tesis análisis de estabilidad

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  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    “ANÁLISIS DE ESTABILIDADTRANSITORIA Y DE TENSIÓN EN ELSISTEMA ELÉCTRICO ILO 1, ILO 3 Y

    MILLSITE EN 138kV DE SPCC”

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

    FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

    Código CTI :04030102: Modelamiento y simulación de sistemas energéticos.

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    AA SS EE SS OO R R

    IINNGG.. HHÉÉCCTTOOR R MMAAR R IIOO TTOOR R R R EESS MMAAR R AAVVÍÍ..

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    DDEEDDIICCAATTOOR R IIAA

    A mis padres por el apoyo que me brindaron y

    por ser mis guías en todo momento.

    A mis hermanos por el apoyo que me brindaronen todo momento.

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    I N D I C E

    CARÁTULA

    ASESOR ............................................................................................................

    DEDICATORIA ................................................................................................

    ÍNDICE ..............................................................................................................

    RESUMEN ........................................................................................................

    INTRODUCCIÓN .............................................................................................

    I

    II

    III

    VIII

    1CAPÍTULO I

    PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO.

    1.1. Planteamiento y formulación del problema ................................................

    1.2. Formulación del problema ..........................................................................

    1.3. Formulación de variables ............................................................................

    3

    6

    7

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    1.7. Formulación de hipótesis ............................................................................

    1.8. Metodologia de trabajo ...............................................................................

    21

    22

    CAPÍTULO II

    ANÁLISIS DEL SISTEMA ELÉCTRICO2.1. Análisis del flujo de Potencia.......................................................................

    2.1.1. Modelo de los elementos de un sistema eléctrico de potencia .........

    2.1.2. Forma general de las ecuaciones ......................................................

    2.1.3. Formulación de las ecuaciones por el método de Gauss-Seidel .......

    2.1.4. Formulación de las ecuaciones por el método de Newton Raphson .

    2.1.5. Escenario de análisis .........................................................................

    2.1.6. Resultados del flujo de potencia .......................................................

    2.1.6.1. Caso I: Operación normal del sistema ..............................

    2 1 6 2 Caso II: Contingencia I

    25

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    CAPÍTULO III

    ESTABILIDAD DE UN SISTEMA ELÉCTRICO DE

    POTENCIA.

    3.1. El problema de la estabilidad en sistemas eléctricos de potencia ...............

    3.1.1. Antecedentes de estudios en el área de la estabilidad de voltaje ......

    3.1.2. Naturaleza del fenómeno de la estabilidad de voltaje .......................

    3.1.2.1. El colapso de voltaje ..........................................................

    3.1.2.2. Medidas de control .............................................................

    3.2. Conceptos básicos para realizar un estudio de estabilidad de voltaje .........

    3.2.1. Definiciones ......................................................................................

    3.2.2. Fundamentos .....................................................................................

    3.2.2.1. Restricciones en la transferencia de potencia ....................

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    4.1.2. Metodología para los estudios de estabilidad transitoria ..................

    4.1.3. Criterios para los estudios de estabilidad transitoria…. ...................

    4.1.4. Análisis de la estabilidad transitoria .................................................

    4.1.4.1. Sin considerar el proyecto ....................................................

    4.1.4.2. Considerando el proyecto .....................................................

    4.1.4.3. Conclusión ............................................................................

    4.2. Análisis de estabilidad de tensión ...............................................................

    4.2.1. Objetivo ............................................................................................4.2.1. Metodología y criterios .....................................................................

    4.2.3. Análisis de estabilidad de tensión – 2014 .........................................

    4.2.3.1. Sin considerar el proyecto en la subestación ILO3 138 kV .

    4.2.3.2. Considerando el proyecto en la subestación ILO3 138 kV ..

    4.2.3.2. Conclusión ............................................................................

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    ANEXO Nº 06: Análisis de Estabilidad Transitoria.

    ANEXO Nº 07: Análisis de Estabilidad de Tensión.

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    R R EE SS UU MM EE NN La compañía minera Southern Perú Copper Corporation (SPCC), viene

    desarrollando diversos proyectos e incrementos de producción de sus unidades

    operativas de Ilo, Toquepala y Cuajone e incrementará su demanda alrededor de

    108,5 MW para el año 2015. Como parte de los estudios necesarios para obtener

    la conformidad de la puesta en servicio del proyecto, se debe presentar al COES el

    estudio de Operatividad, donde se demuestre que la puesta en servicio de lasnuevas instalaciones no presente un efecto negativo sobre la operación del

    Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN).

    Acorde con el desarrollo requerido por el proyecto, la compañía SPCC se

    encuentra elaborando estudios electromecánicos y civiles, requeridos al sistema,

    para la interconexión de estas subestaciones, mediante una línea doble circuito

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    II NN TT R R OO DD UU CC CC II ÓÓ NN

    La presente tesis tiene por objetivo realizar el estudio de Análisis de Estabilidad

    Transitoria y de Tensión para el sistema proyectado de la compañía minera

    Southern Perú Copper Corporation (SPCC), interconectado al SEIN, debido al

    incremento de carga, este proyecto entrará en servicio el año 2015 y es por ello

    que se analizará el impacto del proyecto sobre el Sistema Eléctrico Interconectado

    Nacional (SEIN) en la zona de influencia.

    En este estudio se va a analizar el efecto de carga frente al resto del sistema

    circundante del SEIN, de tal manera que la nueva instalación prevista no deteriore

    la confiabilidad de operación del sistema eléctrico de Southern Perú Copper

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    En el capítulo IV se hace un análisis de Estabilidad Transitoria y de tensión de la

    compañía minera Southern Perú Copper Corporation.

    Finalmente en los respectivos anexos se muestran en detalle las simulaciones en

    condiciones de avenida considerando además condiciones de máxima y mínima

    demanda., así los respectivos análisis de estabilidad transitoria y de Tensión.

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    CAPÍTULO I

    PLANTEMIENTO DEL ESTUDIO

    1.1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

    La Compañía Minera SOUTHERN PERU COPPER CORPORATION

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    producción de energía de la Central Térmica Ilo 2 al anillo existente de 138

    kV de SPCC.

    Figura Nº 1: Sistema Actual de SPCC

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    En el análisis de sistemas de potencia de la red de SPCC realizadas con los

    proyectos de expansión previsto se determinó la necesidad de la

    construcción de una nueva subestación Ilo 3 de 220/138kV, la cual inyectará

    energía del SEIN en 220 kV a la línea existente Ilo1-MillSite a través de dos

    autotransformadores de 2x200 MVA. La inyección de energía desde la S.E.

    Ilo 3 requiere que se repotencie la línea de transmisión Millsite – Ilo 1 (LT-

    1385) y se reevalúe la capacidad de la línea de transmisión MillSite-Push

    Back-Botiflaca (LT-1386), con la finalidad de proporcionar una informaciónasertiva al COES.

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    tener un comportamiento adecuado ante la operación de las centrales nuevas

    a implementarse en el corto plazo como la Central Térmica Ilo Reserva Fría

    de 400 MW en el 2013 y la Central Solar Panamericana de 20 MW que

    ingresa el 2012.

    Por lo tanto en la presente tesis se va a analizar el efecto de la incorporación

    de la S.E. Ilo 3 en 138 kV para formar el sistema eléctrico Ilo1, Ilo3 y

    Millsite en 138 kV debido al incremento de carga de la compañía minera

    Southern Perú Copper Corporation (SPCC) frente al resto del sistemacircundante del SEIN, de tal manera que la nueva instalación prevista (S.E.

    Ilo 3) no deteriore la confiabilidad de operación del sistema eléctrico de

    potencia de SPCC.

    1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

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    2. ¿Cómo determinar las corrientes de cortocircuito del sistema eléctrico

    Ilo1, Ilo3 y Millsite en 138 kV debido al incremento de carga de la

    compañía minera Southern Perú Copper Corporation (SPCC) ante las

    diferentes fallas que puedan ocurrir?.

    1.3. FORMULACIÓN DE VARIABLES.

    Las respectivas variables para realizar el presente estudio serán:

    Variable independiente.

    Análisis de estabilidad transitoria y de tensión.

    Variable dependiente.

    Incremento de carga en la compañía minera Southern Perú Copper

    Corporation (SPCC).

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    Por lo tanto la justificación a la presente tesis es práctica porque se realizará

    el análisis de estabilidad transitoria y de tensión en las subestaciones de

    potencia Ilo 1, Ilo 3 y Millsite en 138 kV, todo ello con la finalidad de

    garantizar la operación, control y un adecuado suministro de energía

    eléctrica a sus respectivas instalaciones con los criterios de estándares de

    calidad de acuerdo a las normas de calidad vigente.

    1.5. OBJETIVOS.Los objetivos planteados para el desarrollo de la presente tesis serán:

    1.5.1 OBJETIVO GENERAL.

    Realizar el análisis de estabilidad transitoria y de tensión en el sistema

    eléctrico Ilo1, Ilo3 y Millsite en 138 kV debido al incremento de carga

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    Determinar mediante simulación las corrientes de cortocircuito

    debido a las posibles fallas en el sistema eléctrico Ilo1, Ilo3 y

    Millsite en 138 kV ante al incremento de carga de la compañía

    minera Southern Perú Copper Corporation (SPCC).

    1.6. MARCO TEÓRICO.

    La estabilidad de un sistema interconectado de potencia es su capacidad

    para regresar a la operación normal o estable después de haber sido

    sometido a alguna forma de perturbación.

    La dinámica de un sistema eléctrico de potencia se caracteriza por los rasgos

    básicos que se mencionan a continuación:

    1 La interconexión síncrona muestra el comportamiento típico de que

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    Los problemas de estabilidad del sistema de potencia se clasifican en tres

    tipos básicos: estado estable, estado dinámico y estado transitorio.

    El estudio de estabilidad en estado estable está básicamente relacionado con

    la determinación del límite superior de las cargas de la máquina antes de

    perder el sincronismo, siempre que la carga se aumente en forma gradual.

