Generalidades Sep

Generalidades de los Sistemas Eléctricos de Potencia

Plan        
Evolución histórica Generación de la energía eléctrica Potencia activa, reactiva y aparente Representación de los SEP Algunos estudios sobre los SEP Estados de operación Control, operación y monitoreo de los SEP Conclusiones

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Evolución Histórica de la EnergíaEléctrica 
Los primeros sistemas eléctricos de potencia estaban basados en corriente continua (CC), cerca de 1882. Alimentaban pequeñas carga de iluminación en casas y avenidas. En 1890 aparecen los primeros sistemas eléctricos de potencia de c orriente alterna (CA), eran circuitos monofásicos. El transformador, la transmisión en CA y los s istemas trifásicos fortalecieron el uso de los sistemasen CA.

Evolución Histórica de la Energía Eléctrica  
Se usaron diferentes valores de frecuencia y un uso progresivo de altos niveles de voltaje. Hoy en día:

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 Generación,  Transmisión

transmisión y distribución es en C A mediante uso de s istemas trifásicos.  Opera a voltaje y frecuencia constante. en corriente continua de alto voltaje (H VDC). Mayor a 500km aéreo y 50kmsubmarino o subterráneo; interconexiones.

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Generación de la Energía Eléctrica
L a energía eléctrica consumida en la industrias, comercios y hogares es producida por los generadores sincrónicos ubicados en las centrales de generación.

Generación de la Energía Eléctrica
Generador sincrónico
Turboalternador de Gas 300MW
Sistema de excitaciónTurbina de gas 162 MW

Generador sincrónico Turbina de baja presión Turbina de alta presión Turbina de media presión Rotor de un t urboaltermador Generador hidráulico de 47MW Turbina hidráulica

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Generación de la Energía Eléctrica
Generador sincrónico
Tm, ω
Potencia mecánica Potencia eléctrica

Generación de la Energía Eléctrica
Fuerza electromotrizinducida E aa’ .
Eaa’= VmaxCos(ωt-α)

180º

α=0 Devanado excitación de CC, campo Produce el campo principal Devanado t rifasico de CA, armadura Se induce voltajes a frecuencia f Conectado a la carga ó al SEP
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360º

Acoplado a una turbina

Generador sincrónico
N = 120 f P
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w=2πf

f= 60Hz

w= velocidad degiro del rotor
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Generación de la Energía Eléctrica
Sistema trifásico de tensiones

Generación de la Energía Eléctrica
Generador sincrónico bajo carga Eaa’= VmaxCos(ωt -α ) I a=ImaxCos(ωt -β ) θ=α -β ángulo de desfase Representación fasorial
Eaa’

θ Eaa’ = VmaxCos( ω t ) Ebb’ = V maxCos(ωt- 120º) Ecc’ = VmaxCos(ω t-240º)14/03/2005 P. Lischinsky y G. Araujo, Generalidades de los SEP 9 14/03/2005

Ia

ω



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Sistemas de Alimentación
Barras

Potencia activa, reactiva y aparente
Sistema 1φ de 2 Hilos 120V Sistema 1φ de 3 Hilos 208/120V Sistema 1φ de 2 Hilos 208V Sistema 3φ de 3 Hilos 208V Sistema 3φ de 4 Hilos 208/120V

D ependiendo del nivel de tensión y número de fases de la carga, los sistemas dealimentación pueden ser monofásicos o trifásicos, de 2 hilos, 3 hilos ó 4 hilos.

La potencia eléctrica es determinada por:

S=

! VI Vm Im Vm Im = Cos(è ) + j Sen (è ) 2 2 2
P= Vm Im Cos(è ) 2
Vm Im Sen(è ) 2

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Potencia activa (k W): produce trabajo, calor

Potencia reactiva Q (kVAr): no produce trabajo Potencia aparente S (k VA)

Q=

R S T N


S=

Vm Im 2
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Potencia activa, reactiva y aparente
Triángulo de potencia Potencia aparente S Factor de potencia (f p) : Potencia Reactiva Q

Potencia activa, reactiva y aparente
Naturaleza de las cargas de un SEP 1)Resistiva:
fp unidad S= P Q=0 Z= R
θ= 0 w Im Vm

P fp = Cos! = S
0 ≤ fp ≤ 1

θ
Potencia activa, P

2)Inductiva:
fp en atraso
Vm

3)C apacitiva:
fp en adelanto P...