Diseño subestaciones con paragrafo

1. DATOS DEL SISTEMA DE POTENCIA
El sistema en el cual se ubicara la subestación corresponde al mostrado en la siguiente figura:

Ilustración 1.
Está compuesto por cuatro fuentes de generación y una subestación elevadora, tensión de transporte 220 Kv, tensión de generación 13,8 KV.
El modulo de línea 1 tiene una carga 80 MW en el año 1 del proyecto, con un factor de potencia estimado de 0.85en atraso, tasa de crecimiento geométrica anual de 1,8%, vida útil proyecto 30 años.
El modulo de línea 2 tiene una carga 70 MW, factor de potencia de 0.9 en atraso, crecimiento 1,9% anual, vida útil 30 años.
El modulo de línea 3 tiene una carga 40 MW, factor de potencia de 0.75 en atraso, crecimiento 2,4% anual, vida útil 30 años.
El modulo de línea 4 tiene una carga 60 MW, factor de potenciade 0.8 en atraso, crecimiento 1,6% anual, vida útil 30 años.
El nodo 5 representa la subestación elevadora a diseñar.
2. FLUJO DE POTENCIA
De acuerdo con las características del sistema se hizo necesario tomar en cuenta varias consideraciones que permitieran determinar las características básicas de dimensionamiento de los equipos de la subestación a través de, la solución del flujo depotencia del sistema.
En primer lugar se determino cual era la carga más alta a presentarse, con el fin de obtener información básica del diseño de la subestación, para ello se proyecto la carga al año 30 del proyecto y con esto se llevo a cabo el análisis de flujo de potencia.
Las condiciones iniciales del proyecto determinan cuatro módulos de carga, 80 MW, 70 MW, 60 MW y 40 MW, con factores depotencia 0.85en atraso, 0.9 en atraso, 0.8 en atraso, 0,75 en atraso respectivamente. Los crecimientos geométricos proyectados son de 1.8%, 1.9%, 1.6%, y 2.4% respectivamente.
De esta manera las cargas proyectadas a 30 años vendrán definidas por la siguiente expresión:
Pn=Po*(1+crecimiento geometrico)n
Y así vienen a ser:
| Carga 1 | Carga 2 | Carga 3 | Carga 4 |
Año 30 | 136,62 MW | 123,11MW | 81,48 MW | 96,59 MW |
Tabla 1.
Carga Total=438 MW
Conociendo la amplitud máxima de carga, es bastante evidente que la generación del sistema al inicio del proyecto, no será capaz de suplir la demanda esperada para el año 30, por lo que está también a de crecer, en un factor tal que, como mínimo, le permita alimentar el sistema proyectado (demanda y perdidas en transmisión), para esto, sedetermina un factor de crecimiento, como viene a continuación:
K= Demanda FinalDemanda Inicial=438 MW250 MW=1,7512
Por lo que, la generación a 30 años vendría dada por:
Generación Final=Generación Incial*K
| Generación Inicial | Generación Final |
Generador 1 | 90MW | 145 MW |
Generador 2 | 90 MW | 145 MW |
Generador 3 | 45 MW | 90 MW |
Generador 4 | 45 MW | 90 MW |Tabla 2.
Con estos valores de generación corremos el flujo de potencia para el sistema dado. Con los resultados arrojados por este análisis, se puede dimensionar los distintos equipos a usar en la subestación. En primer lugar el dimensionamiento de los transformadores vendrá dado por el flujo de potencia que circulara por ellos, y así, poder calcular de forma sencilla los que se encuentranadyacentes a los nodos de generación, de esta forma la capacidad de los transformadores requeridos, vendrá dada de la siguiente forma:
S=PFP
Para correr el flujo de potencia, se asumirán valores típicos de impedancia serie para cada transformador y se ajustaran de tal manera que el flujo converja y se presenten niveles de tensión adecuados. Para los transformadores de alta potencia (al lado de losgeneradores) tomáremos 0.005 + j0.04, con una base de 100 MVA. Para el caso de las líneas se asumirán valores típicos de impedancia, con el fin de no despreciar las perdidas en ellas; con este fin, el valor de impedancia a usar será de 0.008 + j0.04, además considerando una capacidad de la misma de 160 MVA.

Ilustración 2.
Del flujo de potencia tenemos que, la capacidad de los transformadores...