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Elementos de SEPPablo Alejandro Moreno FalconyQuito, Ecuadorpmorenof@est.ups.edu.ecAbstractEs muy importante tener sistemas de proteccin en los sistemas elctricos de potencia, y poder medir sus niveles de corriente y tensin a cada momento para as suministrar energa eficiente en el Ecuador, para lograr todo esto es necesaria la colocacin de varios compensadores en la line y que obviamente las generadoras estn funcionando de manera ptima, ya sea hidroelctricas, elicas, trmicas, entre otras. Palabras claveTransformadores; Potencia; Conecin; Compensadores; Dispositivos; Protecciones, Estabilizadores, Generadores, Frecuencia.I. INTRODUCCIONEste documento contiene informacin sobre varios elementos de potencia, as tambin de la numeracin de sus dispositivos de proteccin, contiene la cota de produccin ptima para la central hidroelctrica paute.II. transformadores de potenciaA. Transformadores de Corriente

Un transformador de corriente es aquel en el que el devanado primario se encuentra en serie con el circuito al cual se quiere medir la corriente, en el secundario se conecta los elementos de medicin, ya sea ampermetros, vatmetros entre otros, estos elementos deben tener una impedancia muy baja, para mantener al transformador en condiciones cercanas al cortocircuito [1].La relacin entre la corriente principal y la secundaria se la conoce como relacin de transformacin, en la Fig.1, se puede ver un circuito simplificado de un transformador de corriente[1].

Fig. 1. Circuito simplificado de un TC

Existen varios factores para la seleccin de transformadores de corriente, estos son:

Tipo de servicio Tipo de aislamiento

Condiciones de operacin

Corrientes nominales, primaria y secundaria

El factor de sobre carga

1) Conexiones de transformadores de corrienteDe acuerdo a las conexiones usadas en los circuitos trifsicos, los transformadores de corriente se pueden conectar en estrella y delta. La ms comn de estas es la conexin estrella, este tipo de conexin se puede ver en la Fig.2.[1].

Fig. 2. Conexin Estrella

La conexin en delta se puede observer en la Fig.3.

Fig. 3. Conexin en delta de un TC

Los transformadores de corriente constan de diferentes elementos en su parte constructiva, estos se pueden observar de mejor manera en la Fig.4.[1]

Fig. 3. Partes de un transformador de corriente

B. Transformadores de potencial

El transformador de potencial es un transformador de tensin en el que el circuito del primario se conecta en paralelo con el circuito del cual se desea conocer el voltaje. En el secundario se conectan los instrumentos correspondientes, por ejemplo voltmetro, vatmetro, medidor de energa[1].

En la Fig.4, se puede observar la representacin de un transformador de potencial.

Fig. 4. Representacin de un transformador de potencial

Las ventajas de un transformador de potencial son las mismas que las de un transformador de corriente, y estos son:

Aslan elctricamente los instrumentos del circuito primario

Dan mayor seguridad al personal

Ofrecen la posibilidad de normalizar los instrumentos de medicin

En la Fig. 5, se muestra el circuito equivalente de un TP tipo inductivo, a partir de este circuito se calculan las cadas de voltaje, que producen los errores, tanto en magnitud, como en ngulo de fase[1].

Fig. 5. Transformador de potencial inductivoIII. Cota ptima de pautePaute necesita para funcionar correctamente una cota o nivel de agua de aproximadamente 1985m sobre el nivel del mar.

IV. Static Var Compensator svc

Un SVC es un tipo de compensador esttico que puede presentar diseos muy diversos con elementos controlables similares.

A. Aplicaciones de los SVC

Entre las principales aplicaciones de los SVC se tiene: Aumento de la capacidad de energa y reduccin de las variaciones de tensin.

Aumento de la estabilidad de rgimen transitorio y mejor amortiguacin del sistema de transmisin de energa elctrica.

Equilibrio dinmico de la carga

Soporte de la tensin en rgimen permanente

Los tipos de SVC ms conocidos son:

Reactancia controlada por tiristores TCR

Consumidor conmutado por tiristores TSC

Reactancia conmutada por tiristores TSR

Condensador conmutado mecnicamente MSC

Los SVC se suelen colocar en 3 reas: Centros de carga importantes

Subestaciones Crticas

Puntos de alimentacin de grandes cargas[2]En la Fig.6, se pueden observar algunos tipos de static var compensators.