    Se dice que el sistema es dinámicamente estable si las oscilaciones no

    adquieren más que cierta amplitud y disminuyen con rapidez (es decir, el

    sistema está bien amortiguado). Si un sistema dinámicamente inestable, laamplitud de oscilación es grande y persiste durante largo tiempo (es decir, el

    sistema es subamortiguado). Esta clase de comportamiento de inestabilidad

    constituye una amenaza seria para la seguridad del sistema y ocasiona

    condiciones de operación muy difíciles.

    Se debe hacer un estudio del sistema dinámico durante 5 a 10 s y a veces

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    Durante una falla, la potencia eléctrica procedente de los generadores

    cercanos se reduce en forma drástica, mientras que apenas si se ve afectada

    la potencia proveniente de generadores remotos. El sistema puede ser

    estable aun con una falla sostenida, mientras que otros sistemas sólo son

    estables si la falla se elimina con la rapidez suficiente. El que el sistema sea

    estable al suceder una falla no sólo depende del sistema mismo, sino

    también del tipo de falla, lugar de la falla, de la rapidez y el método de su

    eliminación, es decir, si se elimina por la abertura sucesiva de dos o másdisyuntores y de si la línea con falla se vuelve a cerrar o no.

    El límite de estabilidad transitoria es menor que el límite de estado estable,

    pero diferencia de este último, puede presentar diferentes valores que

    dependen de la naturaleza, lugar y magnitud de la perturbación.

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    1.6.1. DINÁMICA DE UNA MÁQUINA SÍNCRONA.

    La energía cinética del rotor de una máquina síncrona es:

    = 12 ∗ 10−6 Donde:

    J : Momento de inercia del rotor en kg-m2.

    sm : Velocidad síncrona en rad (mecánicos)/s.

    = Velocidad del rotor en rad (eléctricos)/s.

    P : Número de polos de la máquina.

    = 12 (2) 10−6

    = 12 Donde: = 10−6

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    = 8, MJ-s/grados eléctricosTambién M se le llama constante de inercia.

    Al tomar G como base, la constante de inercia en por unidad es:

    = , s2/rad eléctricos (ec. 2) = 8, s2/grados eléctricos

    La constante de inercia H tiene un valor o intervalo de valores

    característicos para cada clase de máquina.

    1.6.2. LA ECUACIÓN DE OSCILACIÓN.

    El par o momento de torsión, la velocidad y el flujo de potencias

    mecánica y eléctrica de una máquina síncrona, se suponen que se

    pueden despreciar las pérdidas por fricción, resistencia al avance del

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    Te : par electromagnético desarrollado en Nm; adquiere un valor

    negativo para una máquina en motorización.

    Mientras el motor tenga la dinámica descrita en la ecuación (3), el

    rotor cambia de velocidad en una magnitud insignificante durante el

    periodo que interese (1s). En consecuencia la ecuación (3) se puede

    convertir en su forma más adecuada para la potencia si se supone que

    la velocidad del rotor permanece constante en la velocidad síncrona( sm). Ambos lados de la ecuación (3) se multiplican porsm, para

    poder escribir:

    10−6 = MW (ec. 4)Donde:

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    Es más conveniente medir la posición angular del rotor con respecto a

    un marco de referencia en rotación síncrona. Sea:

    = , (ec. 6); desplazamiento angular del rotor respectoal marco de referencia en rotación síncrona (es lo que se llama ángulo

    de par / ángulo de potencia).

    De la ecuación (6) se tiene:

    = (ec. 7)Por consiguiente, la ecuación (5) se puede escribir en función de

    como:

    = MW (ec. 8)Si M se define como en la ecuación (1), puede escribirse como:

    = MW (ec. 9)

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Esta hipótesis causa resultados pesimistas en el análisis de estabilidad

    transitoria; el amortiguamiento ayuda a estabilizar el sistema. La

    potencia eléctrica Pe depende del seno del ángulo, la ecuación de

    oscilación es una ecuación diferencial no lineal de segundo orden.

    1.6.3. ECUACIÓN DE ÁNGULO DE POTENCIA.

    Para resolver la ecuación de oscilación (ec. 10) se suelen hacer ciertas

    hipótesis de simplificación. Éstas son:1. La entrada de potencia mecánica a la máquina (Pm) permanece

    constante durante el periodo del transitorio electromagnético.

    Significa que se hace caso omiso al efecto del circuito de control

    que gobierna la turbina porque es mucho más lento que la

    velocidad del transitorio. Esta hipótesis lleva a un resultado

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    Para resolver la ecuación de oscilación, es necesario determinar la

    dependencia de la salida de potencia eléctrica (Pe) respecto al ángulo

    del rotor.

    1.6.4. ESTABILIDAD EN ESTADO ESTABLE.

    El límite de estabilidad en estado estable para determinado circuito de

    un sistema eléctrico de potencia se define como la potencia máxima

    que se puede transmitir al extremo receptor sin pérdida delsincronismo.

    Se tiene el sistema simple de la figura cuya dinámica se describe con

    las ecuaciones:

    = MW (ec. 8)

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    pequeño incremento P en la potencia eléctrica con la entrada del

    primotor fija en Pm (la respuesta del gobernador es lenta en

    comparación con la rapidez de la dinámica de la energía), que hace

    que cambie el ángulo de par a (0 + ). Si se linealiza respecto al punto de operación Q0 (Pe0,0) se puede escribir que:

    ∆ = () ∆

    Las excursiones de se describen entonces por:

    ∆ = +∆ = ∆ es decir

    ∆ + ∆ = 0

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Siempre que / sea positiva, las raíces son puramenteimaginarias y conjugadas y el comportamiento del sistema es

    oscilatorio en torno a 0. La resistencia de línea y los devanados

    amortiguadores de la máquina, que no se han tenido en cuenta en el

    modelado anterior; hacen que las oscilaciones del sistema decaigan.

    En consecuencia, el sistema es estable frente a un pequeño incremento

    de potencia, siempre y cuando:

    > 0 Cuando / es negativa, las raíces son reales, una positiva y laotra negativa pero de igual magnitud. En consecuencia, el ángulo del

    par aumenta sin límite cuando sucede un pequeño incremento de

    potencia (perturbación) y rápidamente se pierde el sincronismo. Así,

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    y se describe con á = || | | Si el sistema está operando por debajo del límite de condición de

    estabilidad fija, puede continuar oscilando durante largo tiempo si el

    amortiguamiento es bajo. Las oscilaciones persistentes son unaamenaza para la seguridad del sistema. El estudio del

    amortiguamiento del sistema es el estudio de su estabilidad dinámica.

    El procedimiento anterior también se aplica para sistemas complejos

    donde también se tienen en cuenta la acción del gobernador y el

    control de excitación. La ecuación diferencial que los describe se

    linealiza alrededor del punto de operación. Entonces se determina la

    condición para la estabilidad de estado estable a partir de la ecuación

    característica correspondiente (cuyo orden ahora es mayor que dos).

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    el cual intervienen integrales elípticas. Para una perturbación pequeña

    se puede linealizar la ecuación y llegar al concepto de estabilidad de

    estado estable donde se pudiera establecer un criterio único de

    estabilidad > 0.El método práctico para atacar el problema de estabilidad transitoriaes, hacer una lista de todas las perturbaciones graves importantes junto

    con sus lugares posibles, a las que sea probable que el sistema esté

    sometido de acuerdo con la experiencia y el juicio del analista del

    sistema de potencia.

    1.7. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS.

    Hipótesis General:

    Si li d d áli i d t bilid d t it i d t ió l

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Corporation (SPCC) entonces se garantizará el suministro de energía

    eléctrica con los parámetros adecuados de calidad.

    2 Si se determina las corrientes de cortocircuito con el software DigSilent

    Power Factory para diferentes tipos de fallas en el sistema eléctrico Ilo1,

    Ilo3 y Millsite en 138 kV debido al incremento de carga de la compañía

    minera Southern Perú Copper Corporation (SPCC) entonces nos

    permitirá obtener los parámetros de fallas para realizar un adecuado

    análisis de estabilidad transitoria y de tensión.

    1.8. METODOLOGÍA DE TRABAJO.

    El tipo de investigación será aplicada porque realizaremos simulaciones del

    Sistema eléctrico Ilo1, Ilo3 y Millsite en 138 kV de la compañía minera

    Southern Perú Copper Corporation (SPCC) para determinar los parámetros

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    El diseño de nuestra investigación será descriptivo – analítico, para lo cual

    haremos uso de instrumentos de análisis de simulación por medio del

    software DigSilent Power Factory con los cuales nos permitirá modelar,

    simular las características operativas y las respectivas curvas del análisis de

    estabilidad transitoria y de tensión del sistema eléctrico en estudio.

    Técnicas de Investigación:

    Para poder recolectar la información necesaria para nuestra investigaciónrealizaremos las siguientes gestiones:

    La información principal será proporcionada por la Compañía Minera

    Southern Perú Copper Corporation (SPCC) y los parámetros del sistema

    eléctrico en estudio será proporcionado por el COES con la finalidad de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Otra fuente de información será obtenida de textos especializados tales

    como: Stándares del IEEE, Normas eléctricas vigentes, Estudios de los

    rechazos de carga realizados por el COES.

    Tratamiento de la Investigación:

    Los procedimientos de la investigación se basarán en simulaciones bajo

    condiciones de los diferentes escenarios utilizando para ello el software

    DigSalient Power Factory.

    Estas simulaciones se dividirán en los siguientes escenarios:

    Análisis de flujo de potencia del sistema eléctrico en condiciones de

    operación normal y de contingencias.

    Análisis de las corrientes de cortocircuito monofásico y trifásico.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    CCAAPPÍÍTTUULLOO IIII

    AANNÁÁLLIISSIISS DDEELL SSIISSTTEEMMAA EELLÉÉCCTTR R IICCOO

    2.1. ANÁLISIS DEL FLUJO DE POTENCIA.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Determinar el efecto de contingencias en el sistema por la salida de

    líneas, transformadores y generadores.

    Determinar el efecto de los cambios en la configuración de la red

    eléctrica.

    b) Calcular las tensiones y ángulos en todas las barras a fin de chequear la

    calidad del servicio y definir las estrategias de operación de los

    elementos de control de tensión tales como: la posición óptima de los

    taps del transformador, excitación de los generadores y conexión o

    desconexión de condensadores o reactores.

    c) Definir la operación óptima y la distribución de las cargas.

    d) Minimizar las pérdidas.

    e) Definir la necesidad de compensación de los reactivos en la red.

    f) Definir las políticas y los límites operativos de cada área.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    La admitancia serie ik Y está definida por:

    ik ik ik jBGY

    Fig. Nº 2.1: Modelo de una línea de transmisión.

    ik ik ik jX R Z ik

    ik

    Z Y

    1

    Transformadores.

    a) Transformadores de dos devanados:

    i k Y ik

    jB' jB'ik ik

    Z ik

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    bp

    bs

    s

    p

    s

    p

    V V

    V

    V

    t

    t a .. p.u.

    Donde:

    Vcc : Tensión de cortocircuito en base Nn en %.

    Vp : Tensión nominal en el lado primario en kV .

    Vs : Tensión nominal en el lado secundario en kV .

    Vbp : Tensión base en el lado primario en kV .

    Vbs : Tensión base en el lado secundario en kV .

    Nn : Potencia de base en el cual se ha medido la tensión de

    cortocircuito. Habitualmente es el nominal en MVA .

    Nb : Potencia escogida como base en MVA .

    Tp : Posición del Tap del lado primario referido a la tensión nominal

    primaria del transformador en p u

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    st

    st st

    Nb

    NbVcc Z

    Su modelo se representa de la siguiente manera:

    1 : as S

    P Zs

    Zpa p : 1 Zt

    1 : at TFig. Nº 2.3: Modelo de un transformador de tres devanados

    Entonces se tiene:

    st p Z Z Z 2

    1

    pt s Z Z Z 2 1

    1

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    39/149

    Vccps : Tensión de cortocircuito entre los devanados primario y

    secundario con el terciario abierto expresado en la potencia de

    base Nbps en %.

    Vccpt : Tensión de cortocircuito entre los devanados primario y

    terciario con el secundario abierto expresado en la potencia de

    base Nbpt en %.

    Vccst : Tensión de cortocircuito entre los devanados secundario y

    terciario con el primario abierto expresado en la potencia de

    base Nbst en %.

    Nb : Potencia escogida como base en MVA .

    Nbps : Potencia base en que se expresa la tensión de cortocircuito

    entre los devanados primario y secundario en MVA .

    Nbpt : Potencia base en que se expresa la tensión de cortocircuito

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    40/149

    2.1.2. FORMA GENERAL DE ECUACIONES.

    En general el flujo de carga se puede formular:

    I V Y . [1]

    *. iii I V S [2]

    **

    *

    i

    ii

    i

    ii

    V

    jQ P

    V

    S I

    [3]

    ik ik ik jQ P S *

    [4]

    iiniiiii

    ni

    ni

    i V

    V

    V

    Y Y Y Y Y

    Y Y Y Y Y

    Y Y Y Y Y

    I

    I

    I

    2

    1

    321

    22232221

    11131211

    2

    1

    .

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    41/149

    n

    k

    k ik ii V Y V S 1

    **

    n

    k

    k k iii V Y V S 1

    **.

    [8]

    k k n

    k ik ik iii V jBGV S

    1

    *..

    k ik n

    k ik ik ii V jBGV S 1

    *

    .. [9]

    Donde ik

    es la diferencia angular de la línea i-k dada por:

    k iik

    k ik ik n

    ik ik ii jSenCosV jBGV S ..

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    42/149

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiii Sen BCosGV V V G P

    1

    2

    [13]

    Donde G ii está definido por:

    N

    ik k

    ik ii GG

    1

    Del mismo modo para la inyección neta de potencia reactiva.

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiii Cos BSenGV V V BQ1

    2

    [14]

    Donde B ii está definido por:

    N

    ik k

    ik ik ii B B B1

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    43/149

    En las barras PV se coloca la magnitud de voltaje dada

    (conocida) y el ángulo cero.

    En la barra de referencia ( Slack ) se coloca el voltaje de

    referencia y el ángulo de referencia que generalmente es cero

    grados.

    De la ecuación :

    n

    k

    k ik

    i

    iV Y

    V

    S

    1

    .

    [15]

    Si el nodo slack lo suponemos como último nodo, entonces la

    ecuación [15] se puede escribir:

    nin

    n

    k

    k ik

    i

    i V Y V Y

    V

    S 1

    1

    d l é nin VY f l d l k d

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    44/149

    Si “m” es el número de iteración, entonces se puede escribir:

    1

    1

    )1(

    1

    1

    )(

    )1(

    )(1 n

    ik

    mk ik

    i

    k

    mk ik nin

    mi

    i

    ii

    mi V Y V Y V Y V

    S

    Y V

    [17]

    Se itera hasta que los valores de iV

    y de i converjan a un valor o

    dicho de otra manera cuando:

    1)1()(

    mimi

    2 1

    )()( mimi V V

    Para i = 1, 2, …. NB (NB: Número de barras de la red)

    Generalmente epsilón es del orden de 10 -3.

    2.1.4. FORMULACIÓN DE LAS ECUACIONES POR EL MÉTODO

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    45/149

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiiicalc Cos BSenGV V V BQ1

    2)(

    Por lo tanto, los incrementos de potencia activa y reactiva en cada

    nodo del sistema serán:

    01

    2)(

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiii spi Sen BCosGV V V G P P [19]

    01

    2)(

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiii spi Cos BSenGV V V BQQ [20]

    Para el flujo de carga se tiene:

    V X

    V H

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    46/149

    n

    nn

    n

    n

    nn

    n

    n

    nn

    n

    n

    nn

    n

    V Q

    V Q

    V Q

    V Q

    QQ

    QQV P

    V P

    V P

    V P

    P P

    P P

    J

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    L M

    N H J

    [21]

    Por facilidad en el cálculo del jacobiano es conveniente multiplicar

    las submatrices N y L por V, y dividir el vector de corrientes de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    47/149

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiii spi

    ii Sen BCosGV V V G P H 1

    2)(

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iii Cos BSenGV V H

    1

    Teniendo en cuenta la ecuación [20] se tiene:

    2

    iiii spii V BQ H )( [23]

    Elementos fuera de la diagonal principal;

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiii spk

    ik Sen BCosGV V V G P H 1

    2)(

    ik ik ik ik k iik Cos BSenGV V H .. [24]

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    48/149

    Fuera de la diagonal principal;

    ik ik ik ik k ik

    iik Sen BCosGV V

    Q M

    . [26]

    N ik

    k ik ik ik ik k iiiii sp

    iiii Sen BCosGV V V G P V

    V N 1

    2

    )(.

    N

    ik k

    ik ik ik ik k iiiiii Sen BCosGV V V G N

    1

    22

    2

    iiii spii V G P N )( [27]

    ik ik ik ik k ik

    ik ik Sen BCosGV V V

    P V N *.

    [28]

    2

    )(. iiii spi

    iii V BQVQ

    V L

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    49/149

    Las simulaciones de flujo de potencia permiten observar el

    comportamiento del sistema en estado estacionario determinándose

    los niveles de tensión en las barras, la distribución de los flujos de

    potencia activa y reactiva en las líneas y los transformadores de

    potencia, para lo cual se considera como criterios de calidad y

    confiabilidad que el sistema debe satisfacer las siguientes condiciones:

    a) Niveles de tensión admisible, con barras independiente de la

    potencia transmitida. Operación normal en barras con carga: ± 5% V N

    Operación en contingencia : ± 10% V N

    b) Líneas y/o transformadores sin sobrecarga.

    Para el presente estudio consideraremos seis escenarios de análisis las

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    50/149

    2.1.6. RESULTADOS DEL FLUJO DE POTENCIA.

    2.1.6.1. CASO I : OPERACIÓN NORMAL DEL SISTEMA.

    En el cuadro Nº 2.1 se muestran de acuerdo a los resultados

    obtenidos en las simulaciones sin considerar el proyecto en el

    año 2014 se observa que las tensiones de las subestaciones

    aledañas al proyecto están dentro de los límites de operación

    normal, para la condición hidrológica en avenida, en los

    escenarios de máxima, media y mínima demanda.Cuadro Nº 2.1: Tensiones en las Barras – Máxima, Mediay Mínima Demanda – Avenida sin considerar el proyecto

    2014.TENSION EN CONDICIONES NORMALES SIN

    CONSIDERAR EL PROYECTO 2014

    BARRA

    AVENIDA 2014

    MAXIMA MEDIA MINIMAkV p.u. kV p.u. kV p.u.ILO 138kV 138.52 1.00 139.02 1.01 139,00 1,01RILO 138 kV 138.24 1.00 138.74 1.01 138,72 1,01

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Cuadro Nº 2.2: Flujo de Potencia – Avenida Máxima, Media yMínima Demanda sin considerar el Proyecto

    FLUJO DE POTENCIA EN CONDICION NORMAL SIN EL PROYECTO 2014

    LINEAS DETRANSMISION

    AVENIDA 2014Termina

    l iBarras

    Terminal j

    Barras

    MAXIMA DEMANDA MEDIA DEMANDA MINIMA DEMANDAN. deCarga

    (%)

    Pi(MW)

    Pj(MW)

    N. deCarga

    (%)

    Pi(MW)

    Pj(MW)

    N. deCarga

    (%)

    Pi(MW

    Pj(MW)

    ILO_RILO ILO138 RILO138A 11.67 6.64 2.28 21.60 12.13 4.21 9.66 5.47 2.04ILO-RILO138 ILO138 RILO138 21.68 12.13 4.21 22.73 13.62 1.79 21.59 12.12 4.20RILO-ILOES RILO138A ILOES138 11.30 6.65 1.18 22.59 13.64 0.73 9.27 5.47 0.92ILOES_ILO3 ILOES138 ILO3 27.98 15.41 5.36 38.45 22.44 5.05 25.95 14.22 5.06

    ILO3-QHOND ILO3 220 QHOND138 26.50 15.46 2.30 14.17 6.59 3.08 24.43 14.27 1.97QHOND-MILLS QHOND138 MILSS138 31.70 18.96 2.53 18.29 10.04 3.12 29.60 17.70 3.92MILSS-PUSHB MILLS138 PUSHB138 6.90 4.11 0.70 1.44 0.89 3.10 13.28 8.11 0.69PUSHB-BOTI PUSHB138 BOTI138 16.43 9.18 2.49 12.76 6.50 2.65 22.45 13.19 2.54

    BOT-MON BOT138 MON138 22.4 44.04 7.33 21.43 42.67 7.41 23.24 46.10 9.00MON-ILO MON138 ILO138 42.08 53.33 16.18 36.97 46.20 15.61 42.48 54.52 16.56

    MON-TVCAR MON220 TVCAR220 10.16 26.20 32.00 10.00 26.33 16.28 7.53 26.27 1.29

    En el cuadro Nº 2.3 se muestran de acuerdo a los resultados

    obtenidos en las simulaciones considerando el proyecto en el

    año 2014 se observa que las tensiones de las subestaciones

    aledañas al proyecto están dentro de los límites de operación

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    52/149

    En el cuadro Nº 2.4 se muestra de acuerdo a los resultados

    obtenidos en las simulaciones considerando el proyecto en el

    2014, se observa que las líneas de transmisión no presentan

    sobrecargas en la condición hidrológica de avenida en los

    escenarios de máxima, media y mínima demanda.

    Cuadro Nº 2.4: Flujo de Potencia – Avenida Máxima, Media yMínima Demanda considerando el Proyecto

    FLUJO DE POTENCIA EN CONDICION NORMAL CONSIDERANDO EL PROYECTO 2014

    LINEAS DETRANSMISION

    AVENIDA 2014Termina

    l iBarras

    Terminal j

    Barras

    MINIMA DEMANDA MEDIA DEMANDA MINIMA DEMANDAN. deCarga(%)

    Pi(MW)

    Pj(MW)

    N. deCarga(%)

    Pi(MW)

    Pj(MW)

    N. deCarga(%)

    Pi(MW

    Pj(MW)

    ILO_RILO ILO138 RILO138A 59.15 35.99 0.99 61.93 37.72 0.64 60.52 37.09 3.47ILO-RILO138 ILO138 RILO138 21.45 12.13 4.20 61.91 37.86 0.02 21.20 12.12 4.17RILO-ILOES RILO138A ILOES138 59.12 36.12 0.32 61.91 37.86 0.02 60.40 37.22 2.80ILOES_ILO3 ILOES138 ILO3 74.05 45.16 5.56 76.75 46.92 5.35 75.56 46.27 8.02

    ILO3-QHOND ILO3 220 QHOND138 37.45 22.03 7.05 41.01 24.23 7.45 42.42 26.18 1.41QHOND-MILLS QHOND138 MILSS138 31.90 18.49 6.84 35.45 20.66 7.33 36.86 22.75 3.83MILSS-PUSHB MILLS138 PUSHB138 11.72 7.06 1.25 12.80 7.72 1.79 6.30 3.91 0.14PUSHB-BOTI PUSHB138 BOTI138 8.42 2.01 2.97 9.13 2.66 3.16 5.78 1.14 1.56

    BOT-MON BOT138 MON138 19.29 38.31 7.58 19.13 38.15 6.56 20.05 39.93 8.51MON-ILO MON138 ILO138 21.81 23.50 14.07 20.91 21.76 14.31 19.83 22.37 11.30

    ILO3-TVCAR ILO3 220 TVCAR220 8.42 26.33 16.83 8.32 26.33 16.22 6.52 26.53 1.01

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    53/149

    Cuadro Nº 2.5: Tensiones en las Barras – Máxima y MínimaDemanda – Avenida.

    TENSION EN BARRAS - CONTINGENCIA I

    BARRA

    AVENIDA 2014SIN PROYECTO CON PROYECTO

    MAXIMA MINIMA MAXIMA MINIMAkV p.u. kV p.u. kV p.u. kV p.u.

    ILO 138kV 137.49 1.00 138.13 1.00 139.88 1.01 141.26 1.02RILO 138 kV 137.21 0.99 137.85 1.00 139.60 1.01 140.99 1.02

    RILO138A kV 137.63 1.00 138.24 1.00 140.30 1.02 141.74 1.03ILOES138 kV 137.68 1.00 138.28 1.00 140.49 1.02 141.95 1.03ILO3 138 kV 138.61 1.00 139.15 1.01 142.17 1.03 143.74 1.04ILO3 220 kV - - - - 226.77 1.03 229.48 1.04

    QHON 138 kV 139.57 1.01 140.01 1.01 141.98 1.03 143.17 1.04MILLS 138 kV 140.44 1.02 140.79 1.02 141.88 1.03 142.77 1.03BOTI_138 kV 140.97 1.02 141.47 1.03 142.11 1.03 143.00 1.04

    TVCAR 220 kV 228.09 1.04 229.86 1.04 226.77 1.03 229.48 1.04PUSHB 138 kV 140.46 1.02 140.84 1.02 141.86 1.03 142.75 1.03MON 138 kV 142.41 1.03 143.14 1.04 143.45 1.04 144.47 1.05MONT 220 kV 222.22 1.01 227.19 1.03 223.45 1.02 228.60 1.04

    En el cuadro Nº 2.6 se muestra de acuerdo a los resultados

    obtenidos en las simulaciones sin considerar el proyecto en el

    2014, se observa que las líneas de transmisión no presentan

    sobrecargas en la condición hidrológica de avenida en los

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    54/149

    2.2. PARÁMETROS DEL SISTEMA PARA LOS CÁLCULOS

    DE CORTOCIRCUITO.

    2.2.1. CÁLCULO DE PARÁMETROS DEL TRANSFORMADOR DE

    POTENCIA DE DOS DEVANADOS.Sobre la base de las características nominales del transformador, los

    parámetros serán calculados de la siguiente manera:

    ..

    2

    u pV

    V

    N

    N X X

    Nueva B

    Original B

    Original B

    Nueva B

    PU

    X X y

    X X 85,00

    Donde:

    Xpu : Tensión de cortocircuito en P.U.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    55/149

    teniendo en consideración las características de los conductores y sus

    respectivas disposiciones en las estructuras de transmisión.

    a. Cálculo de la reactancia inductiva por fase.

    km RMG DMG

    f X L /10log606,45,02 4

    km RMG DMG

    X L /log17364,0

    Donde:

    f : Frecuencia del Sistema = 60 Hz

    RMG : Radio efectivo del conductor

    RMG = 0,7263*r para 07 alambres,

    RMG = 0,7580*r para 19 alambres,

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    56/149

    R LT = R 20 [1 + (T - 20°)] ohm/km

    Donde:

    R LT : Resistencia de operación del conductor.

    R 20 : Resistencia del conductor en c.c. a 20°C, en ohm/km.T : Temperatura de operación del conductor.

    : Factor que depende del tipo de material.

    Para = 25ºC

    : 0,00375 Para cobre duro.

    : 0,00396 Para aluminio y ACSR.

    : 0,00354 Para aldrey.

    : 0,00346 Para acero115.

    : 0,00392 Para acero 60.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    57/149

    c.1) Impedancia homopolar propia de los conductores (Z01).

    101 log008676,0002964,0 RMG

    De f j f R Z C

    Donde:

    3 21 abc DMGr RMG

    DMG abc : Distancia media de los conductores (mm).

    r : Radio medio geométrico de cada conductor.

    c.2) Impedancia homopolar propia de los cables de guarda.

    g g g RMG

    De f j R Z log008676,0084,1330

    Donde:

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    58/149

    DMG 1g : Distancia media de los conductores y el cable de

    guarda.

    c.4) Impedancia de secuencia homopolar de la línea de

    transmisión.

    Finalmente se tiene:

    g

    m

    Z

    Z Z Z

    0

    2)(0

    0100

    2.2.3. PARÁMETROS DE LOS GENERADORES.

    A falta de información las reactancias de los generadores se

    determinaron de la forma siguiente:

    Reactancia subtransitoria (X”d) :

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    59/149

    Los parámetros eléctricos considerados en el presente estudio se

    muestran en detalle en el anexo respectivo.

    2.3. ANÁLISIS DE CORTOCIRCUITO.

    Para este análisis se utiliza el programa de sistemas de potencia Digsilent

    Power Factory el cual aplica la Norma IEC y se ha evaluado las fallas en las

    condiciones de operación con el proyecto ILO 138 kV para el año 2014,

    considerando la operación de todos los generadores del SEIN, con la

    finalidad de verificar que se cumpla con la capacidad de diseño de los

    interruptores. Debido a que los molinos SAG y de BOLAS presentan ciclo

    convertidores, estos se omiten en el análisis de cortocircuito y se considera

    que los motores síncronos están desacoplados de la red.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    60/149

    2.3.1. VALORES BASE DEL SISTEMA.

    Los valores base asumidos en el sistema en estudio son

    proporcionados por el COES para la operación normal en

    temporadas de avenida y estiaje para el año 2014.

    Estos valores podemos calcularlos mediante las siguientes fórmulas:

    a. Tensiones bases

    Las tensiones bases de las zonas se calcularon con la siguiente

    relación:

    n

    n

    BII

    BI

    V

    V

    V

    V

    2

    1

    Donde:

    VBI : Tensión base en la zona I

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    61/149

    c. Impedancias bases.

    BI

    BI

    BI N

    V Z

    2

    Donde:

    NBI : Potencia base en la zona I (MVA).

    VBI : Tensión base en la zona I (kV).

    2.3.2. ESCENARIO DE ANÁLISIS.Para el análisis de cortocircuito se ha tomado en cuenta la

    configuración actual del SEIN para las temporadas de estiaje y

    avenida según el COES (máxima y mínima demanda del año 2014).

    Para determinar los niveles máximos de la corriente de cortocircuito

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Cuadro Nº 2.7. Resultados del análisis de cortocircuito.

    NIVEL MAXIMO DE CORTOCIRCUITO 2014

    BARRASCorto circuito

    monofasicoCortocircuito

    trifasicoIk"A Sk" A Ik" Sk"kA MVA kA MVA

    ILO 138kV 11.951 952.19 10.04 2399.87

    RILO 138 kV 5.546 411.86 6.113 1461.25

    RILO138A kV 6.475 515.88 7.197 1720.26

    ILOES138 kV 6.928 551.99 7.840 1873.86

    ILO3 138 kV 10.925 870.48 0 0

    ILO3 220 kV10.985 1395.28 0 0

    QHON 138 kV 4.241 337.93 5.693 1360.87

    MILLS 138 kV 8.235 656.12 8.036 1920.89

    BOTI_138 kV 5.860 466.92 7.748 1851.89

    TVCAR 220 kV 13.654 1734.24 12.230 4660.19

    PUSHB 138 kV 6.545 521.45 7.208 1722.77

    MON 138 kV 14.212 1132.31 12.398 2963.39

    MONT 220 kV 12.589 1599.05 11.639 4434.91

    Se muestra en el Cuadro Nº 2.7 que la barra de TV CAR 220 kV la

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    CCAAPPÍÍTTUULLOO IIIIII

    EESSTTAABBIILLIIDDAADD DDEE UUNN SSIISSTTEEMMAA

    EELLÉÉCCTTR R IICCOO DDEE PPOOTTEENNCCIIAA..

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Es cierto que la estabilidad de un SEP comprende un solo problema. Sin

    embargo, tratarlo como tal, conduce a un planteamiento intratable debido a

    la complejidad y dimensiones del modelo resultante. Por esta razón, es de

    gran utilidad realizar ciertas simplificaciones las cuales permitan reducir la

    magnitud del problema captando a detalle sólo los factores que influyen

    significativamente en el caso de estudio, además de optar por técnicas de

    análisis convenientes que reúnan las características necesarias para los fines

    que se persiguen. Consecuentemente con esto surgen áreas de estudio

    específicas en el campode la estabilidad de los SEP’s, y con ello la

    necesidad de establecer sectores definidos para su análisis.

    La Figura 3.1 muestra un panorama general de la clasificación con la que se

    cuenta actualmente en los SEP’s, identificando sus distintas categorías ysubcategorías. En esta clasificación se remarca el sector de la estabilidad de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    3.1.1. ANTECEDENTES DE ESTUDIOS EN EL ÁREA DE LA

    ESTABILIDAD DE VOLTAJE.

    En lo que respecta al análisis de los SEP’s, durante mucho tiempo el

    mayor interés y esfuerzo se había concentrado en el área de

    inestabilidad del ángulo del rotor en la forma de estabilidad

    transitoria. Pero en las últimas tres décadas principalmente, debido a

    diversos factores como el declive en la inversión de nuevas plantas

    generadoras y líneas de transmisión, el incremento del consumo de

    energía eléctrica en áreas de carga, la apertura y desregulación de los

    mercados eléctricos, etc., han provocado la tendencia a operar

    frecuentemente los SEP’s bajo condiciones inusuales de sobrecarga,

    lo cual ha dado lugar a que se experimenten problemas de voltajeque antes habían pasado inadvertidos. A consecuencia de esto, el

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    de factores asociados con la estabilidad de voltaje en los SEP’s,

    además de proponer técnicas y metodologías para su análisis,

    mostrando una visión global del problema desde un punto de vista

    teórico y práctico.

    3.1.2. NATURALEZA DEL FENÓMENO DE LA ESTABILIDAD DE

    VOLTAJE.

    Por principio, la perspectiva que se tenga del problema de la

    estabilidad de voltaje dependerá del enfoque que se esté

    considerando; por ejemplo, se puede visualizar desde las áreas de

    planeación u operación. También, la naturaleza de este problema

    cubre un amplio rango de fenómenos, es por esto, que el término deestabilidad de voltaje puede comprender diferentes significados.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    67/149

    Estos incidentes se presentan usualmente cuando el sistema está

    bajo una condición de sobrecarga.

    Los márgenes tanto de potencia activa como de potencia reactiva

    se encuentran muy cerca de sus límites tolerables.

    En la condición de operación anterior al disturbio, el sistema se

    encuentra operando sin un elemento principal; por ejemplo, un

    generador o una línea de transmisión.

    En alguno de los casos, la pérdida de la estabilidad de voltaje seinicia generalmente con la salida de un solo elemento. En otros

    casos es consecuencia de fallos sucesivos dentro del sistema.

    Aún en la actualidad, el fenómeno de la estabilidad de voltaje no ha

    sido comprendido totalmente de una manera precisa, dando como

    consecuencia la creación de grupos de trabajo destinados

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Además, es importante señalar que los problemas de la estabilidad de

    voltaje no siempre se presentan en una forma pura y con

    características particulares. Con frecuencia los problemas de

    estabilidad de voltaje y angular están relacionados, uno puede

    conducir al otro, y la distinción puede no ser clara. Es importante

    entender y diferenciar las causas primarias de cada problema, y de

    esta manera desarrollar los procedimientos adecuados para su

    análisis. Las causas que propician que un SEP experimente estos dos

    casos de estabilidad son completamente diferentes. El problema de

    estabilidad de voltaje se debe principalmente a la ausencia total de

    un punto de equilibrio después que el sistema sufre una perturbación,

    por lo tanto, la estabilidad de voltaje es básicamente un problema deestabilidad de carga . Por otro lado, los problemas de estabilidad

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Considerando que un SEP se encuentra funcionando bajo un

    estado de operación estable y repentinamente éste

    experimenta un disturbio, entra a un estado decolapso de

    voltaje si el equilibrio post-falla en la magnitud de los

    voltajes en los nodos del sistema se encuentra fuera de los

    límites aceptables de operación.

    Aquí es importante señalar que dichos límites dependen de

    los estándares de calidad utilizados por cada compañía

    suministradora del servicio eléctrico, ya que éstos pueden

    variar en cada país, y de hecho, en países que tengan varias

    compañías suministradoras se puede tener diferencia entre los

    límites establecidos por cada una de ellas.En general, el colapso de voltaje es un fenómeno más

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    cambios en su topología y algunas veces un disturbio

    aparentemente insignificante puede provocar que colapse.

    Esto es el resultado de un proceso acumulativo de eventos

    que envuelve la interacción de muchos dispositivos de

    control y protección.

    Los siguientes factores contribuyen significativamente a que

    se presente el fenómeno:

    Grandes distancias entre las áreas de generación y de

    carga.

    La acción de los taps de los transformadores durante

    condiciones de bajo voltaje. Cargas con características desfavorables, por ejemplo,

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Figura 3.2: Evolución de la tensión en una subestación (Tensión -

    Tiempo).

    3.1.2.2. MEDIDAS DE CONTROL.

    Las medidas de control de un sistema eléctrico de potencia

    para un funcionamiento adecuado serán:

    Aplicación de equipos de compensación reactiva(compensadores síncronos y/o estáticos, banco de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    3.2. CONCEPTOS BÁSICOS PARA REALIZAR UN ESTUDIO

    DE ESTABILIDAD DE VOLTAJE.

    La estabilidad de voltaje es un problema con el que hay que tratar dentro del

    contexto del diseño, análisis y operación de un SEP. Su naturaleza es muycompleja y para un entendimiento pleno de ésta, es necesario realizar un

    estudio cuidadoso dentro de los sectores de generación, transmisión y

    distribución, de lo cual se deduce que este fenómeno involucra por

    completo, en menor o mayor grado a todos los componentes que conformanel SEP.

    3.2.1. DEFINICIONES.

    La estabilidad de voltaje cubre un amplio rango de fenómenos, y es

    por esto que el término puede comprender diferentes significados

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    la siguiente: “Los problemas de inesta bilidad de voltaje provienen

    del intento que realizan las cargas por restablecer su consumo de

    potencia más allá de la capacidad combinada que pueden suministrar

    las fuentes generadoras del SEP a travésde la líneas de transmisión”.

    Una manera de englobar estos dos términos es diciendo que la

    inestabilidad de voltaje es la ausencia de estabilidad de voltaje, lo

    cual tiene como consecuencia un decremento (o incremento)

    progresivo en la magnitud de voltaje en los nodos del SEP. En

    relación con esta discusión, es de llamar la atención una expresión

    que contempla un amplio sentido práctico y de experiencia.

    Asimismo, otro factor que inherentemente está relacionado con este

    fenómeno es elcolapso de voltaje . Elcolapso de voltaje dentro de unSEP, es un proceso a través del cual la secuencia de eventos de algún

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Es claro que el análisis de un SEP se divide en diferentes áreas, y la

    perspectiva que se tenga del problema de la estabilidad de voltaje

    depende del enfoque que se esté considerando de éste, por ejemplo:

    Desde el punto de vista de planeación, la causa principal del

    problema de estabilidad de voltaje es básicamente un suministro

    insuficiente de potencia reactiva durante los periodos picos de

    carga, involucrando una gran cantidad de pérdidas de potencia

    reactiva en las líneas de transmisión y bajos niveles de magnitud

    de voltaje en los nodos del sistema.

    Desde el punto de vista de operación, el problema de estabilidad

    de voltaje es usualmente inducido por incidentes registrados

    dentro del SEP, como la salida de unidades generadoras, líneas detransmisión, transformadores, dispositivos de compensación, o

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    taps de los transformadores.

