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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y COMPUTACIÓN
SISTEMAS DE POTENCIA II
ANÁLISIS DEL SISTEMA NACIONAL
INTERCONECTADO DEL ECUADOR
ING. JOSÉ LAYANA
INTEGRANTES:
ERICK CONDE
MILTON CUENCA
I TÉRMINO 2012
PROYECTO SISTEMA DE POTENCIA II
1
Contenido 1. INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................2
2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL (2004) .........................................................................3
3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA A DEMANDA MÁXIMA .............................................................4
4. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA A DEMANDA MÍNIMA ..............................................................7
5. ANÁLISIS DE FALLA EN EL SISTEMA DE POTENCIA ............................................................. 10
6. CÁLCULO DE CORRIENTES DE FALLA TRIFÁSICA ................................................................. 25
7. ANÁLISIS DE CORRIENTE DE FALLA DE UNA FASE A TIERRA .............................................. 27
8. CÁLCULO DE CORRIENTES MOMENTÁNEAS ....................................................................... 28
9. CÁLCULO DE CORRIENTES DE INTERRUPCIÓN .................................................................... 30
10. CONCLUSIONES ............................................................................................................... 32
11. RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 33
12. ANEXOS ......................................................................................................................... 034
2
1. INTRODUCCIÓN
Los sistemas eléctricos permanecen casi todo el tiempo en condiciones
operativas normales o de estado estable y gran énfasis se despliega
actualmente en el desarrollo de técnicas analíticas y en la aplicación de técnicas
de supervisión y de control para minimizar las excursiones de estado normal a
estados emergentes que pueden llevar a condiciones dinámicas, inestables o de
colapsos parciales o totales.
En este proyecto presenta muestra el sistema nacional interconectado, con
datos de generación y carga correspondientes al año 2004, con lo que se
procederá a simular el sistema y nos permitirá analizar cuando se está
trabajando a demanda máxima y demanda mínima con la ayuda del software
POWERWORLD; cabe recalcar que se usarán datos reales.
En el circuito pasaremos de un estado estable a un estado de falla, por lo que
hay que aplicar cálculos de fallas en todas las barras, y así mismo conocer los
datos de las corrientes de cortocircuito para poder prepararse a cualquier daño
causado por el mismo
3
2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL (2004)
Los valores de generación del sistema de potencia corresponden al año 2004 el cual consta de
barras, subestaciones de transformación, líneas de transmisión las características se detallarán
en tablas para mayor comprensión. La tabla 2.1 muestra las características de las
subestaciones de generación
TABLA #2.1
Sistema Nacional Interconectado
Datos de las subestaciones de Generación
NOMBRE DE SUBESTACION MW
ESMERALDAS 120
QUITO 350
AMBATO 300
PAUTE 1200
PORTOVIEJO 100
SALITRAL 480
TOTAL 2550
La tabla 2.2 muestra las características de las subestaciones de transformación y su respectiva
impedancia en por unidad lo cual se utilizó una base de 230 KV y 100 MVA
TABLA #2.2
Sistema Nacional Interconectado
Datos de las subestaciones de Transformación
SUBESTACION DE A Z (pu)
PASCUALES 230 KV 138 KV 8.0 %
QUEVEDO 230 KV 138 KV 8.0 %
STO. DOMINGO 230 KV 138 KV 8.0 %
La tabla 2.3 muestra las barras del sistema que en total son 12 además muestra el nivel de
voltaje que posee cada una TABLA #2.3
Sistema Nacional Interconectado
Barras Infinitas
NOMBRE KV
QUITO 230
QUEVEDO 230
SANTODOMINGO 230
PAUTE 230
PASCUALES 230
AMBATO 230
SANTO DOMINGO 138
ESMERALDAS 138
QUEVEDO 138
PORTOVIEJO 138
PASCUALES 138
SALITRAL 138
4
La tabla 2.4 y 2.5 muestra las características de las líneas de transmisión de 230 KV y 138 KV
como la longitud, sus respectivas impedancias, el número de circuitos y el tipo de conductor.
Se utilizó una base de 230 KV y 100 MVA para determinar la impedancia en por unidad de cada
línea de transmisión de 230 KV, en las líneas de 138KV se utilizó una base de 138KV y 100 MVA
TABLA #2.4
Sistema Nacional Interconectado
Datos de las líneas de transmisión
LÍNEA TIPO DE
CONDUCTOR CIRCUITOS
VOLTAJE (KV)
LONGITUD (KM)
R (Ω)
X (Ω)
KV, base
MVA, base
Z, base
R (pu)
X (pu)
Quito-Santo
Domingo 1113 2 230 78 4.7 38.4 230 100 529 0.01 0.07
Santo Domingo-Quevedo
113 2 230 105 6.1 49.2 230 100 529 0.01 0.09
Quevedo-Pascuales
1113 2 230 145 8.6 68.7 230 100 529 0.02 0.12
Pascuales-Portoviejo
1113 2 230 190 11.2 90.8 230 100 529 0.02 0.17
Portoviejo-
Ambato 1113 1 230 200 11.9 98.2 230 100 529 0.02 0.18
Ambato – Quito
1113 2 230 110 6.5 54 230 100 529 0.01 0.10
TABLA #2.5
Sistema Nacional Interconectado
Datos de las líneas de transmisión
LÍNEA TIPO DE
CONDUCTOR CIRCUITOS
VOLTAJE (KV)
LONGITUD (KM)
R (Ω)
X (Ω)
KV, base
MVA, base
Z, base
R (pu)
X (pu)
Santo Domingo-Esmeraldas
397.5 2 138 155 25.1 76.8 230 100 190.4 0.13 0.40
Quevedo-Portoviejo
397.5 2 138 134 21.7 67.6 230 100 190.4 0.11 0.35
Pascuales-
Salitral 477 2 138 18 2.3 8.5 230 100 190.4 0.01 0.04
Con estos datos diseñamos nuestros sistemas de potencia en POWERWORLD e ingresamos las
características de los elementos ya antes mencionados.
Se procederá a analizar el sistema en dos estados, en demanda máxima y demanda mínima
para ello tendremos que ajustar los datos de generación así como la colocación de reactores,
lo antes mencionado se lo detallará más adelante.
El gráfico 2.1 muestra cómo queda nuestro sistema en POWERWORLD en la situación actual
3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA A DEMANDA MÁXIMA
Analizaremos el sistema a plena carga y voltajes máximos, debido que con los datos de
generación administrados, al momento de simular el sistema de potencia resultó que el
sistema estaba sobrecargado y en las líneas existía muchas pérdidas para ello se colocaron
capacitores shunt en las barras donde decaía el voltaje debido a la sobrecarga, se encuentra
ubicados en las barras de:
Ambato (Amb 230)
Portoviejo (Prt 138)
5
Las características de estos capacitores se detallan en la tabla 3.1, se ajustó de tal
manera que en la barra donde se colocaron mantenga el nivel de voltaje entre 0.95 –
1.05 pu; la razón porque decaía el voltaje es que estas barras se encuentra lejos de la
generación TABLA #3.1
Sistema Nacional Interconectado
Datos de la capacidad de los capacitores
NOMBRE DE BARRA Capacidad (MVAR)
Ambato 100
Portoviejo 49
Con estas consideraciones simulamos nuestro sistema a demanda máxima, el grafico 3.1
detalla la ubicación la ubicación de los capacitores así como la generación de los mismos.
