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• José Luis Colmenarez

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Tabla de Contenido Introducción 1. Iniciando ETAP PowerStatión 1.1

Create New Proyect (Crear un Proyecto Nuevo)

1.2

Open Proyect (Abrir un Proyecto)

1.3

Ventanas de Principales del ETAP PowerStation

2. Elaboración del Diagrama Unificar 2.1

One-Line Diagram (Diagrama Unifilar)

2.2

Procedimientos para construir un Diagrama Unifilar

2.3

Modelación de los Elementos

2.4

Estatus de Configuración (Status Configuration)

2.5

Reportes

3. Análisis de Flujo de Carga 4. Análisis de Cortocircuito 5. Análisis de Arranque de Motores 6. Análisis de Armónicos 7. Coordinación de Dispositivos de Protección (STAR) 8. Análisis de Arc Flash 9. Reportes

INTRODUCCIÓN

ETAP PowerStation versión 5.0 es un programa de análisis de sistema de potencia el cual le permite al Ingeniero Electricista planificar, diseñar y evaluar el comportamiento del Sistema de Potencia que esté bajo estudio. ETAP PowerStation le permitirá al usuario organizar el trabajo a realizar en forma de proyecto, permitiendo a su vez realizar todo el trabajo desde un ambiente gráfico, utilizando para ello un Diagrama Unifilar del sistema bajo estudio. El programa provee todas las herramientas necesarias para la modelación y análisis del sistema de potencia bajo estudio. El objetivo del presente documento es ofrecerle al Ingeniero Electricista que se va a iniciar en el uso del programa ETAP PowerStation una guía de utilización del programa, la cual le permita de una manera rápida familiarizarse con el manejo del programa y con los principios básicos para la realización de los estudios de Flujo de Carga, Corto-Circuito y Arranque de Motores utilizando esta herramienta. El documento está estructurado en nueve (9) Capítulos: Iniciando ETAP, Elaboración del Diagrama Unifilar, Análisis de Flujo de Carga, Análisis de Corto-Circuito, Arranque de Motores, Análisis de Armónicos, Coordinación de Dispositivos de Protección (Star), Análisis de Arc Flash y Reportes. En los primeros ocho (8) capítulos se presenta de manera resumida las características del programa, el manejo de las principales herramientas y la data mínima necesaria para acometer los diferentes estudios. En el capítulo Reportes se encuentran diferentes salidas que ofrece el programa tanto en forma de texto como gráficas. El documento fue elaborado tomando como base los manuales y tutoriales de ETAP PowerStation, los ejemplos que trae el programa y las instrucciones de Trabajo para Flujo de Carga, Corto-Circuito, Arranque de Motores y Análisis de Armónicos, las cuales se anexan el final del documento.

Los nombres de las diferentes actividades del programa ETAP PowerStation se muestran con su nombre original en ingles y resaltadas en negrilla a objeto de que su identificación al momento de ejecutarlas dentro del programa pueda ser más rápida. Igualmente se señalan dentro del documento en negrilla diferentes recomendaciones que permiten facilitar el uso del programa.

Capitulo 1 Iniciando ETAP 1

Iniciando ETAP PowerStation ………………………………………………….

1-1

1.1 Create New Project (Crear un Proyecto Nuevo) …………………………..

1-2

1.2 Open Project (Abrir un Proyecto Existente) ………………………………..

1-4

1.3 Ventanas Principales del ETAP PowerStation ……………………………...

1-7

1.3.1 Project View ……………………………………………………………….

1-7

1.3.2 Menu Bar …………………………………………………………………....

1-8

1.3.3 Project Toolbar …………………………………………………………….

1-9

1.3.4 Mode Toolbar ……………………………………………………………….

1-10

Capítulo1 – Iniciando ETAP

1 Iniciando ETAP PowerStation ETAP Power Station version 5.0 es un programa de análisis de sistemas eléctricos de potencia totalmente gráfico desarrollado por ingenieros para ingenieros, con el fin de manejar las diversas disciplinas de los sistemas de potencia en un paquete integrado con múltiples interfaces. A continuación se muestran los pasos a seguir para comenzar a utilizar el Programa. Primero se debe hacer doble selección con el botón izquierdo del Mouse sobre el icono que se muestra a continuación en la Figura 1.1, el cual debe encontrarse en el escritorio de su PC:

Fig. 1.1 Icono del programa.

Seguidamente, se despliega la ventana que contiene la barra de inicio que se muestra a continuación en la Figura 1.2, en donde al desplegar la opción File se podrá crear un nuevo proyecto o abrir uno ya existente.

Fig. 1.2 Ventana Principal del ETAP PowerStation.

1-1

Capítulo1 – Iniciando ETAP

1.1

Create New Project (Crear un Proyecto Nuevo)

La opción New Project permite abrir un nuevo proyecto de ETAP, en el cual se puede crear un diagrama unifilar desde cero, desplegándose la ventana mostrada en la Figura 1.3 a continuación:

Fig. 1.3 Ventana para introducir información del usuario.