Fig. 6. Tipos de Static Var CompensatorsV. Sistemas de Transmisin de AC flexible FACTS

Los sistemas de transmisin AC flexible o FACTS tienen un gran rango de aplicaciones gracias a su buena controlabilidad mediante sistemas electrnicos de potencia[3].Los FACTS son utilizados para reducir costes y mejorar las lneas de distribucin y transporte de energa elctrica, adems de tener una gran flexibilidad para adaptarse a diferentes condiciones de trabajo.Las aplicaciones de los dispositivos FACTS son:

Control de flujo de potencia

Incremento de la capacidad de transmisin

Control de voltaje

Compensacin de energa reactiva

Mejoras de estabilidad

Condicionamiento de potencia

Mitigacin de flicker

Interconexin de generacin renovable y distribuidaLos FACTS adquieren cada vez ms importancia para introducir mejoras en los sistemas de distribucin[3].

VI. Unidad de medicion fasorialSe trata de un dispositivo que, mediante la aplicacin de una tecnologa generalizada en el campo de los satlites, ofrece nuevas posibilidades para la supervisin, proteccin, anlisis y control de los sistemas de distribucin de energa[4].Mediante este dispositivo se pueden medir fasores que se producen cuando en una red elctrica se produce una prdida importante de sincronizacin con el resto del sistema, lo que puede ocurrir que la red deje de ser estable y que haya un corte[5].

En el pasado era imposible que los ingenieros especialistas en redes supervisaran en tiempo real los ngulos relativos de fase de todas las tensiones e intensidades de la red[4].

En la Fig.7, se ve el diagrama de bloques de la unidad PMU.

Fig. 7. Diagrama de bloques de la unidad PMU de medicin de fasores

VII. Protecciones de sepEn SEP existen varios elementos de proteccin, cuyas numeraciones se presentan a continuacin:

1 Elemento principal 2 Rel de cierre o arranque temporizado 3 Rel de comprobacin o de bloqueo 4 Contacto principal 5 Dispositivo de parada

6 Interruptor de arranque 7 Interruptor de nodo

8 Dispositivo de desconexin de energa de control 9 Dispositivo de inversin 10 Conmutador de secuencia 11 Reservado para aplicaciones futuras. 12 Dispositivo de exceso de velocidad 13 Dispositivo de velocidad sncrona 14 Dispositivo de falta de velocidad 15 Dispositivo regulador de velocidad o frecuencia 16 Dispositivo de comunicacin de datos 17 Conmutador para puentear el campo serie 18 Dispositivo de aceleracin o deceleracin

19 Contactos de transicin de arranque a marcha normal 20 Vlvula maniobrada elctricamente 21 Rel de Distancia

22 Interruptor igualador 23 Dispositivo de Control de Temperatura

24 Sobre excitacin. 25 Dispositivo de sincronizacin o puesta en paralelo 26 Dispositivo trmico 27 Rel Baja tensin

28 Detector de llama 29 Contactor de aislamiento o Switch

30 Rel Anunciador

31 Dispositivo de excitacin separada

32 Rel de potencia direccional

33 Conmutador de posicin 34 Conmutador de secuencia movido a motor 35 Dispositivo de cortocircuito de las escobillas o anillos rozantes 36 Equipo de polarizacin de voltaje 37 Rel de baja intensidad o baja potencia 38 Dispositivo trmico de cojinetes 39 Detector de condiciones mecnicas 40 Rel de campo 41Interruptor del circuito de campo 42 Interruptor de marcha 43 Dispositivo de transferencia 44 Rel de secuencia de arranque del grupo 45 Detector de condiciones atmosfricas 46 Rel de intensidad para equilibrio o inversin de fases Rel de tensin para secuencia de fase 48 Rel de secuencia incompleta

49 Rel trmico para mquina, aparato o transformador 50 Rel instantneo de sobre intensidad o de velocidad de aumento de intensidad

51 Rel de sobre intensidad temporizado 52 Interruptor de CA

53 Rel de la excitatriz o del generador de CC

54 Reservado para aplicaciones futuras 55 Rel de factor de potencia 56 Rel de aplicacin del campo 57 Dispositivo de cortocircuito o de puesta a tierra