La tabla 3.2 nos muestra los correspondientes valores de carga a demanda máxima
TABLA #3.2
Sistema Nacional Interconectado
Datos de carga a demanda máxima conectadas a las barras
NOMBRE DE BARRA
VOLTAJE (KV)
CARGA (MW) FACTOR DE POTENCIA
QUITO 230 614 0.95
PASCUALES 230 285 0.95
PAUTE 230 175 0.95
AMBATO 230 193 0.95
SANTO DOMINGO 138 55 0.95
ESMERALDAS 138 55 0.95
QUEVEDO 138 65 0.95
PORTOVIEJO 138 157 0.95
PASCUALES 138 462 0.95
SALITRAL 138 296 0.95
TOTAL 2357.61834
Se mencionó que habíamos ajustados los datos de generación ya que el sistema no satisfacía la
demanda, estos valores se detallan en la tabla 3.3
TABLA #3.3
Sistema Nacional Interconectado
Datos de generación de Subestaciones
NOMBRE DE SUBESTACION MW (antes) MW (después)
ESMERALDAS 120 120
PORTOVIEJO 100 100
QUITO 350 245.7
AMBATO 300 300
PAUTE 1200 1200
SALITRAL 480 480
TOTAL 2550 2200
6
En un sistema libre de pérdidas los datos suministrados de las cargas y la carga conectada
serían las mismas pero notamos que no lo son, aquella diferencia representa todas las
perdidas presentes en el sistema, el software considera todos estos factores y no arroja
valores muy cercanos a los reales.
Habíamos dicho que se colocaron capacitores en las barras ya antes mencionadas porque el
nivel de voltaje era demasiado bajo, en la tabla 3.4 mostraremos el nivel de voltaje presente
en cada una de las barras, con la presencia de estos capacitores procuramos que este nivel se
mantenga en el rango de (0.95 - 1.05) pu que son los recomendados tanto para mínima y
máxima demanda.
TABLA #3.4
Sistema Nacional Interconectado
Nivel de voltaje presente en las barras
BARRA KV VOLTIOS p.u. VOLTIOS
(KV) ANGULO (grados)
QUITO 230 1 230 -89.5
SANTO DOMINGO 230 1.03 236.7 -88.3
QUEVEDO 230 1 230 -86.9
PASCUALES 230 1.04 239.3 -83.3
PAUTE 230 0.96 221.5 -65.7
AMBATO 230 0.99 137.5 -84.5
SANTO DOMINGO 138 0.99 137.5 -87.5
ESMERALDAS 138 0.99 137.5 -83.4
QUEVEDO 138 1 138 -87.5
PORTOVIEJO 138 0.98 136.2 -89.3
PASCUALES 138 1 138 -89.4
SALITRAL 138 0.98 136.4 -86.7
Este software también nos suministra las perdidas presentes en las líneas, el nivel
recomendado se encuentra entre un 4%, en la tabla 3.5 nos muestra las perdidas activas en las
líneas de 230 KV y 138 KV ya que son estas las que nos causa problemas en el aspecto
económico.
7
TABLA #3.5
Sistema Nacional Interconectado
Pérdidas en las líneas de transmisión
LINEA DE TRANSMISIÓN MW % PERDIDAS
Santo Domingo - Santo Domingo 0 0.0
Esmeraldas - Santo Domingo 0.75 0.96
Quito - Ambato 1.96 1.8
Santo Domingo - Quevedo 0.19 0.06
Quevedo - Quevedo 0 0.0
Santo Domingo - Quito 0.23 0.15
Quevedo - Pascuales 1.48 1.24
Paute - Pascuales 7.09 4.92
Portoviejo - Quevedo 0.61 0.32
Ambato - Paute 6.53 3.15
Pascuales - Salitral 2.73 1.59
Pascuales - Pascuales 0 0.0
PERDIDAS TOTALES 21.57 14.19
4. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA A DEMANDA MÍNIMA
El siguiente análisis del sistema consiste al 50% de la carga total, se colocaron capacitores
shunt para mantener el nivel de voltaje en el rango recomendado, lo colocamos en las
siguientes barras:
Ambato (Amb 230)
Portoviejo (Prt 138)
El gráfico 4.1 muestra el sistema de potencia a 50% de la carga máxima así como la ubicación
de los capacitores shunt