En la cual se introducirá la siguiente información:

Name

Nombre del proyecto, para lo cual se dispondrá de 32 caracteres Alfanuméricos.



Directory

El Programa automáticamente crea un subdirectorio en el directorio de PowerStation para el nuevo proyecto. Si se desea guardar el proyecto en un subdirectorio diferente, se pulsa la opción Browse y se selecciona el directorio deseado.



Unit System

Se debe seleccionar el sistema de unidades que será utilizado para el proyecto, Ingles o Métrico.

 

Password ODBC o Driver





Help

 

Ok Cancel

La utilización de clave para el proyecto es opcional. Base de Datos utilizada por ETAP Seleccionar MS Access de la lista. Al utilizar este botón se despliega la ayuda sobre las actividades que están en uso. Al pulsar este botón procede el siguiente paso. Cancela la actividad que se está realizando.

1-2

Capítulo1 – Iniciando ETAP

Luego de pulsar el botón Ok se despliega la ventana User Information mostrada en la Figura 1.4:

Fig. 1.4 Ventana para introducir información del usuario (Continuación).

En esta ventana se debe introducir la siguiente información:



User Name

  

Full Name Description Password and Confirmed Pasword Access Level Permission



Introducir nombre o clave del usuario. Por defecto aparecerá el nombre de usuario de Windows y puede ser cambiado para cada proyecto. Este campo debe llenarse obligatoriamente. Introducir nombre completo del usuario (campo opcional). Se utiliza para describir el tipo de usuario (campo opcional). Solo se utiliza en el caso que se haya creado una clave para el proyecto. Cuando se está creando un proyecto nuevo PowerStation mostrará en este recuadro el mayor nivel de acceso permitido.

Luego de presionar la opción Ok, ETAP PowerStation nos mostrará la presentación que se observa en la Figura 1.5:

1-3

Capítulo1 – Iniciando ETAP

Fig. 1.5 Presentación de la ventana principal del ETAP luego de crear un proyecto nuevo.

1.2

Open Project (Abrir un Proyecto Existente)

Si se selecciona en el menú principal del ETAP powerStation la opción Open Project, se abrirá la ventana mostrada en la Figura 1.6 a continuación:

Fig. 1.6 Ventana para abrir un proyecto Existente. 1-4

Capítulo1 – Iniciando ETAP

En donde se selecciona el proyecto con el que se desea trabajar. A continuación se desplegará la ventana Logon mostrada en la Figura 1.7, en donde se introduce la contraseña si el proyecto la posee.

Fig. 1.7 Ventana Logon para introducir contraseña de un proyecto.

Al pulsar la tecla Ok se abrirá el Editor Select Access Level y se selecciona la opción Project como se muestra a continuación en la Figura 1.8:

Fig. 1.8 Ventana Select Access Level. 1-5

Capítulo1 – Iniciando ETAP

Seguidamente, se abrirá el proyecto seleccionado anteriormente en la ventana Open, desplegándose en la ventana principal la información del proyecto como se muestra en la Figura 1.9:

Fig. 1.9 Proyecto Abierto.

1-6

Capítulo1 – Iniciando ETAP

1.3

Ventanas Principales del ETAP PowerStation

Una vez creado un proyecto, como se indicó en el apartado 1.1 se abrirá en la ventana principal del ETAP los componentes mostrados a continuación en la Figura 1.10:

Menu Bar

Project Toolbar

Edit and Study Mode

Project View Edit Toolbar

One Line Diagram

Fig.1.10 Componentes mostrados en la Ventana Principal del ETAP para un Proyecto nuevo.

Entre estos componentes tenemos las ventanas: Project View, One Line Diagram, y las barras de herramientas: Project Toolbar, Edit Toolbar y Edit and Study Mode.

1.3.1

Project View

Project View es una representación gráfica en forma de árbol la cual incluye las presentaciones, configuraciones, casos de estudios, base de datos y los componentes asociados con el proyecto. A continuación en la Figura 1.11 se muestra la ventana Project View.

1-7

Capítulo1 – Iniciando ETAP

Fig. 1.11 Ventana Project View.

En esta vista se pueden crear y manipular la presentación del diagrama del diagrama unificar, las configuraciones y los casos de estudios, adicionalmente permite el acceso a las bases de datos y a los editores de los elementos que conforman el proyecto. 1.3.2

Menu Bar

La barra de menú (Menu Bar) contiene una lista de opciones como se puede observar en la Figura 1.12. Estas opciones al ser activadas despliegan a su vez listas de comandos que permitirán realizar diferentes operaciones.

Fig. 1.12 Opciones de la Barra de Menú (Menu Bar).

A continuación se indican las funciones de cada una de estas opciones:

1-8

Capítulo1 – Iniciando ETAP









File

Presenta los comandos para abrir, guardar o cerrar, conectar o desconectar al usuario.



