Transporte de energía eléctrica

SISTEMAS ENERGÉTICOS

SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

1.1. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA.

Representación de los sistemas eléctricos de potencia.- Diagrama unifilar.- El método porcentual.- El método por unidad (p.u.). Potencia base. Tensión base. Intensidad base. Impedancia base.- Impedancia p.u. de: generadores, transformadores y líneas.- Cambio de base.- Ventajas de los cálculosp.u..- Analizadores de redes.

Repaso previo: Idea general de las lecciones anteriores.

Contenido: Explicación de los procedimientos de representación y cálculo por el método por unidad.

Objetivo: Comprenderá el alcance y utilidad del método por unidad y su aplicación a casos prácticos.

Bibliografía: Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia. William D. Stevenson. Ediciones del Castillo.UD5 - 01- 3

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1.1.1.- REPRESENTACIÓN DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA. Mediante la simbología correspondiente, de acuerdo a las normas UNE, (o en caso de carencia de norma española, DIN, …).

Como se expresará más adelante cada componente del sistema de potencia obedece a un modelo matemático elemental por el que se sustituyeel real, siendo su comportamiento ideal.

1.1.2.- DIAGRAMA UNIFILAR. El propósito del diagrama unifilar es el de proporcionar información en forma conocida de los datos representativos de un sistema eléctrico, incluyendo su conectividad. El detalle con que se representan los elementos en el diagrama unifilar depende del problema a resolver; por ejemplo si se desea hacer un estudio de flujos decarga, no es importante la representación de los interruptores, transformadores de medida, equipos de medida, que si se representarían en un estudio de estabilidad (tiempo de apertura de interruptores), protecciones.

Figura UD01.1

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1.1.3.- EL MÉTODO PORCENTUAL. Este método es análogo al método por unidad, por lo que lese remitirá al alumno al punto siguiente, y que la conversión de datos entre ellos es la misma que cuando se habla de tanto por ciento(porcentual) o tanto por uno.

1.1.4.- EL MÉTODO POR UNIDAD (p.u.). POTENCIA BASE. INTENSIDAD BASE. IMPEDANCIA BASE. Sea una impedancia Z=Z[ø] alimentada por una tensión V, estableciéndose una intensidad I. Puede ser interesante poner los valores de Z', V' e I' deotro circuito similar pero distinto tomando los valores de Z, V e I como unidades de referencia (Parámetros base).

Se adopta una potencia base y una tensión base, cualesquiera, y se obtendrá una impedancia base y una intensidad base:

SB, UB

:

ZB, IB

Definidos dos de los parámetros base los otros dos son función de los primeros.

Las relaciones son en módulo.

Lógicamente, en unarepresentación por unidad habrá una potencia base y tantas bases de voltaje como niveles de tensión existan en la misma.

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1.1.5.- IMPEDANCIA P.U.

1.1.5.1.- SISTEMA MONOFÁSICO Los valores por unidad serán: POTENCIA: TENSIÓN: IMPEDANCIA: INTENSIDAD: Spu = S/SB. Upu = U/UB. Zpu = Z/ZB. Ipu = I/IB.

Fijando los valoresde base de SB, VB:

SB = UB2/ZB SB = UB IB

ZB = UB2/SB IB = SB/UB

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EJEMPLO. Sea el circuito de la figura:

Figura UD01.2 Se define un sistema de parámetros base: SB = 5 KVA; VB =200 V El circuito equivalente en unidades p.u. será: Upu = U/UB = 100/200 = 0,5 p.u. ZB = UB2/SB = 2002/5000 = 8 Ω Zpu =Z/ZB = 4j/8 = j0,5 p.u. Ipu =I/IB = Upu /Zpu = 0,5/(j0,5) = -j p.u.

Figura UD01.3 Siendo en el circuito real: I = Ipu IB = -j (200/8) = -j 25 A La potencia aparente por unidad: Spu = Vpu I*pu = 0,5 (+j) = j 0,5 p.u. La potencia aparente real: S = Spu SB = j 0,5 . 5 KVA = j 2,5 KVA Q = 2,5 KVAR

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1.1.5.1.1.- TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS...