Sistemas en por unidad

REPRESENTACION DE SISTEMAS EN POR UNIDAD (P.U.)


Cuando se estudian sistemas eléctricos de potencia balanceados, el uso de los valores reales de los elementos (, 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 fabricantesprefieren especificar las impedancias y reactancias de sus generadores y transformadores en esta misma forma.

Algunas de las razones por las que se considera apropiado trabajar en por unidad son las siguientes:

1. Las cantidades involucradas en el proceso de solución de problemas de sistemas de potencia son de gran magnitud: Kilovoltios KV, Kiloamperios KA, Megavoltamperios MVA. Estas cantidadesrequieren mas espacio de memoria en los sistemas de cómputo para ser almacenadas, su manipulación en los procesos consume mayor tiempo de máquina y se aumenta la posibilidad de producir y propagar errores numéricos.
2. Si se utiliza un valor base o de referencia para especificar las cantidades de interés en el análisis del sistema, la observación del estado operativo bueno o malo es más directo quesi se utilizan valores reales, ya que los valores en p.u. tienen una interpretación similar a la que se hace sobre los datos cuando se trabajan las cantidades en porcentaje. Por ejemplo, si un voltaje se referencia a su valor nominal, cuando se encuentra en dicho valor tendrá asignado las cantidades 100% o 1 p.u. Cuando se encuentra por debajo del valor nominal entonces asume valores inferiores a100% o a 1 p.u. y cuando esta por encima asume valores superiores a 100% o a 1 p.u. Dado que los niveles máximos y mínimos permitidos están asociados a valores porcentuales, por ejemplo, el voltaje no debe ser superior al 105% ni inferior al 95% del valor nominal, esta relación también puede hacerse en p.u. simplemente dividiendo la cantidad en porcentaje por 100%, en ese ejemplo anterior,entonces el voltaje debe encontrarse entre 0.95 y 1.05 p.u., siendo el valor ideal 1 p.u.
3. Al convertir las cantidades reales a p.u. se elimina el efecto de cambio de tensión producida por los transformadores, en consecuencia, el voltaje en un transformador puede ser 115 KV en primario y 13.2 KV en el secundario y sin embargo puede ser 1.0 p.u en el primario y 1.0 p.u. en el secundario. Esto sedenomina comúnmente sistema con voltajes planos.
4. El valor de la impedancia de un transformador vista desde el lado primario resulta igual al valor de la impedancia vista desde el lado secundario si se trabaja en p.u. Esto no ocurre cuando se trabaja con valores reales.
5. Se eliminan los efectos de conexión Y y delta de los transformadores y de las cargas, por lo tanto no es necesario multiplicaro dividir por los voltajes o las corrientes, ni tener presente el tipo de conexión utilizado. Esto porque las impedancias en por unidad no dependen del tipo de conexión utilizada en los transformadores en circuitos trifasicos.
6. Si se utilizan cantidades referenciadas en porcentaje debe tenerse cuidado porque al multiplicar dos cantidades en por ciento, el resultado debe dividirse por 100para que el resultado se encuentre también en por ciento. El producto de dos cantidades en por unidad resulta directamente en por unidad.
7. Generalmente los fabricantes especifican la impedancia de sus equipos en por ciento o en por unidad sobre la base de los valores nominales de los equipos.
8. Los valores de impedancias de equipos del mismo tipo (por ejemplo transformadores) con valoresnominales muy diferentes tienen valores de impedancia en ohmios también muy diferentes, sin embargo, si sus impedancias se especifican en p.u. estos valores resultan muy similares. Esta característica es útil para determinar si los valores que se están utilizando en el análisis son apropiados y también sirven para asignar valores típicos de impedancia a un equipo del cual no se tiene información....