar los resultadosEn las Figuras 3,4 y 5 se muestran los distintos flujos de carga realizados al sistema de potencia dela Fig. 1, donde para cada flujo se realiz una variacin al circuito, con el fin de cumplir con la

condicin de sobrecarga propuesta en clase (menor al 105%).

En la Fig. 3 se puede observar los resultados del flujo de carga realizado al sistema de potencia, este

flujo se corri con las condiciones expuestas en la Fig. 2:

Figura 2. Condiciones flujo de carga


2/9

Como se puede observar las condiciones de sobrecarga son crticas, ya que en la simulacin se

obtuvieron las siguientes condiciones:

Generador en la barra 3=108.49% Line (1)=94.85%

Line (2)=141.65%

Para aliviar esta condicin se propone balancear el circuito, cambiando el despacho del generador

de la barra 3 a 200MW. En la Fig. 4 se puede observar los resultados aplicando dicha variacin.

Figura 3. Sistema de potencia

Figura 4. Sistema de potencia balanceado

Como se puede observar las condiciones de sobrecarga se balancearon, ya que la lnea (1) paso de

estar sobrecargada al 94.85% a estar en 115.71% y la lnea (2) paso de estar al 141.65% a

estar en 120.08%.

InactiveOut of Calculation

De-energized

Low and High Voltage / Loading

Lower Voltage Range

< 0,95 p.u.

Higher Voltage Range

> 1,05 p.u.

Loading Range

> 80, %

> 100, %

2109,59

1,00-1,99

3

113

,30

1,0

3

1,3

3

1

112

,75

1,0

2

0,0

0

Shunt/Filter

G ~ G2

300

,00

126

,23

108

,49

G~G1

102

,75

99

,79

28

,65

General Load

400,00200,00

Lin

e(2)

250

,22

120

,72

141

,65

-248,40-102,90141,65

Lin

e(1)

152

,42

104

,88

94

,85

-151,60-97,1094,85

Line

-49

,66

-5,1

0

25

,56

49

,78

5,5

1

25

,56

Inactive

Out of Calculation

De-energized


Lower Voltage Range

< 0,95 p.u.


> 1,05 p.u.

Loading Range

> 80, %> 100, %

2109,60

1,00-2,69

3

113

,30

1,0

3

-0

,05

1

112

,75

1,0

2

0,0

0

Shunt/Filter

G ~ G2

200

,00

132

,78

80

,02

G~G1

202

,53

90

,96

44

,40

General Load

400,00200,00

Line(2)

200

,90

122

,78

120

,08

-199,59-110,08120,08

Line(1)

201

,62

101

,69

115

,71

-200,41-89,92115,71

Line

0,9

0

-10

,72

5,5

1

-0,9

0

10

,00

5,5

1


3/9

Sin embargo esta condicin de sobrecarga no cumple todava con el criterio impuesto en clase. Para

solucionar dicho problema se propone implementar una compensacin capacitiva en la barra 2, con

el fin de disminuir el exceso de reactivos.

En la Fig. 5 se puede observar que las condiciones de sobrecarga mejoran notoriamente, ya que el

generador de la barra 3 no se encuentra sobrecargado y las lneas (Line (1), Line (2)) bajan su

condicin de sobrecarga en promedio un 17.8%

Esto se debe gracias a la disminucin de reactivos, recuerde que la energa reactiva causa una

excesiva circulacin de corriente en los conductores, causando sobrecargas en estos, sin producir un

trabajo til,razn por la cual es necesario corregirla para optimizar las instalaciones elctricas, delcircuito que se est trabajando.

Figura 5. Sistema de potencia balanceado y compensado

2. Determinar el flujo de carga teniendo en cuenta la dependencia de la carga con la tensin.En la Fig. 7 se puede observar los resultados del flujo de carga, considerando dependencia en la

tensin en cargas, para realizar dicha simulacin hay que configurar los siguientes parmetros, en la

ventana emergente de flujo de carga (ver Fig. 6)

Figura 6. Condiciones flujo de carga considerando dependencia de la tensin en cargas

Inactive

Out of Calculation

De-energized


Lower Voltage Range

< 0,95 p.u.


> 1,05 p.u.

Loading Range

> 80, %

> 100, %

2112,49

1,02-2,76

3

11

3,3

0

1

,03

-0

,05

1

112

,75

1,0

2

0,0

0

Shunt/Filter

0,00-209,14

G ~ G2

200

,00

24

,90

67

,18

G~G1

201

,92

-16

,34

40

,52

General Load

400,00200,00

Line(2)

2

00

,72

14

,91

1

02

,58

-199,77-5,75

102,58

Line(1)

2

01

,19

-5,6

4

1

03

,06

-200,2314,89

103,06

Line

0,7

3

-10

,71

5,5

0

-0,7

2

9,9

9

5,5

0


4/9

Figura 7. Flujo de carga con dependencia de Tensin.

3. Analizar los resultados y comparar con el punto anterior.La diferencia entre los resultados obtenidos en el literal 1 y en el 2 radica en que cuando no se

considera dependencia de voltaje en las cargas DigSilent internamente considera este flujo de carga

como en operacin normal donde es permisible representar tales cargas como cargas constantes

PQ.