    Los disturbios que pueden dar lugar a que se presenten problemas de

    estabilidad de voltaje dentro de un SEP, pueden ser iniciados por una

    gran variedad de causas. Sin embargo, un factor que es señalado

    como fundamental para que se originen este tipo de problemas es la

    carga. Por esta razón, en algunas ocasiones la estabilidad de voltaje

    también es llamada comoestabilidad de carga.

    Dependiendo del tipo y características de cada carga en particular, la

    potencia consumida por ésta tiende a ser regulada a través de

    diversos mecanismos, como el ajuste del deslizamiento en losmotores de inducción, reguladores de voltaje, termostatos o los taps

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    ocasionando con esto, una disminución importante en la capacidad

    total de transferencia del sistema.

    Para el caso en particular de la potencia reactiva, cuando el SEP se

    encuentra en una condición de operación con magnitudes de voltaje

    reducidas, su transferencia se hace muy difícil debido las grandes

    pérdidas que se generan bajo estas circunstancias. Así que mientras

    sea posible, la potencia reactiva debe ser generada lo más cerca de

    los centros de consumo.

    Mientras que la forma más común en la que suele manifestarse el

    problema de estabilidad de voltaje es a través de una disminución

    progresiva en la magnitud de los voltajes, también existe la posibilidad de que se presente con características de sobrevoltaje, de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    puede agravar si los efectos capacitivos del SEP son de magnitud

    considerable, tal como extremos abiertos en las líneas de alto

    voltajes, además de los bancos de capacitores y filtros utilizados en

    las estaciones.

    3.2.2. FUNDAMENTOS.

    Existen una gran cantidad de trabajos que proponen diversos

    métodos para estudiar los problemas relacionados con la estabilidad

    de voltaje, éstos van desde los más simples hasta los más complejos.

    A continuación, se examina uno de los ejemplos más sencillos

    expuestos en la literatura, utilizado con propósitos de ilustrar los

    principios del problema de estabilidad de voltaje, el cual contemplade una manera simple, pero concreta, los aspectos fundamentales

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Figura 3.3: Circuito representativo de un sistema radial.

    Para generalizar el concepto del análisis, los nodos de este

    sistema pueden ser percibidos también como un nodo de

    envío y un nodo de recepción, en donde la transferencia de

    i i i d d l f d h l

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    De la figura anterior P, Q y S, representan las potencias

    activa, reactiva y aparente de carga, respectivamente. De este

    triángulo se obtiene la expresión para el factor de potencia

    definido por:

    2 2

    P PPF= = =COS 2.1

    S P +Q

    El análisis que se realiza para este sistema, tiene como

    finalidad encontrar la relación entre las potencias P, Q, y el

    voltaje V en el nodo de carga. Para esto, el voltaje en

    terminales de la fuente E se considera la referencia del

    sistema con un valor constante. Como se aprecia en laimpedancia de la línea se representa sólo por su reactancia en

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    a jX

    V E V VI jQ P S 3.2

    ***

    bV jEVSen EVCos X j

    S 3.22

    Separando la ecuación (2.3b) en partes real e imaginaria:

    aSen X

    EV P 4.2

    bCos X EV

    X V

    Q 4.2

    2

    Las ecuaciones (2.4) son representativas de los flujos de

    potencia o flujos de carga para un sistema sin pérdidas. Para

    valores específicos de P y Q estas ecuaciones tienen que ser

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    las relaciones mencionadas con el propósito de eliminar el

    ángulo θ de las ecuaciones (2.4). Bajo esta suposición y

    después de realizar algunas operaciones se obtiene la

    siguiente ecuación:

    22 2 2 2 2 2V + 2QX-E V +X P +Q 0 2.5

    Esta es una ecuación de segundo grado con respecto a V2. La

    condición para tener al menos una solución es:

    22 2

    2 E E-P - Q+ 0 2.6X 2X

    Asumiendo esta restricción, se tienen dos posibles soluciones

    para la ecuación (2.5), definidas por:

    2 4

    2 2 2E EV= V= QX -X P XE Q 2.72 4

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    3.2.3. CURVAS PV.

    La relación entre la potencia activa P y la magnitud del voltajeV es

    de mucho interés en estudios en estabilidad de voltaje, y el análisis

    de su interacción se ha visto reflejado en la construcción de las

    curvas denominadas PV. Para el ejemplo que se está examinando,

    dichas curvas se pueden obtener a partir de que se conocen las dos

    soluciones para la ecuación 2.7.

    Una curva PV representativa del sistema analizado se muestra en la

    Figura 3.5, para una condición de operación tal que, tag Φ = 0 ,2.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    de voltajeV elevado y una magnitud de corriente I pequeña, que

    corresponde a los puntos en la curva por arriba de la línea

    punteada, marcada en la Figura 3.5, y normalmente estos puntos

    representan condiciones de operación satisfactorias.

    2. La segunda solución que se obtiene considerando el signo

    negativo, produce los puntos de operación indicados en la parte

    inferior de la curva, lo que corresponde a un nivel de voltajeV

    pequeño y una corriente I elevada en magnitud, lo cual denota

    características de una condición de operación inapropiada, por lo

    que se dice que todos los puntos por debajo de la curva

    representan condiciones de operación inestables

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Figura 3.5 b: Comportamiento de la tensión en función de la

    potencia.

    En relación con la Figura 3.5, en la parte superior de la curva PV,

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    curva, conforme la carga disminuye la magnitud de voltaje también

    lo hace, lo que es una señal manifiesta de una operación inestable del

    sistema.

    Para explicar de qué depende el valor de P max, primero se considera

    que potencia de carga se comporta como una impedancia de carga.

    Una vez asumido esto, se aplica un concepto del análisis de redes

    eléctricas denominado como problema de adaptación de carga, o

    teorema de máxima transferencia de potencia, el cual indica que la

    máxima potencia de carga se alcanza cuando la impedancia de carga

    es igual en magnitud a la impedancia de la fuente, o en este caso, la

    impedancia de la línea mostrada en la Figura 3.3.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Las curvas PV son de mucha utilidad para realizar análisis

    conceptuales de los problemas de estabilidad de voltaje en sistemas

    radiales y desempeñan un papel importante para su entendimiento.

    En la Figura 3.6 se muestran otras curvas PV para el circuito

    elemental que se ha estado analizando. Estas curvas PV están

    normalizadas sobre la potencia de corto-circuito del sistema ( E 2 /X).

    Cada una de ellas corresponde a un factor de potencia diferente.

    Como se puede apreciar en cada una de las formas que describen las

    curvas PV mostradas en la figura anterior, el factor de potencia

    establecido por la carga tiene un efecto importante en la

    característica potencia – voltaje del sistema.

    Otro aspecto que es conveniente señalar es cuando se tiene el caso de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Hasta el momento sólo se ha comentado la característica que se

    presenta entre la potencia activa de carga y la magnitud de voltaje,

    pero como se está considerado un factor de potencia constante, de

    acuerdo con la ecuación (2.8), para cada valor calculado de la

    potencia activa P, existe un valor correspondiente para la potencia

    reactiva de carga Q. La potencia reactiva de carga entra al contexto

    de este análisis a través de la Figura 3.7, en donde todas las curvas

    PV mostradas en la Figura 3.6 se extienden a un plano de tres

    dimensiones para examinar el comportamiento de la potencia

    reactivaQ, en conjunto con el comportamiento de la potencia activa

    P y la magnitud de voltajeV .

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Una vez examinado el comportamiento de la curvas PV, y explicado

    algunas de sus características, es más fácil entender la Figura 2.5.

    Ésta se conforma de tres planos, que se denominan PV, QV y PQ,

    respectivamente. Se revisan tres condiciones de operación, tomando

    en cuenta el factor de potencia y el punto crítico de voltaje, todos

    ellos señalados en la Figura 3.7:

    1. Factor de potencia en adelanto, tag Φ = -0,4. Bajo esta condición

    se tiene un caso compensado, en el cual el sistema no consume

    potencia reactiva del sistema y en vez de esto la está

    suministrando; esto se denota por medio del signo negativo de Q

    mostrado en la gráfica.

    2. Factor de potencia unitario, tag Φ = 0. Este es un caso en elque la carga es puramente resistiva y no hay consumo ni

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Por ejemplo, la proyección de cada uno de estos puntos hacia el

    plano PV, da como resultado las curvas PV mostradas en la Figura

    3.6, y similarmente se forman las curvas de los planos QV y PQ.

    3.2.4. CURVAS VQ.

    Existe otro método similar al de las curvas PV, empleado también

    para realizar análisis en sistemas radiales, como es el caso que se

    está examinando, este es denominado como curvas VQ. Al

    incorporar este nuevo término hay que tener cuidado en no

    confundirlo con él antes definido como QV, ya que en el ámbito del

    análisis de los SEP estos dos términos involucran condiciones

    diferentes. A continuación se explica la diferencia.Las curvas QV, representan la relación que existe entre la potencia

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    potencia reactiva de compensaciónQc. Esto puede ser visualizado si

    en el sistema de la Figura 3.3, se conecta un dispositivo

    compensador en derivación con el nodo de carga.

    Figura 3.8: Conexión de un dispositivo de compensación para

    calcular curvas VQ.

    De esta manera, las curvas VQ expresan la relación que existe entre

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    aSen X

    EV P 9.2

    bCos X

    EV X V

    QQ C 9.22

    A partir de estas ecuaciones, y con el objetivo de calcular una curva

    VQ, se realiza el siguiente procedimiento:

    1. Se considera un factor de potencia constante,cosΦ = cte.

    2. Se asigna un valor de potencia P fijo, que permanece así durante

    todo el proceso.