Defaults

Permite seleccionar tamaños de letras, valores predeterminados de las propiedades de los elementos y de las opciones de dibujo.

View

Provee los comandos que permiten desplegar diferentes barras de herramientas.



RevControl

Este menú permite cambiar entre diferentes Revisiones de la Data.

Project

Permite fijar los parámetros y las diferentes opciones que afectan todo el proyecto.



Window

Permite seleccionar entre diferentes vistas.

Library

Permite abrir las bases de datos de los diferentes componentes que se usarán para el proyecto.



Help

Permite consultar el manual de ETAP.

1.3.3

Proyect Toolbar

Esta barra contiene los íconos que permitirán ejecutar los comandos de las funciones más utilizadas de una manera más rápida. En la Figura 1.13 se puede observar la barra de iconos y las opciones más utilizadas:

Fig. 1.13 Project Toolbar



New

Crea el archivo para un nuevo proyecto.



Cut

Elimina elementos seleccionados en el diagrama unifilar.



Open

Abre un proyecto existente.



Copy

Copia elementos seleccionados en el diagrama unifilar al archivo “Dumpster”.



Save

Guarda el archivo del proyecto.



Paste

Pega elementos desde el archivo “Dumpster” al diagrama unifilar.



Print

Imprime el diagrama unifilar.



Pan

Permite desplazarse por el diagrama unifilar utilizando el Mouse.



Print Preview

Permite visualizar el diagrama unifilar para la impresión



Zoom In

Aumentar el tamaño de visualización del diagrama.

1-9

Capítulo1 – Iniciando ETAP



Zoom Out

Reduce el tamaño de visualización del diagrama unifilar.



Zoom to Fit Page

Permite visualizar en la pantalla el diagrama unificar completo.



TextBox

Permite crear un cuadro de texto en a ventana del diagrama unifilar.



Show Grid Lines

Despliega una cuadricula en el diagrama unifilar.



Find

Permite la búsqueda de determinado dispositivo en el diagrama unifilar.



Show

Permite consultar el manual de ETAP.



Help

Permite consultar el manual de ETAP.

1.3.4



Check Continuity

Chequea la continuidad del sistema para elementos no energizados.



Hyperlink

Adiciona “links” para un dispositivo o para el diagrama unifilar.



Power Calculator

Activa la calculadora de ETAP, la cuál relaciona MW, MVAR, MVA, KV, Amp y factor de potencia.

Mode Toolbar

En esta barra se presentan los íconos que indican los diferentes estudios que se pueden ejecutar con el programa ETAP PowerStation como se puede apreciar en la Figura 1.14.

Fig. 1.14 Mode Toolbar.

A continuación se indican las funciones de cada una de las opciones de esta barra:



Edit

Permite construir y modificar el diagrama unifilar.



Motor Acceleration Analysis



Load Flow Analysis

Análisis de Flujo de Carga.





Unbalanced Load Análisis de flujo de carga desbalanceado. Flow Analysis



Short-Circuit Analysis

Análisis de CortoCircuito.

Harmonic Analysis Transient Stability Analysis STAR Protective Device Coordination



Optimal Power Flow Analysis

Análisis de flujo de potencia optimo.

 



Battery Sizing Discharged

Estudio de Arranque de motores. Análisis de Armónicos. Análisis de Estabilidad Transitoria. Coordinación de Protecciones. Cálculo de dimensionamiento y descarga de baterías.

1-10

Capítulo1 – Iniciando ETAP





Realibility Assessment

Análisis de Confiabilidad.



Capacitor Placement

Ubicación optima del capacitor.





DC Load Flow Analysis

Análisis de Flujo de Carga DC.





DC Short-Circuit Análisis

Análisis de CortoCircuito DC.

Underground Raceway Systems Ground Grid Systems Cable Pulling Systems

Sistema de canalización subterránea de cables. Sistemas de Malla de puesta a tierra. Sistemas de tracción de cables.

1-11

Capitulo 2 Diagrama Unifilar 2 Elaboración del Diagrama unifilar.………………………….………………………..

2- 1

2.1 One -Line Diagram (Diagrama Unifilar)……………..…………………………….

2- 1

2.2 Procedimiento para construir el Diagrama Unifilar………………………………

2- 1

2.2.1 Adicionar Elementos.…………………………………………………………… 2- 2 2.2.2 Seleccionar y Deseleccionar Elementos...……………………………..........

2- 3

2.2.3 Mover Elementos………………………………………………………………

2- 3

2.2.4 Conectar Elementos….…………………………………………………………

2- 4

2.2.4.1 Conectar el Cursor sobre el pin de un elemento.…………………......... 2- 4 2.2.4.2 Conector Remoto…………………………………………………………...

2- 4

2.2.5 Insertar Dispositivos de Protección.…………………………………………..

2- 5

2.2.6

Borrar Elementos……………………………………………………………….