Las características de estos capacitores se detallan en la tabla 4.1, se ajustó de tal manera que
en la barra donde se colocaron mantenga el nivel de voltaje entre 0.95 – 1.05 pu
TABLA #4.1
Sistema Nacional Interconectado
Datos de la capacidad de los capacitores
NOMBRE DE BARRA Capacidad (MVAR)
Ambato 100
Portoviejo 49
Con estas consideraciones simulamos nuestro sistema, la tabla 3.2 nos muestra los
correspondientes valores de carga a demanda máxima
8
TABLA #4.2
Sistema Nacional Interconectado
Datos de carga a demanda mínima conectadas a las barras
NOMBRE DE BARRA
VOLTAJE (KV)
CARGA (MW) FACTOR DE POTENCIA
QUITO 230 338 0.95
PASCUALES 230 156.6 0.95
PAUTE 230 96.1 0.95
AMBATO 230 106.3 0.95
SANTO DOMINGO 138 30.5 0.95
ESMERALDAS 138 30.5 0.95
QUEVEDO 138 35.6 0.95
PORTOVIEJO 138 86.5 0.95
PASCUALES 138 245.3 0.95
SALITRAL 138 162.7 0.95
TOTAL 1296.69
Ajustamos los datos de generación ya que el sistema presentaba muchas pérdidas, estos
valores se detallan en la tabla 3.3
TABLA #4.3
Sistema Nacional Interconectado
Datos de generación de Subestaciones
NOMBRE DE SUBESTACION MW (antes) MW (después)
ESMERALDAS 120 66
PORTOVIEJO 100 55
QUITO 350 33.1
AMBATO 300 300
PAUTE 1200 660
SALITRAL 480 264
TOTAL 2550 1378.1
Como se colocaron capacitores para mejorar el nivel el nivel de voltaje en las barras, estos
valores de voltaje se detallan en la tabla 4.4.
9
TABLA #4.4
Sistema Nacional Interconectado
Nivel de voltaje presente en las barras
BARRA KV VOLTIOS p.u. VOLTIOS
(KV) ANGULO (grados)
QUITO 230 1 230 -89.5
SANTO DOMINGO 230 1.03 236.7 -89.2
QUEVEDO 230 1 230 -88.4
PASCUALES 230 1.04 239.6 -86.2
PAUTE 230 0.97 224.9 -76.3
AMBATO 230 1.01 234.1 -84.5
SANTO DOMINGO 138 0.99 137.5 -88.6
ESMERALDAS 138 0.99 137.5 -86.5
QUEVEDO 138 1 138 -88.6
PORTOVIEJO 138 1.01 140.5 -90.2
PASCUALES 138 1 138 -89.6
SALITRAL 138 0.99 137.2 -88.1
Este software también nos suministra las perdidas presentes en las líneas, el nivel
recomendado se encuentra entre un 4%, en la tabla 4.5 nos muestra las perdidas activas en las
líneas de 230 KV y 138 KV ya que son estas las que nos causa problemas en el aspecto
económico. TABLA #4.5
Sistema Nacional Interconectado
Pérdidas en las líneas de transmisión
LINEA DE TRANSMISIÓN MW % PERDIDAS
Santo Domingo - Santo Domingo 0 0.0
Esmeraldas - Santo Domingo 0.23 0.01
Quito - Ambato 1.92 1.21
Santo Domingo - Quevedo 0.17 0.91
Quevedo - Quevedo 0 0.0
Santo Domingo - Quito 0.19 0.44
Quevedo - Pascuales 0.85 0.21
Paute - Pascuales 2.47 1.23
Portoviejo - Quevedo 0.52 0.03
Ambato - Paute 1.43 3.11
Pascuales - Salitral 0.82 0.64
Pascuales - Pascuales 0 0.0
PERDIDAS TOTALES 8.6 7.79
10
5. ANÁLISIS DE FALLA EN EL SISTEMA DE POTENCIA
Para nuestro caso analizaremos una falla trifásica en cada una de las 12 barras presentes en el
sistema, para ello necesitamos determinar la matriz de cortocircuito con ello nos permitirá
encontrar el nivel de corriente presente en esa barra y de esta manera tener una noción que
tipo de protección se debe colocar para de esta manera proteger el equipo que se vaya a
instalar en esa barra.
Para determinar esta matriz procederemos a redibujar el sistema colocando las respectivas
impedancias que poseen cada uno de los elementos que conforman el sistema.