    3. Ya que la magnitud de voltajeV es la variable independiente,

    para cada valor especificado de ésta, se calcula el valor

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Figura 3.9: Curvas VQ considerando tag Φ = 0 ,4.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    A los resultados que se obtienen aplicando este artificio,

    generalmente se le dan las siguientes interpretaciones:

    1. El cálculo de la potencia reactiva que debe de ser generada o

    suministrada al nodo para mantener un nivel de voltaje

    predeterminado. Para ejemplificar esto, nos basamos en los

    puntos A, B, C señalados en la Figura 3.9. Estos puntos indican,

    que dependiendo del nivel de carga que se tenga, así son los

    requerimientos de potencia reactiva que se le exigen al

    dispositivo de compensación. A más carga, más potencia

    reactiva es necesaria para cumplir con el objetivo de mantener la

    magnitud de voltaje constante, que en este caso es 1 p.u. Hayque tener en cuenta que también se puede tener la condición en

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    punto de operación A, hasta el punto O marcado en el fondo de

    la curva, indica el margen del cual se dispone para soportar

    incrementos de carga y que los niveles de voltaje permanezcan

    dentro de un rango de operación seguro. En la Figura 3.9, este

    margen sólo se ha indicado para una sola curva, pero de manera

    similar se realiza para las otras dos, o cualquier otra curva que

    sea calculada mediante esta técnica. De acuerdo con esto, es

    claro que conforme se incrementa el nivel de carga, disminuye

    el margen de potencia reactiva del que se dispone, ya que se está

    considerando un factor de potencia constante.

    3.3 APLICACIONES DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DEVOLTAJE

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Para el sistema de la Fig. 3.1 se escogen valores en p.u.

    L LP =1.0, Q =0.5 cos 0.8944 0.9 ..

    El incremento en la dirección de carga se escoge de acuerdo a la

    condición inicial de carga, así:

    D DP =1.0 , Q =0.5

    Flujo de Potencia.

    Tabla 3.1: Voltajes en barra obtenidos del flujo de potencia.

    Nombre deBarra

    Voltaje(p.u)

    Angulo(deg)

    P_neta(p.u.)

    Q_neta(p.u.)

    Barra1 1,00000 0,00000 1,00000 0,644110

    Barra2 0.94122 -6,09892 -1,00000 -0,50000

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Tabla 3.4: Estadística de solución.

    Numero de iteraciones: 25

    Tiempo transcurrido(s): 0,1069

    Lambda critico en p.u. : 2,0884659

    Potencia base (MVA):100

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Figura 3.12:Barra 2 vs. Parámetro de continuación.

    3.3.2. MODELO SISTEMA DE DOS BARRAS.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Flujo de Potencia

    Tabla 3.5: Voltajes en barra obtenidos del flujo de potencia.

    Nombrede Barra

    Voltaje(p.u)

    Angulo(deg)

    P_neta(p.u.)

    Q_neta(p.u.)

    Barra1 1,00000 0,00000 1,00000 0,644110Barra2 0.94122 -6,09892 -1,00000 -0,50000

    Tabla 3.6: Estadística de solución de flujo de potencia.

    Numero de iteraciones: 9

    Tiempo transcurrido(s): 0,156

    Potencia base (MVA): 100

    Solución en el punto de bifurcación.Tabla 3.7: Voltajes críticos en barra

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    99/149

    Figura 3.14:Curva P-V para la barra2.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    100/149

    CC AAPP ÍÍ TT UU LL OO II VV

    AANNÁÁLL II SSII SS DDEE EE SSTT AABBII LL II DDAADD TT R R AANNSSII TT OO R R II AA YY

    DDEE TT EE NNSSII ÓÓ NN

    4 1 ANALISIS DE ESTABILIDAD TRANSITORIA

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    101/149

    DIgSILENT Power Factory (DIgital SImuLator and Electric

    NeTwork Calculation).

    4.1.2. METODOLOGÍA PARA LOS ESTUDIOS DE ESTABILIDAD

    TRANSITORIA.

    Las simulaciones de estabilidad transitoria se efectúan para el caso

    de cortocircuitos trifásicos y monofásicos a tierra en las barras

    pertenecientes al proyecto o en otros barrajes cercanos al área del

    mismo y para otros eventos de desconexión de equipos. En este

    estudio se hace simulación de estabilidad con modelos normalizados

    del IEEE para red, generadores, controles de frecuencia, controles de

    tensión. La principal medida de la estabilidad de un generador es la

    oscilación del ángulo par (ángulo equivalente entre rotor y estator,

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    102/149

    En los estudios de estabilidad también se observan aspectos tales

    como tensiones en barras, distribución transitoria de flujos de

    potencia, entre otras.

    Todos los casos estudiados se efectúan para el escenario de avenida

    en demanda máxima, por ser el que presenta condiciones de mayor

    carga y turbinado en los generadores y constituye el estado más

    crítico para la estabilidad del sistema.

    Las fallas realizadas son:

    Análisis sin falla.

    F1: Cortocircuito Trifásico (100 ms) Extremo S/E ILOES 138kV,

    y un Recierre Exitoso (700 ms).

    F2: Cortocircuito Trifásico (100 ms) Extremo S/E RILO138 kV,y un Recierre Exitoso (700 ms).

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    103/149

    frecuencia, de potencia activa y reactiva en líneas y tensión en barras

    para observar si ante las perturbaciones propuestas, estas se

    amortiguan y logran un nuevo estado estable o si por el contrario

    muestran oscilaciones no amortiguadas o crecientes que indican

    inestabilidad del sistema.

    Los escenarios base a considerar para la realización de estos estudios,

    son los correspondientes al sistema en condiciones de red completa,

    estudiando detalladamente casos y situaciones operativas para el año

    2014 del proyecto al SEIN.

    El tiempo de simulación es de 10s, dado que éste es tiempo suficiente

    para poder observar el amortiguamiento total de las oscilaciones en las

    simulaciones consideradas.

    El sistema debe permanecer estable bajo una falla trifásica en uno de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    104/149

    Una vez despejada la falla, la tensión en barras adyacentes a la zona

    fallada, no debe permanecer por debajo de 0,8 p.u. por más de 500 ms.

    Después de la contingencia en el nuevo punto de equilibrio

    estacionario, de las tensiones en las barras del Sistema de Transmisión

    deben estar en el rango de 0,90 p.u. a 1,10 p.u.

    No son admisibles valores de frecuencia inferiores a 58,5 Hz ni

    mayores a 61 Hz durante los eventos transitorios.

    Para contingencia en una de las líneas, se permite una sobrecarga de

    hasta el 20% en las demás líneas del sistema.

    Al conectar o desconectar bancos de condensadores y/o reactores, el

    cambio transitorio de tensión, debe ser inferior a 4% de la tensión

    nominal de la barra donde se ubica la compensación.

    La generación o absorción de potencia reactiva de las unidades de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    105/149

    Además se presenta un análisis de una falla trifásica en la

    Subestación ILOES 138 kV.

    Los resultados de las simulaciones de los transitorios se encuentran

    en el Anexo 6 con sus respectivos diagramas.

    4.1.4.1. SIN CONSIDERAR EL PROYECTO.

    Falla Trifásica con recierre exitoso en la línea de

    transmisión ILO1 138 kV- RILO 138A en escenario de

    Avenida M áxi ma D emanda :

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    respuesta de los ángulos de los generadores y la variación

    de la frecuencia están en los rangos permitidos.

    Figura Nº 4.2: Tensión en Barras aledañas al proyecto.

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    Figura Nº 4.3: Potencia Activa de las líneas.

    De acuerdo a los resultados obtenidos en la simulación

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    Figura Nº 4.4: Variación de Ángulo Rotor.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

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    Figura Nº 4.5: Tensión en Barras aledañas al proyecto

    De acuerdo a los resultados obtenidos en la simulación

    considerando el proyecto, se observa que ante este evento

    de falla las tensiones de las subestaciones se encuentran

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    110/149

    De acuerdo a los resultados obtenidos en la simulación

    considerando el proyecto en el escenario avenida máxima

    demanda 2014, se observa el flujo de potencia en las líneas

    de transmisión aledañas al proyecto.

    4.1.4.3. CONCLUSIÓN.

    Los resultados obtenidos en las simulaciones de las fallas

    realizadas en las barras y líneas de transmisión, muestran

    que las tensiones en las subestaciones se encuentran dentro

    de los límites de operación normal, los ángulos de los

    rotores se estabilizan sin perder el sincronismo. Es decir, las

    variables no presentan magnitudes que alteren la estabilidad

    del sistema, por tanto el sistema permanece estable.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    111/149

    tensión utilizando el método de la curva PV para las condiciones de

    operación sin considerar y considerando el proyecto para el año 2014

    con la finalidad de comparar los resultados obtenidos en las

    simulaciones.

    Además dicha curva permite determinar aproximadamente la

    máxima potencia a ser retirada de la Subestaciones del sistema

    eléctrico de la SPCC donde el criterio principal es que la tensión de

    las subestaciones no debe ser inferior a 0,95 por unidad, las líneas de

    transmisión y transformadores de potencia no deben estar

    sobrecargados.

    La subestación tomada para observar la variación de la magnitud de

    tensión y potencia es la ILO3 en 138 kV.

    El análisis de estabilidad de tensión utiliza el enfoque de

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    112/149

    4.2.3.1. SIN CONSIDERAR EL PROYECTO EN LA

    SUBESTACIÓN ILO3 138 kV.

    Curva PV en escenario de Avenida Máxima 2014, mediante

    esta curva se obtiene la capacidad de potencia que puede

    extraer de ILO 138 kV sin considerar el proyecto.

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    113/149

    4.2.3.2. CONSIDERNADO EL PROYECTO EN LA

    SUBESTACION ILO3 138 kV.

    Curva PV en escenario de Avenida Máxima 2014, mediante

    esta curva se obtiene la capacidad de potencia que puede

    extraer de ILO 138 kV sin considerar el proyecto.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    114/149

    4.2.3.3. CONCLUSIÓN.

    En el análisis de la curva PV se observa e escenario de

    operación varía la potencia a extraer de la Subestación ILO3

    138kV, debido a la disposición de los generadores que se

    encuentran en servicio. Como resultado se puede decir que

    la instalación del proyecto no deteriora el margen de

    tensión.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    115/149

    CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS

    [1.] En el análisis del flujo de potencia en operación normal muestra que el

    sistema eléctrico proyectado del SPCC no deteriora el perfil de tensiones ni

    sobrecarga las líneas de transmisión.