58 Rel de fallo de rectificador de potencia 59 Rel de sobretensin 60 Rel de equilibrio de tensin 61 Rel de parada o apertura temporizada 62 Reservado para aplicaciones futuras 63 Rel de presin de gas, lquido o vaco 64 Rel de proteccin de tierra 65 Regulador mecnico 66 Rel de pasos 67 Rel direccional de sobre intensidad de CA 68 Rel de bloqueo 69 Dispositivo de supervisin y control 70 Restato 71 Rel de nivel lquido o gaseoso 72 Interruptor de CC 73 Contactor de resistencia de carga 74 Rel de alarma 75 Mecanismo de cambio de posicin 76 Rel de sobre intensidad de CC 77 Transmisor de impulsos 78 Rel de medio de ngulo de desfase o de proteccin de salida de paralelo 79 Rel de reenganche de CA 80 Rel de flujo lquido o gaseoso 81 Rel de frecuencia 82 Rel de reenganche de CC 83 Rel de seleccin o transferencia del control automtico 84 Mecanismo de accionamiento 85 Rel receptor de ondas portadoras o hilo piloto 86 Rel de enclavamiento 87 Rel de proteccin diferencial 88 Motor o grupo motor generador auxiliar 89 Desconectador de lnea 90 Dispositivo de regulacin 91 Rel direccional de tensin 92 Rel direccional de tensin y potencia 93 Contador de cambio de campo 94 Rel de disparo o disparo libre 95 Reservado para aplicaciones especiales. 96 Reservado para aplicaciones especiales. 97 Reservado para aplicaciones especiales. 98 Reservado para aplicaciones especiales. 99 Reservado para aplicaciones especiales[6].VIII. Governor

Para evitar variaciones de frecuencia se provee de reguladores de velocidad que actan sobre las vlvulas de admisin cuando la velocidad de la turbina se aparte de la velocidad del variador.

Los dispositivos de velocidad o governor, son dispositivos individuales instalados en cada turbina, se encargan de regular la velocidad del dispositivo que controlan[7]. IX. Control Automatico de tensin avr

La funcin del AVR es mantener la tensin en terminales del generador en un nivel especificado, en la Fig.8, se muestra su diagrama esquemtico.

Fig. 7. Diagrama funcional del AVR

El aumento de la potencia reactiva generada, se refleja en una cada de tensin en terminales, la cual es rectificada y se compara con una seal de referencia, la seal de error una vez aumentada es aplicada al sistema de excitacin, aumentando as la tensin de excitacin, aumentando la corriente de campo y consecuentemente la fuerza electromotriz del generador.En la Fig.8 se puede observar el diagrama de bloques de un AVR[8].

Fig. 7. Diagrama de bloques del AVR compensado

X. Estabilizador de sistemas de potencia PSS

El PSS tiene como objetivo cambiar la referencia de tensin de excitacin en el AVR, para provocar un cambio en la frecuencia elctrica, tal que la potencia acelerante en el eje de la mquina sea cero y no aparezcan oscilaciones de potencia, esto lo hace entregando una seal de tensin al AVR.El objetivo de estos estabilizadores es mejorar el amortiguamiento de oscilaciones electromagnticas para determinadas frecuencias, en uno o ms puntos del sistema[9].XI. Bibliografia

[1]E. Harper, Proteccin de instalaciones elctricas industriales y comerciales. Editorial Limusa, 2002, p. 520.[2]ABB AB, SVC STATIC VAR COMPENSATOR ABB, ABB, SE-721 64 Vsters,SWEDEN, p. 16, Nov-2010.

[3]Aplicacin de FACTS en el Sistema Elctrico Chileno, Santiago, 2007.

[4]ABB AB, 58-61 M800 - SPA.pdf, SE-721 64 Vsters,SWEDEN, p. 4, Jan-2001.

[5]Unidades PMU Supervisin de las redes elctricas: un nuevo enfoque. .

[6]POWER SYSTEMS PROTECTIONS AND RELAYING. [Online]. Available: http://www.ece.uidaho.edu/ee/power/ECE525/Lectures/L9/RelayDeviceNumbers.pdf.

[7]Manual prctico de electricidad para ingenieros. Reverte, 1984.

[8]J. C. Aladro, Anlisis de sistemas de energa elctrica. Universidad de Oviedo, 2002, p. 427.

[9]M. P. Donsin, Anlisis de la estabilidad transitoria de sistemas de potencia. Universidade de Santiago de Compostela, 1993, p. 270.