Una vez determinada estas impedancias procedemos a encontrar los valores de voltaje cuando
ocurre la falla, nos basamos en la ley de ohm donde:
[ ] [ ][ ]
[ ]= matriz de voltaje de todas las barras
[ ]= matriz impedancia
[ ] Matriz de corrientes
Tendremos que determinar la matriz impedancia para cada caso, es decir cuando ocurre la
falla en la barra, para ellos inyectamos una fuente de corriente de valor 1 pu en la barra a
analizar.
Hacemos los pasos antes mencionados en cada una de las barras de esta manera obtendremos
la matriz cortocircuito que nos permitirá determinar la corriente de falla en pu, para obtener el
valor en amperios tendremos que sacar la corriente base en la barra donde ocurre la falla.
Utilizaremos el método de las mallas para determinar el valor de voltaje en las barras cuando
ocurre la falla, el gráfico 5.1 muestra el diagrama unifilar de nuestro sistema de potencia
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 1
El gráfico 5.2 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[ ]
11
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes en las barras con respecto a la
referencia:
( )( )
( )( )
( )( )
( )( )
( )( )
( )
( )
( )
( )( )
( )
( )( )
( )
12
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 2
El gráfico 5.3 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
0.072
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes en las barras con respecto a la
referencia:
( ) ( )( )
( )( )
( )( )
( )( )
( )( )
( )
( )
( )
13
( )( )
( )
( )( )
( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 3
El gráfico 5.4 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes en las barras con respecto a la
referencia:
( ) ( )( )
( )( )
( )( )
14
( )( )
( )
( )
( )
( )( )
( )
( )( )
( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 4
El gráfico 5.5 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
15
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes en las barras con respecto a la
referencia:
( ) ( )( )
( )( )
( )( )
( )
( )
( )
( )( )
( )
( )( )
( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 5
El gráfico 5.6 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
16
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes en las barras con respecto a la
referencia:
( ) ( )( )
( )( )
( )
( )
( )
( )( )
( )
( )( )
( )
17
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 6
El gráfico 5.7 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes en las barras con respecto a la
referencia:
( )( )
( )
( )
( )
18
( )( )
( )
( )( )
( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 7
El gráfico 5.8 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes de cada barra con respecto a la
referencia:
19
(( )( )
)
(
) ( )
( )( )
( )( )
(
) ( )
(
) ( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 8
El gráfico 5.9 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
20
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes de cada barra con respecto a la
referencia:
(
) ( )
( )( )
( )( )
(
) ( )
(
) ( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 9
El gráfico 5.10 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
21
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes de cada barra con respecto a la
referencia:
(( )( )
)
(
) ( )
(
) ( )
(
) ( )
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 10
El gráfico 5.11 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
[
]
22
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes de cada barra con respecto a la
referencia:
V1=
V2=
V3=
V4=
V5=
V6=
V7=
V8=
V9=
V10 ( ( )
) ( ) pu
V11= (
) ( ) pu
V12= (
) ( ) pu
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 11
El gráfico 5.12 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
[
]
23
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes de cada barra con respecto a la
referencia:
V1=
V2=
V3=
V4=
V5=
V6=
V7=
V8=
V9=
V10= pu
V11= pu
V12= (
) ( ) pu
INYECTANDO FUENTE DE CORRIENTE DE 1 PU EN BARRA 12
El gráfico 5.13 muestra el diagrama unifilar una vez inyectado la fuente de corriente
Planteando las ecuaciones de malla nos quedan las siguientes matrices:
24
[
]
[
]
Resolviendo nos queda que las corrientes de malla son las siguientes:
Una vez calculado las corrientes procedemos a encontrar los voltajes de cada barra con respecto a la
referencia:
V1=
V2=
V3=
V4=
V5=
V6=
V7=
V8=
V9=
V10= pu
V11= pu
V12= ( ( )
) ( ) pu
25
6. CÁLCULO DE CORRIENTES DE FALLA TRIFÁSICA
En los sistemas de potencia se produce una corriente de cortocircuito cuando entran en
contacto dos elementos estos pueden ser conductores de distintas fases o con la misma tierra
el cual produce corrientes de gran magnitud que están entre 4 a 20 veces la corriente nominal
del sistema.