2- 5

2.2.7

Copiar Elementos………………………………………………………...........

2- 6

2.2.8

Pegar Elementos…………………………………………………………….…

2- 6

2.2.9

Mover Elementos………………………………………………………………

2- 6

2.2.10 Tamaño del Elemento…………………………………………………………

2- 6

2.2.11 Símbolo del Elemento…………………………………………………………

2- 7

2.2.12 Orientación del Elemento……………………………………………………..

2- 7

2.2.13 Estado de los dispositivos de protección…………………………….………

2- 8

2.2.14 Ocultar los dispositivos de protección……………………………………….

2- 8

2.2.15 Nodos y barras…………………………………………………………………

2- 8

2.2.16 Agrupar y desagrupa……………………………………………………..…..

2- 9

2.2.17 Composite Network.…………………………………………………..………

2- 10

2.2.18 Composite Motors………………………………………………………………

2- 11

2.3 Modelación de los Elementos…………………….. ……………….…………….

2- 12

2.3.1 Power Grid……………………………………………………………………….

2- 12

2.3.2 Bus Data……………………………………………………………..………….

2- 14

2.3.3 Branch Data…………………………………………………………………...…

2- 16

2.3.4 Synchronous Generator Data…………………………………………………

2- 19

2.3.5 Synchronous Motor Data……………………………...……………………….. 2- 20 2.3.6 Induction Motor Data…………………………..……………………………….

2- 22

2.3.7 Static Load Data……………………………………..………………………….

2- 23

2.4 Estatus de Configuración (Status Configuration)…..…………………………… 2- 25 2.4.1 Crear Nueva Configuración.………………………..………………………….

2- 26

2.4.2 Duplicar Configuración.……………………………..………………………….

2- 27

2.4.3 Revision Data….……………………………………..………………………….

2- 28

0 Crear un Nuevo Caso de Estudio……………………..………………………….

2- 29

06 Reportes……………….………………………………..………………………….

2- 29

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2

Elaboración del Diagrama Unifilar

El primer paso para la creación del proyecto es la construcción del Diagrama Unifilar. El procedimiento para construir este diagrama se muestra a continuación: 2.1

One Line Diagram (Diagrama Unifilar)

ETAP PowerStation provee un editor gráfico completo para construir el diagrama unifilar. Utilizando la barra de herramientas de Edición se puede gráficamente añadir, borrar, mover o conectar elementos, aumentar o disminuir la vista del diagrama unifilar, desplegar el diagrama en una cuadrícula, cambiar el tamaño de los elementos, su orientación, símbolo o visibilidad, ect. Al crear un nuevo proyecto, la presentación en pantalla del diagrama unifilar es automáticamente creada con el nombre (ID) de Default One-Line Diagram con un número (OLV1). PowerStation One-Line Diagram es la representación de un sistema trifásico balanceado, el cual será el punto de partida para los estudios de flujo de carga, cortocircuito, arranque de motores, Estabilidad transitoria, Estudio de armónicos, etc. El Sistema Eléctrico podrá ser construido gráficamente conectando las barras, ramas, motores, generadores y dispositivos de protección en cualquier orden. Los elementos podrán ser conectados a las barras gráficamente o desde sus editores, los cuales se despliegan pulsando dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el elemento. 2.2

Procedimiento para construir el Diagrama Unifilar

Una vez que se ha creado un proyecto nuevo y se está en el modo Edit (Edición), como se muestra en la Figura 2.1, se podrá construir el diagrama unifilar como se describe a continuación:

Edit

Fig. 2.1 Modo Edit (Edición).

2-1

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Al estar en el modo EDIT se desplegará una barra de herramientas de edición como se muestra en la Figura 2.2.

Fig. 2.2 Barra de Herramientas del modo Edit.

La cual nos permitirá dibujar el diagrama unifilar utilizando los comandos que se describen a continuación. 2.2.1

Adicionar Elementos



Pulsar el botón izquierdo del mouse sobre el símbolo del elemento (transformador, generador, cable, etc) en la barra de edición, la cual se encuentra en la parte derecha de la pantalla, se arrastra el cursor sobre el diagrama unifilar y se pulsa el botón izquierdo del mouse a objeto de colocar el elemento seleccionado en el lugar deseado.



Los elementos solo pueden ser añadidos en el modo edición. No pueden ser añadidos en ningún modo de estudio, flujo de carga, corto-circuito, arranque de motores, etc.

2-2

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar



Los elementos solo pueden ser añadidos cuando está activado el Caso Base (Menú RevControl). No pueden ser añadidos nuevos elementos cuando se está en el modo revisión.

En la Figura 2.3 se observa como se agregan elementos para crear un diagrama unifilar:

Fig. 2.3 Adición de elementos para crear un diagrama unifilar.