Cuando se considera dependencia de la tensin, el DigSilent internamente considera este flujo de

carga en operaciones anormales. Por ejemplo: durante una situacin de colapso de voltaje, la

dependencia del voltaje debe ser tenida en cuenta en las cargas.

Ante tales eventos el DigSilent determina las potencias activas y reactivas en las cargas con las

siguientes ecuaciones expuestas en la Fig. 8, donde el subndice 0 indica las condiciones de

operacin inicial, las cuales se configura dentro del cuadro de dialogo de Load Type. Los

exponentes que se muestran en dichas ecuaciones, modela confiablemente el comportamiento

inherente de una carga. Los valores de dichos exponentes dependen de la carga que se quiera

modelar.

Figura 8. Ecuaciones de dependencia de voltaje en las cargas DigSilent

Inactive

Out of Calculation

De-energized


Lower Voltage Range

< 0,95 p.u.


> 1,05 p.u.

Loading Range

> 80, %

> 100, %

2112,33

1,02-2,93

3

113

,30

1,0

3

-0

,17

1

112

,75

1,0

2

0,0

0

Shunt/Filter

0,00-208,56

G ~ G2

200

,00

31

,01

67

,46

G~G1

219

,21

-11

,56

43

,90

General Load

417,12208,56

Lin

e(2)

205

,06

20

,58

105

,04

-204,06-10,95105,04

Lin

e(1)

214

,14

-0,4

2

109

,66

-213,0510,95109,66

Line

5,0

7

-11

,13

6,2

6

-5,0

6

10

,43

6,2

6


5/9

Nota: Cuando no se incluyen dichos parmetros el DigSilent, toma valores internamente por

defecto.

4. Determinar el corto circuito trifsico en todas las barras del sistema, mediante la norma IEC ycon el mtodo completo. Comparar entre los resultados y analizar.

Figura 9. Clculos de cortocircuito 3 con mtodo IEC 60909

Figura 10. . Clculos de cortocircuito 3 con mtodo completo


6/9

La diferencia entre los dos mtodos radica en que la norma IEC es usada para diseos y el mtodo

completo es cuando se quiere observar ms detalladamente fenmenos reales. Sin embargo la

norma IEC es muy til porque es un procedimiento simplificado del mtodo completo, que permite

verificar la nominacin de los equipos existentes, ajustes de los dispositivos de proteccin del

sistema elctrico, conceptualizar re-disear y corregir el arreglo del sistema elctrico, la puesta a

tierra del neutro de las partes metlicas no conductoras, etc. En otras palabras es un mtodo msprctico, que permite llegar a resultados confiables; adems de que permite variar el factor de

voltaje, lo cual me da un ndice de que grado de seguridad se quiere implementar y hasta donde es

viable.

5. Mediante una simulacin dinmica en el tiempo, realizar una falla trifsica en la lnea 1-3 al50%, con un tiempo de despeje de falla de 100ms. Determinar P,Q, frecuencia y voltaje del de

ambos generadores en el tiempo. Analizar las grficas de la simulacin.

Figura 11. Cortocircuito trifsico en la lnea (Line)

Inactive

Out of Calculation

De-energized


Lower Voltage Range

< 0,95 p.u.


> 1,05 p.u.

Loading Range

> 80, %

> 100, %

2112,54

1,02-1,69

3

113

,40

1,0

3

1,0

0

1

112

,76

1,0

3

1,0

8

Shunt/Filter

0,00-209,35

G ~ G2

199

,90

16

,65

66

,87

G~G1

202

,41

-7

,34

40

,51

General Load

400,39200,19

Line

(2)

199

,90

16

,65

102

,14

-198,96-7,56

102,14

Line

(1)

202

,41

-7,3

4

103

,70

-201,4316,72

103,70

Line

0,0

0

0,0

0

0,0

0

0,0

0

0,0

0

0,0

0

Distance: 0,500,000,00


7/9

Figura 12. Simulacin dinmica sin regulador de voltaje y sin gobernador


8/9

6. Seleccionar de la librera del software reguladores de voltaje y velocidad diferentes para ambosgeneradores y repetir el punto 5. Comparar ambos resultados y presentar los anlisis de las

diferencias.

Figura 13. Simulacin dinmica con regulador de voltaje y gobernador


9/9

Cuando se implementa el regulador de voltaje y el gobernador en los dos generadores, se puede

observar que el sistema trata de recuperar la estabilidad, ya que la frecuencia no crece

indefinidamente gracias a la accin del gobernador de reducir la potencia mecnica ante la

contingencia presentada para este caso; esto hace que el rea de la energa acelerante no sea muy

mayor que la rea de la energa frenante, por lo tanto los generadores recuperan el ngulo de

estabilidad a lo largo de la simulacin.

En la grfica de tensin por unidad se puede observar la accin del regulador de voltaje, ya que ante

la contingencia presentada, la tensin en las barras 1 y 3 trata de estar en un valor de 1 p.u.

Por ltimo se puede observar una de las condiciones ms importantes en un sistema de potencia y es

que el despacho de potencia activa despus de la contingencia tiende a estabilizarse en un valor

constante y cercano al de despacho original de los generadores, por lo tanto las cargas conectadas al

sistema de potencia no sern impactadas tan drsticamente, como sera el caso en que los

generadores no tuviera dichos controles.

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