Para nuestro caso analizaremos cuando ocurre una falla trifásica, es decir cuando se ponen en
contacto las 3 fases en un mismo punto.
Para determinar esta corriente nos valemos de la siguiente fórmula:
Donde:
Es el voltaje de pre-falla que tiene un valos de 1.0 p.u.
Es la impedancia que ve dicha barra en el momento de la falla.
Para determinar las corrientes de falla en amperios en cada una de las barras tenemos que
determinar las correspondientes corrientes bases, de esta manera tenemos que:
=
√ ( ) [ ]
=
√ ( ) [ ]
Con los cálculos ya realizados anteriormente nos permitirá determinar estas
corrientes, a continuación detallamos el valor de estas corrientes en por unidad y en
amperios
BARRA 1 (230 KV)
[ ]
BARRA 2(230 KV)
[ ]
26
BARRA 3 (230 KV)
[ ]
BARRA 4 (230 KV)
[ ]
BARRA 5 (230 KV)
[ ]
BARRA 6 (230 KV)
[ ]
BARRA 7(138 KV)
[ ]
BARRA 8 (138 KV)
[ ]
BARRA 9 (138 KV)
[ ]
27
BARRA 10 (138 KV)
[ ]
BARRA 11 (138 KV)
[ ]
BARRA 12 (138 KV)
[ ]
7. ANÁLISIS DE CORRIENTE DE FALLA DE UNA FASE A TIERRA
Para realizar el análisis de falla de una fase a tierra, utilizamos al simulador POWER
WORLD, el cual nos entrega los valores simulados de las respectivas corrientes de
falla con respecto a cada una de las barras del sistema. A continuación tenemos
los valores respectivos que nos entrega el simulador:
BARRA 1:
[ ]
BARRA 2:
[ ]
BARRA 3:
[ ]
BARRA 4:
[ ]
28
BARRA 5:
[ ]
BARRA 6:
[ ]
BARRA 7:
[ ]
BARRA 8:
[ ]
BARRA 9:
[ ]
BARRA 10:
[ ]
BARRA 11:
[ ]
BARRA 12:
[ ]
8. CÁLCULO DE CORRIENTES MOMENTÁNEAS La corriente momentánea corresponde al valor efectivo de la corriente de cortocircuito generada en el primer ciclo después de ocurrida la falla.
Como ya hemos calculado las corrientes de fallas trifásicas procedemos a calcular las
corrientes momentáneas de cada barra para lo cual debemos saber:
29
TABLA #7.1
Sistema Nacional Interconectado
Constantes para corrientes de momentáneas
m Voltaje de la barra
1.6 > 15 KV
1.5 4 KV – 15 KV
1.25 < 4KV
Como nuestro sistema de potencia tiene barras conectadas a más de 15KV el valor de la
constante m que utilizamos es de 1.6
La fórmula para calcular la I momentánea es la siguiente:
Entonces los cálculos de las corrientes momentáneas la detallamos a continuación:
BARRA 1
IM ( )( ) [ ]
BARRA 2
IM ( )( ) [ ]
BARRA 3
IM ( )( ) [ ]
BARRA 4
IM ( )( ) [ ]
BARRA 5
IM ( )( ) [ ]
BARRA 6
IM ( )( ) [ ]
BARRA 7
IM ( )( ) [ ]
30
BARRA 8
IM ( )( ) [ ]
BARRA 9
IM ( )( ) [ ]
BARRA 10
IM ( )( ) [ ]
BARRA 11
IM ( )( ) [ ]
BARRA 12
IM ( )( ) [ ]
9. CÁLCULO DE CORRIENTES DE INTERRUPCIÓN
Una vez que hemos realizado el cálculo de las corrientes de fallas trifásicas podemos encontrar
las corrientes de interrupción. Para esto debemos saber lo siguiente:
TABLA #8.1
Sistema Nacional Interconectado
Constantes para corrientes de interrupción
K Tiempo
1.4 2 s
1.2 3 s
1.1 5 s
1.0 > 8 s
Como el factor k depende del tiempo de interrupción del circuito, tomamos un tiempo de tres
segundos, correspondiendo a un factor de k igual a 1.2.