    [2.] En contingencia I: En el cuadro Nº 2.5 se muestra los resultados obtenidos

    en las simulaciones considerando el pr oyecto , se observa que la barra ILO

    138 kV presentan una tensión 139,88 kV y sin considerar el proyectose

    observa que la ILO 138 kV presentan una tensión 137,49 kV, todos estos

    resultados en la condición hi drológica de aveni da máxima demanda.

    [3.] El cuadro Nº 2.7 que la barra de SPCC, ILO 138kV la máxima corriente de

    cortocircuito trifásico observado en la simulación es 10,04 kA y ante una

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    116/149

    disposición de los generadores que se encuentran en servicio. Como

    resultado se puede decir que el sistema proyectado de SPCC no deteriora el

    margen de tensión.

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    117/149

    R R EECCOOMMEENNDDAACCIIOONNEESS

    [1.] Se recomienda a la compañía minera SPCC realizar la implementación del

    proyecto para atender la demanda eléctrica debido al incremento de la

    producción en las diferentes unidades mineras para el año 2015, puesto que

    no pone en riesgo la confiabilidad y estabilidad del sistema eléctrico

    interconectado al SEIN.

    [2.] Se recomienda realizar un estudio integrado de los sistemas de protecciones

    ante la puesta en servicio de los autos transformadores aguas abajo debido

    al incremento de la expansión del sistema eléctrico SPCC una adecuada

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    118/149

    BBIIBBLLIIOOGGR R AAFFÍÍAA

    [1.] Prabha Kundur (1994). “Power System Stability and Control” .

    McGraw Hill Inc. USA.

    [2.] P. M. Anderson & A. A. Fouad (2003). “Power System Control and

    Stability” . IEEE Press Power Engineering Series. Second Edition. John

    Wiley & Sons Inc. USA.

    [3.] Xiaoxin Liao, Liqiu Wang & Pei Yu (2007). “Stability of Dynamical

    Systems” . Editorial Elsevier. Netherlands.

    [4.] K. R. Padiyar (2008). “Power System Dynamics: Stability and

    Control” . Second Edition. BSP Publication. Indian.

    [5.] Peter W. Sauer & M. A. Pai (1998). “Power System Dynamics and

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    119/149

    [10.] Debapriya Das (2006). “Electrical Power Systems” . New Age

    International Limited Publishers. New Delhi.

    [11.] Antonio Gómez Expósito (2002). “Análisis y Operación de Sistemas de

    Energía Eléctrica” . McGraw Hill Interamericana de España. España.

    [12.] The Institute of Electrical and Electronics Engineers (1990). “IEEE

    Recommended Practice for Industrial and Commercial Power

    Systems Analysis” . IEEE New York. USA.

    [13.] Richard Roeper (1985). “Corrientes de Cortocircuito en Redes

    Trifásicas” . Siemens Aktiengesellschaft Marcombo S.A. España.

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    120/149

    AA NN EE XX OO SS

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    121/149

    ANEXO N°01

    DIAGRAMA ACTUAL

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    122/149

    A P P R

    C L I E N

    C HE

    C

    A P P R

    DRA W

    DE

    S I G

    P E R

    S

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    123/149

    ANEXO N°02DIAGRAMA PROYECTADO

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    124/149

    A P P

    C L I

    C HE

    A P P

    DRA

    DE S

    P E R

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    125/149

    ANEXO N°03

    FLUJO DE POTENCIA EN OPERACIÓN NORMAL DEL SISTEMA

    AVENIDA MAXIMA DEMANDA 2014 SIN PROYECTO AVENIDA MAXIMA DEMANDA 2014 CON PROYECTO

    MONT220224.331.0212.38

    78.1923.4826.69

    78.1923.4826.69

    7.36-32.528.17

    7.36-32.528.17

    D I g S I L E N T

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    126/149

    MON138143.881.0410.53

    ILO3_220226.391.0312.13

    ILO3_138

    142.071.03

    11.13

    MILLS138142.221.039.16

    TOQEP138142.251.039.19

    BOTI138142.531.039.00

    PUSHB138142.211.039.11

    QHON138142.131.039.94

    MON138_B143.881.0410.53

    TVCAR220227.551.0312.40

    L n e

    M o q u e g u a - I

    L O 2

    _ L 2 0 2 7 ( 2 )

    -26.29-22.618.42

    26.3316.838.42

    L n e

    M o q u e g u a - I

    L O 2

    _ L 2 0 2 7 ( 1 )

    -26.29-22.618.42

    26.3316.838.42

    Q. Honda

    3.431.97

    t r_

    T G 3

    0.000.000.00

    -0.00

    -0.000.00

    2

    t r_

    T G 2

    0.000.000.00

    -0.00

    -0.000.00

    2

    t r_

    T G 1

    0.000.000.00

    -0.00

    -0.000.00

    2

    BOTIFLACA

    76.8116.53

    PUSHBACK

    5.053.55

    ElectrosurMoq

    7.752.55

    Lne Moquegua-MillSite_L1384

    25.143.8330.74

    -24.97-5.6630.74

    Lne Moquegua-Toquepala_L1025

    24.643.7330.13

    -24.46-5.5830.13

    Tr2 ILO3-T2

    33.59-0.5316.32

    -33.591.1216.32

    0

    Tr2 ILO3-T1

    -33.591.1216.32

    33.59-0.5316.32

    0

    45.165.5674.05

    TOQUEPALA

    77.4018.02

    23.5014.0721.81

    L n e

    M o q u e g u a - B o

    t i f l a c a

    _ L 1 3 8 2

    36.656.3522.56

    -36.49-7.5322.56

    -38.31-7.5819.29

    38.496.4919.29

    tr3 moq_2171

    -2

    2.01-4.808.42

    -2.012.978.42

    L n e

    T o q u e p a

    l a . .41.25

    8.4558.37

    -41.25-8.4658.37

    -18.425.0631.90

    18.49-6.84

    31.90

    7.07-1.6111.72

    -7.061.2511.72

    tr3 moq_2172

    -78.08-18.5126.69

    -2

    r i v -

    P a n . .

    0.00-0.751.21

    L n e

    D r v . I . .

    -21.924.8737.45

    22.03-7.0537.45

    L n e

    M o q u e g u a - I

    L O 2

    _ L 2 0 2 8

    -7.3123.148.17

    L n e

    M o q u e g u a - I

    L O 2

    _ L 2 0 2 7

    -7.3123.148.17

    t r 2 i l o

    _ 2 7 1

    -52.66-33.6636.73

    53.00

    36.8736.73

    2

    MONT220223.771.0212.32

    111.2526.6737.49

    111.2526.6737.49

    -26.20-32.0010.16

    -26.20-32.0010.16

    D I g S I L E N T

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    127/149

    MON138143.401.049.68

    ILO3_2200.000.000.00

    ILO3_138

    139.621.01

    6.07

    MILLS138141.391.027.55

    TOQEP138141.431.027.59

    BOTI138141.961.037.89

    PUSHB138141.431.027.57

    QHON138140.551.026.83

    MON138_B143.401.049.68

    TVCAR220227.471.0313.01

    Q. Honda

    3.431.97

    t r_

    T G 3

    0.00-0.000.00

    -0.00

    -0.000.00

    2

    t r_

    T G 2

    0.00-0.000.00

    -0.00

    -0.000.00

    2

    t r_

    T G 1

    0.00-0.000.00

    -0.00

    -0.000.00

    2

    BOTIFLACA

    76.8116.53

    PUSHBACK

    5.053.55

    ElectrosurMoq

    7.752.55

    Lne Moquegua-MillSite_L1384

    37.733.1945.39

    -37.33-4.2045.39

    Lne Moquegua-Toquepala_L1025

    37.053.0944.57

    -36.67-4.1544.57

    T r 2

    I L O 3 - T

    2-0.00-0.000.00

    0.000.000.00

    0

    T r 2

    I L O 3 - T

    1

    0.000.000.00

    -0.00-0.000.00

    0

    15.415.3627.98

    TOQUEPALA

    77.4018.02

    53.3316.1842.08

    L n e

    M o q u e g u a - B o

    t i f l a c a

    _ L 1 3 8 2

    42.166.5125.89

    -41.95-7.3225.89

    -44.04-7.3322.14

    44.276.6122.14

    tr3 moq_2171

    -2

    -9.16-4.2516.43

    9.182.4916.43

    L n e

    T o q u e p a

    l a . .55.09

    8.0277.60

    -55.08-8.0277.60

    18.962.5331.70

    -18.89-4.27

    31.70

    -4.11-1.066.91

    4.110.706.91

    tr3 moq_2172

    -111.14-19.0737.49

    -2

    r i v -

    P a n . .

    0.00-0.721.19

    L n e

    D r v . I . .

    15.462.3026.50

    -15.41-4.6426.50

    L n e

    M o q u e g u a - I

    L O 2

    _ L 2 0 2 8

    26.3317.1010.16

    L n e

    M o q u e g u a - I

    L O 2

    _ L 2 0 2 7

    26.3317.1010.16

    t r 2 i l o

    _ 2 7 1

    -52.66-34.1936.92

    53.00

    37.4336.92

    2

    MONT220224.531.0213.74

    76.2623.7626.09

    2

    76.2623.7626.09

    2

    1.40-31.847.80

    1.40-31.847.80

    D I g S I L E N T

  • 8/18/2019 Tesis Análisis de Estabilidad

    128/149

    MON138143.991.0411.94

    ILO3_220226.621.0313.61

    ILO3_138

    142.201.03

    12.79

    MILLS138142.331.0310.62

    TOQEP138142.361.0310.64

    BOTI138142.641.0310.42

    PUSHB138142.321.0310.56

    QHON138142.241.0311.49

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