2.2.2  

Seleccionar y Deseleccionar elementos

Colocar el cursor sobre el elemento deseado y pulsar al botón izquierdo del Mouse sobre el elemento para seleccionarlo. Pulsar el botón izquierdo del Mouse en cualquier lugar del diagrama unifilar para deseleccionarlo.

2.2.3

Mover elementos

Para mover un elemento o grupo de elementos dentro del diagrama unifilar se debe: 

Seleccionar el elemento (o grupo de elementos) que se quiere mover, los cuales se verán en color rojo en la pantalla.



Mover el cursor sobre los elementos seleccionados, pulsar el botón izquierdo del Mouse sobre este y manteniéndolo presionado mover el elemento.

2-3

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar



Colocar el elemento en el lugar deseado y soltar el botón.

2.2.4

Conectar Elementos

Cada elemento tiene varios pines. Un pin es una herramienta gráfica, representada por un recuadro rojo, el cual indica él o los puntos de conexión de los elementos. 2.2.4.1

Conectar el cursor sobre el pin de un elemento



Colocar el cursor sobre el pin (cuadro rojo) de un elemento.



Pulsar el botón izquierdo y arrastrar el Mouse desde el elemento que se quiere conectar. Cuando el pin (cuadro rojo) del otro elemento se torne rojo, soltar el botón izquierdo del mouse. En la Figura 2.4 se puede observar como se realiza este procedimiento.

Fig. 2.4 Conectar con el cursor el pin de un elemento.

2.2.4.2 

Conector Remoto

El conector remoto permite unir elementos que se encuentran en áreas separadas del proyecto, sin necesidad de dibujar una línea larga entre ellos. En la figura 2.5 se puede observar el conector remoto el cuál esta en rojo.

Fig. 2.5 Conector Remoto.

2-4

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.2.5

Insertar Dispositivos de Protección

Los dispositivos de protección pueden ser insertados en cualquier rama arrastrando el dispositivo desde la barra edición y colocándolo encima del conector como se puede ver en la Figura 2.6:

Fig. 2.6 Dispositivos de Protección en el Diagrama Unifilar.

2.2.6

Borrar Elementos

Los elementos y sus conectores pueden ser borrados del diagrama unifilar y colocados en el archivo Dumpster. Existen cuatro formas para borrar un elemento. 

Seleccionar Cut del menú que se despliega al pulsar el botón derecho del Mouse.



Seleccionar Edit de la barra y seleccionar Cut.



Seleccionar el icono Cut en la barra Proyect Toolbar.



Pulsar la tecla Delete en el teclado.

Todos los elementos borrados del diagrama unifilar se encuentran en el sistema Dumpster con el mismo nombre y las mismas propiedades y estatus que tenía en el diagrama unifilar. Nota: El archivo Dumpster es un archivo que contiene los elementos que han sido borrados o copiados del diagrama unifilar. Estos elementos permanecerán allí hasta que sean borrados del archivo. Esta presentación sólo puede ser activada desde la vista Proyect View, como se observa en la Figura 2.7, y proporciona una herramienta muy útil mientras

2-5

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

se está construyendo el diagrama unifilar, ya que nos permitirá borrar, mover, copiar y pegar los elementos entre presentación y el diagrama unifilar.

Fig. 2.7 Sistema Dumpster.

2.2.7

Copiar Elementos (Copy Dumpster)

Los elementos y sus conectores pueden ser copiados desde la celda Dumpster hacia el diagrama unifilar. 2.2.8

Pegar Elementos (Paste Dumpster)

Usar el comando Paste para copiar el elemento seleccionado desde la celda Dumpster dentro del diagrama unifilar. En este caso el ID del elemento es reemplazado, asignandole el número inmediato superior. 2.2.9

Mover elementos (Move from Dumpster)

Los elementos pueden ser movidos desde la celda Dumpster hacia el diagrama unifilar con el mismo nombre. En este caso se conserva el numero asignado originalmente. 2.2.10 Tamaño del elemento Cuando se añade un elemento nuevo al diagrama unifilar su tamaño es 3. Para cambiar este tamaño a otro se coloca el cursor sobre el elemento y se pulsa el botón derecho del

2-6

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Mouse, esto desplegará un menú de donde se seleccionará el comando Size, el cual permitirá seleccionar entre los tamaños 1, 2, 3, 4 o 5. 2.2.11 Símbolo del elemento El programa dispone de dos tipos de símbolos gráficos para los elementos que forman el diagrama unifilar, los símbolos según las normas ANSI & IEC. El símbolo para algunos elementos, como por ejemplo las barras, es la misma para ambas normas. Para cambiar el símbolo de un elemento existente, se coloca el cursor sobre el elemento, se pulsa el botón derecho del Mouse, se selecciona el comando Symbols y allí se selecciona entre la norma ANSI y la IEC como se observa en la Figura 2.8.

Fig. 2.8 Selección del Símbolo del elemento.