31
BARRA 1
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 2
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 3
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 4
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 5
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 6
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 7
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 8
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 9
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 10
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 11
Iin ( )( ) [ ]
BARRA 12
Iin ( )( ) [ ]
32
10. CONCLUSIONES
ANALISIS A DEMANDA MAXIMA
En este sistema funcionando a plena carga se daba sobrevoltages en las barras,
y también muchas pérdidas, por lo que se utilizo capacitores shunt para
disminuir las mismas.
Se utilizaron dos capacitores de 100 MVAR y 49 MVAR para poder aumentar el
voltaje en las diferentes barras, y así mismo disminuir las perdidas.
El voltaje máximo cuando se coloca los capacitores es de 1.04 pu en la barra de
la Sub estación eléctrica Pascuales.
La mayor pérdida se produce sobre la línea que va de Paute a Pascuales con un
valor de 4.92 KW
ANALISIS A DEMANDA MÍNIMA
El análisis a 50% de la carga máxima, el valor máximo de voltaje después de
haber colocado los capacitores se mantiene en 1.04 pu
La mayor pérdida se da en la línea que va de Ambato a Paute con un valor de
3.11 KW
ANALISIS DE CORRIENTES DE FALLA TRIFASICA
El máximo valor de corriente de falla trifásica se da en la barra 10 con un valor
de 38702 [A] y el valor mínimo se da en la barra 3 con un valor de 584 [A].
ANALISIS DE CORRIENTES DE FALLA DE UNA FASE A TIERRA
El máximo valor de corriente de falla de una fase a tierra se da en la barra 9 con
un valor de 3378 [A] y la corriente mínima se da en la barra 10 con un valor de
1106 [A]
ANALISIS DE CORRIENTES MOMENTÁNEAS
La corriente momentánea corresponde al valor efectivo de la corriente de
cortocircuito generada en el primer ciclo después de ocurrida la falla.
La corriente momentánea máxima se da en la barra 10 con un valor de 61293
[A] y la mínima se da en la barra 3 con un valor de 934 [A].
ANALISIS DE CORRIENTES DE INTERRUPCION
Esta corriente depende de una constante de acuerdo al tiempo de interrupción
del circuito, en el cual en este análisis tomamos un valor de 3 segundos.
La corriente de interrupción máxima del sistema se da en la barra 10 con un
valor de 54182 [A] y la mínima se da en la barra 3 con un valor de 817 [A].
33
11. RECOMENDACIONES Al momento de utilizar POWER WORLD se debe ingresar correctamente los valores de
los elementos a utilizar, para que el simulador nos muestre valores correctos del
sistema y del análisis.
Se debe tomar en cuenta que los voltajes en las barras del sistema debe estar en un
rango de 0.95 a 1.05 pu, para que el sistema funcione de manera normal y no con
sobrevoltage.
Para el sistema analizado se debe tener las protecciones respectivas que puedan
actuar cuando ocurra una falla, el cual pueda despejar la falla sin problemas.
No se debe colocar muchos bancos de capacitores, sino lo necesario para que el
sistema funcione de una manera correcta.
GRÁFICO #5.1
Diagrama Unifilar
Sistema Nacional Interconectado
RÁFICO #5.2
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 1
1
GRÁFICO #5.3
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 2
GRÁFICO #5.4
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 3
2
GRÁFICO #5.5
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 4
GRÁFICO #5.6
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 5
3
GRÁFICO #5.7
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 6
GRÁFICO #5.8
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 7
4
GRÁFICO #5.9
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 8
GRÁFICO #5.10
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 9
5
GRÁFICO #5.11
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 10
GRÁFICO #5.12
Sistema Nacional Interconectado
Diagrama Unifilar al inyectar fuente de corriente en barra 11