Modelacion de transformador con cambiador de tap

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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA FACULTAD DE INGENIERIA, CIENCIAS Y ADMINISTRACION DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

MODELACION DINAMICA DE REDES ELECTRICAS

TAREA Nº 2

MODELACION DE TRANSFORMADOR CON CAMBIADOR DE TAP

Estudiante Juan Parra Astete Ing. Civil Eléctrica Profesor Boris Pavez

Martes 26 de abril de 2011

Introducción Los sistemas eléctricos de transmisión de potenciaexistentes en la actualidad, que abarcan desde las centrales de generación hasta un gran número de consumos, emplean una variedad de tensiones de transmisión y distribución. Estos sistemas cubren gran geográfica, y tienen un gran número de barras y puntos de distribución a través de los cuales la energía eléctrica se transmite o entrega. Dentro del sistema de potencia hay transformadores elevadores oreductores de tensión, que generalmente se construyen generalmente con relación de transformación fija o con cambiadores de TAP manual. Pero es necesario que cuando se produce una perturbación en el nivel de voltaje, estos transformadores deban trabajar y restablecer la tensión hacia un valor óptimo. Los TAP son necesarios para dicho control, es decir para cambiar la tensión en la barra regulada ypor ende cambiar del flujo de potencia reactiva a través del transformador. La operación de TAP puede ser bajo carga, por lo que se requiere que todas las manipulaciones del TAP en el transformador se lleven a cabo, sin interrupción del servicio. Estas manipulaciones requieren de algunos accesorios asociados al TAP del transformador, de tal forma de realizar el cambio en forma automática. Elcontrol automático de TAP es capaz de detectar las variaciones de tensión en comparación con el valor de tensión de referencia en la barra de control y luego iniciar la operación de un motor asociado a la unidad del TAP. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el modelo de un cambiador de TAP automático, que actúa al detectarse una variación de tensión en la carga o en la fuente dealimentación. Además la verificación del modelo del control de TAP adaptado a partir del documento “MODELING AND ANALYSIS OF UNDER-LOAD TAP-CHANGING TRANSFORME.R CONTROL SYSTEMS” [1] se realiza mediante simulación usando el software PSCAD. A continuación se presentan los resultados de diversas simulaciones del modelo, para aumentos o disminuciones en la tensión de la barra de carga.

Se modela unsistema donde dos cargas residenciales son alimentadas a través de un transformador de 13.8 KV/380 V que posee un sistema de control de TAP bajo carga. En Figura 1, se ilustra el sistema y los componentes utilizados.

Figura 1. Sistema de potencia y Modelo de cambiador de TAP El TAP tiene +-8 pasos de 0.0125, es decir un total de 17 posiciones. Y su variación se realiza en el secundario. La carga semodela como una función exponencial para representar la relación entre las potencias y las variaciones de voltaje. La ecuación (1), muestra el modelo matemático utilizado en PSCAD. Para efectos de las simulaciones de este trabajo dF = 0.

La carga es de tipo residencial, con calefacción eléctrica en verano y en el sur. Cuyas características son las siguientes: Carga tipo Kpv Kqv Kpf Kqf FPTensión Potencias por fase Residencial 0.9 2.4 0.9 -2.1 0.85 380 V 0.33 MW - 0.18 MVAR Datos obtenidos de Table I Typical Load Voltage and Frequency Parameters [2]

Simulaciones La figura 2 muestra el efecto al simular una perturbación del +10% de la tensión de la fuente, sin cambiador de TAP en el transformador

Figura 2. Variación de tensión y potencia con una perturbación del +10% de la tensiónde la fuente, sin cambiador de TAP.

Las Figuras 3 y 4, muestran el efecto al simular una perturbación de voltaje en el sistema, activando el cambiador de TAP automático y regulación 2%.

Figura 3. Variación de tensión y potencia con una perturbación del +10% de la tensión de la fuente, con cambiador de TAP. Podemos ver como la tensión aumenta a los 3 segundos (como se ha programado)....
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