2.2.12 Orientación del elemento Para cambiar la orientación de un elemento, se coloca el cursor, se pulsa el botón derecho del Mouse, se selecciona del menú el comando Orientation, y se selecciona entre 0, 9, 180 o 270 grados, como se observa en la Figura 2.9.

Fig. 2.9 Asignar Orientación de un elemento.

2-7

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.2.13 Estado del dispositivo de protección Los Interruptores, swiches, contactores y fusibles presentan estatus de abierto o cerrado. Este estatus puede ser cambiado colocando el cursor sobre el elemento y pulsando el botón derecho del Mouse para desplegar el menú en donde se debe seleccionar la opción closed. Para el caso en que el dispositivo este cerrado, y se desea abrir, se debe deseleccionarla opción Close. Esto se puede observar en la Figura 2.10.

Fig. 2.10 Estado del Dispositivo de Protección (cerrado).

2.2.14 Ocultar los Dispositivos de Protección Los Interruptores, fusibles, transformadores de corriente, swiches, contactores, transformadores de potencial, cortadores y relés, pueden hacerse invisibles para una presentación particular del diagrama unifilar. Para ello se selecciona el elemento de protección, se pulsa el botón derecho del Mouse y del menú desplegado se selecciona la opción Visible para el caso en que se desee mostrar el dispositivo, y deseleccionar la opción en el caso que no desee mostrarse el mismo. Este procedimiento se puede observar en la Figura anteriormente mostrada (Figura 2.10). 2.2.15 Nodos y Barras La conexión entre dos ramas o motores y ramas, requiere una barra. Sin no se desea representar la barra en el diagrama, se puede cambiar el símbolo de la barra por el de un nodo o viceversa se coloca el cursor sobre la barra, se despliega el menú pulsando el botón derecho del Mouse y se selecciona el comando node para cambiar a barra, como se indica en la Figura 2.11:

2-8

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.11 Representación de un Barra de conexión.

También se puede extender las barras para que aparezcan como la mostrada en la Figura 2.12, colocando el puntero del mouse en cualquier extremo de la barra, hasta que aparezca una flecha doble. Luego haga click y arrastre hasta la longitud deseada.

Fig. 2.12 Extensión de una barra

2.2.16 Agrupar y desagrupar Para agrupar o desagrupar elementos, primero se seleccionan, luego se pulsa el botón derecho del Mouse y se selecciona de la lista group o ungroup como se muestra a continuación en la Figura 2.13.

Fig. 2.13 Agrupar o desagrupar elementos. 2-9

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.2.17 Composite Network Un Composite Networks es un sistema que contiene barras, ramas, cargas y que a su vez puede contener otras Composite Network. Esto permite construir subsistemas que pertenecen al diagrama unifilar principal, conectados a este pero dibujados en otros diagramas de manera tal que no se complique el diagrama principal. Estos subsistemas se pueden colocar en cualquier parte del diagrama unifilar o dentro de otro subsistema. Este subsistema es parte del diagrama unifilar y todos los estudios que se realicen incluyen todos los elementos y conexiones que conformen los subsistemas. En la Figura 2.14 se muestra un ejemplo de una Composite Network, a la izquierda se muestra el símbolo que la representa dentro de la barra de edición y dentro del unifilar y a la derecha la ventana con el diagrama unifilar del subsistema, la cual se abrirá al pulsar dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo que aparece dentro del diagrama unifilar principal.

Fig. 2.14 Composite Network.

El título de esta ventana será OLV1=>Network se puede cambiar haciendo doble click en cualquier parte del interior de esta ventana o haciendo click derecho en su ícono, y seleccionando Properties como se muestra en la Figura 2.15.

2-10

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.15 Cambio de Nombre del Composite Network.

2.2.18 Composite Motors Composite Motors es una herramienta que permite agrupar motores y cargas dentro del sistema. En la Figura 2.16 se muestra un ejemplo de un Composite Motor, a la izquierda se muestra el símbolo que lo representa dentro de la barra de edición y dentro del diagrama unifilar donde se construyó. A la derecha se muestra la ventana con el diagrama unifilar del grupo de motores incluidos en el Composite Motors, la cual se mostrará al pulsar dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo que aparece dentro del diagrama unifilar principal. A la ventana del Composite Motors, también se le puede cambiar su nombre de la misma manera que al Composite Networks. Solo estan activos en la barra de herramientas los elementos Inductor Machina, Synchronous Machine, Static Load, Lumped Load, Switch, fusible, contactor y High/low Voltage Circuit Breaker.

Fig. 2.16 Composite Motors.

2-11

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.3

Modelación de los elementos

A continuación se procede a la construcción de un diagrama unifilar. Para ello se debe tener la data correspondiente de cada elemento, la cual se ira detallando a lo largo de la construcción de los elementos que contiene el diagrama unifilar a continuación: 2.3.1

Power Grid

Se coloca el cursor sobre el elemento Power Grid (Utility) en la barra de herramientas de edición y se pulsa dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo mostrado en la Figura 2.17:

Fig. 2.17 Power Grid.

Se desplegará la ventana Power Grid Editor y se introducirán los datos como aparecen en las siguiente ventanas mostradas en la Figura 2.18 y 2.19:

Fig. 2.18 Power Grid Editor (Info Page).

2-12

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.19 Power Grid Editor (Rating Page).



Power Grid Data

Los datos mínimos requeridos para la empresa suministradora del servicio (Utility) son:

o

Operating Mode

Tipo de Operación de la Barra: Barra Swing, Control de Tensión, Control de Reactivos o Control de Factor de Potencia. Ver Figura 2.18.

o

Nominal kV

Valor de tensión nominal de la barra.

o

Swing mode

Se debe introducir el valor de tensión y su ángulo para cada categoría. Ver Figura 2.20 (a).

o

Voltage control mode

Se debe introducir el valor de tensión, potencia límites máximo y mínimo de Mvar. Ver Figura 2.20 (b).

o

Mvar Control mode

Para este modo es necesario introducir los valores de MW y Mvar. Los límites de Mvar Max y Min deben ser iguales a los Mvar introducidos para este modo. Ver Figura 2.20 (c).

o

Power Factor Control mode

Se debe introducir para este modo la potencia activa y Mvar Max y Min (Opcional). Ver Figura 2.20(d).

2-13

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.20(a) Swing mode

Fig. 2.20 (b) Voltage Control mode

Fig. 2.20 (c) MvarControl mode

Fig. 2.20 (d) FP Control mode Fig. 2.20 Datos a introducir para cada modo de operación del Power Grid.

2.3.2

Bus Data

Se coloca el cursor sobre el elemento Bus en a barra de herramientas de edición y luego se pulsa dos veces el botón del Mouse sobre la Figura 2.21 mostrada a continuación:

Fig. 2.21 Bus

Nota: Cuando se quiera agrandar o disminuir el tamaño de las barras dentro del dibujo, se coloca el puntero sobre cualquiera de los extremos de la barra hasta que una flecha de doble punta aparezca, entonces se pulsa el botón izquierdo del Mouse y se arrastra la flecha hasta el tamaño deseado. Luego de haber pulsado dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre la barra, se desplegará entonces el Bus Editor mostrado en la Figura 2.22 y se introducirán los siguientes datos:

2-14

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.22 Bus Editor.



Bus Data

La data mínima requerida para una barra, para la ejecución de cualquier estudio efectuado dentro del programa es la siguiente:

o

Nominal kV

Valor nominal de la tensión de la barra.

o

%V y Angle

Cuando se ha seleccionado como condición inicial la tensión en la barra.

o

Load Diversity Factor

Cuando se selecciona como condición de carga en la ventana Study Case el recuadro Load Diversity (Para el caso de Flujo de Carga).

Recomendaciones para la creación de barras: No es necesario crear una barra cada vez que se agregue un nuevo elemento unifilar, ya que esto ocasionaría tener un número muy grande e innecesario de barras. Para la creación de una barra nueva se sugiere seguir las siguientes recomendaciones: 1. Para equipos mayores tales como: switchgear, switchrack y centro de control de motores (MCCs). 2. En el lado primario del transformador cuando la línea/Cable de alimentación mide más de 76.2 mt para cables de alta tensión, 30.48 mt para cables de media tensión y 7.62 mt para cables de baja tensión. 3. Los motores de inducción y Sincrónicos no necesitan barras en sus terminales dado que los editores de los motores incluyen el equipamiento de los cables.

2-15

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.3.3 

Branch Data (Transformadores de 2 y 3 devanados, líneas, cables, etc)

Branch Data

La data mínima requerida para modelar las ramas (transformadores, líneas de transmisión, cables, reactores, etc) es la siguiente:

o

Transformer

Tensión nominal en kV, potencia en kVA/MVA, posición de los taps, y valores de los LTC si aplica.

o

Branch Z,R,X, o X/R Cable and transmission Base

o o

Valores y unidades, tolerancias y temperaturas si aplica. Longitud y Unidades. Valores base de impedancias de KVA/MVA.

Se coloca el cursor sobre el elemento (para este caso un transformador de 2 devanados) 2-Winding Transformer en la barra de herramientas del editor y luego se pulsa dos veces el botón izquierdo sobre la Figura 2.22 mostrada a continuación:

Fig. 2.23 2-Winding Transformer

Se desplegará el Editor del transformador de dos devanados y se procede a introducir la data mostrada en las Figuras 2.23 (a), (b), (c) y (d).

Fig. 2.23 (a) Data del 2-Winding Transformer (Info Page). 2-16

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2. 24(b) Data del 2-Winding Transformer (Rating Page).

Fig 2.23(c) Data del 2-Winding Transformer (Tap Page).

2-17

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig.2.23 (d) Data del 2-Winding Transformer (Grounding Page).



Transformer

La data mínima requerida para modelar un transformador ya sea de 2 o 3 devanados es la siguiente:

o

kV del Prim ,Sec y Ter (3 devanados)

Tensión en kV del primario, secundario y del Terciario (para el caso de 3 devanados) del transformador

o

MVA

Este es el valor base en MVA del transformador, utilizado para la transformación de las impedancias.

o

Max MVA

Valor en MVA utilizado para el cálculo de la sobrecarga del transformador.

o

Impedance (Z)

Impedancia positiva y de secuencia cero en porcentaje, en base a los MVA y kV del transformador.

o

X/R Ratio

Introducir la relación X/R del transformador.

o

Z variation

Variación de la impedancia del transformador con respecto al ajuste de tap.

o

%Tap y kV Tap

Se debe introducir el ajuste del tap del transformador en porcentaje o en kV.

o

Phase Shift

Especifique el desplazamiento de fase asociado al transformador, el cuál determina el ángulo secundario del voltaje con respecto a ángulo primario del voltaje.

o

Connection

Especificar el tipo de conexión del transformador

2-18

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.3.4

Synchronous Generator Data

Se coloca el cursor sobre el elemento Synchronous Generator en la barra de herramientas del editor y luego se pulsa dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo mostrado en la Figura 2.24.

Fig. 2.24 Syncronous Generator

Se desplegará el Editor del generador sincrónico y se procede introducir los datos en la ventana mostrada a continuación en la Figura 2.25: 

Synchronous Generator Data

La data mínima requerida para modelar el generador sincrónico es la siguiente:

o

Operating mode

Seleccionar si el generador funcionará como swing, control de tensión, control de Mvar o control de Factor de Potencia.

o

Swing mode

Para este modo de debe introducir el valor de %V y el ángulo (Angle).

o

Voltage Control mode

Para este modose requiere el %V, MW loading, y límites de Mvar (Qmax y Qmin).

o

Mvar Control mode

Para este modo se requiere los MW y Mvar loading.

o

FP Control mode

Para este modo se requiere MW y FP. Qmax y Qmin son opcionales

Fig 2.25 (a) Data Mínima para Synchronous Generator (Info Page). 2-19

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.25 (b) Data Mínima para Synchronous Generator (Rating Page).

2.3.5

Synchronous Motor Data

Se coloca el cursor sobre el elemento Synchronous Motor en la barra de herramientas del editor y luego se pulsa dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo mostrado en la Figura 2.26.

Fig. 2.26 Synchronous Motor

Se desplegará el Editor del motor sincrónico y se procede a introducir los datos en la ventana mostrada en la Figura 2.27 y 2.28:

2-20

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.27 Data mínima para el Synchronous Motor (Info Page).

Fig. 2.28 Data mínima para el Synchronous Motor (Nameplate Page). 2-21

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar



Synchronous Motor Data o o o o

Rated kW/hp and kV Power factors and efficiencies Loading Category ID and %Loading Equipament cable data

2.3.6

La data mínima requerida para modelar el Motor sincrónico es la siguiente: KW /Hp nominales. Factor de potencia y eficiencias para los porcentajes de carga del motor de 100%, 75% y 50%. Porcentaje de carga para cada una de las categorías de carga seleccionadas. Datos del cable que conecta el motor sincrónico a la barra.

Induction Motor Data

Se coloca el cursor sobre el elemento Induction Motor en la barra de herramientas del editor y luego se pulsa dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo mostrado en la Figura 2.29.

Fig. 2.29 Induction Motor.

Se desplegará el Editor del motor y se procede a introducir los datos en la ventana mostrada en la Figura 2.30 (a) y (b):

Fig. 2.30 (a) Data Mínima para el Induction Motor (Info Page).

2-22

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.30 (b) Data Mínima para el Induction Motor (Nameplate Page).



Induction Motor Data o o o o

Rated kW/hp and kV Power factors and efficiencies Loading Category ID and %Loading Equipament cable data

2.3.7

La data mínima requerida para modelar el Motor de Inducción es la siguiente: Valores nominales de potencia y tensión del motor. Factor de potencia y eficiencias para los porcentajes de carga del motor de 100%, 75% y 50%. Porcentaje de carga para cada una de las categorías de carga seleccionadas. Datos del cable que conecta el motor de inducción a la barra.

Static Load Data

Se coloca el cursor sobre el elemento Static Load en la barra de herramientas del editor y luego se pulsa dos veces el botón izquierdo del Mouse sobre el símbolo mostrado en la Figura 2.31.

Fig. 2.31 Static Load

2-23

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Se desplegará el Editor del Static Load Editor y se procede a introducir los datos en la ventana mostrada en la Figura 2.32 (a), (b) y (c).

Fig. 2.32 (a) Data Minima para Static Load (Info Page).

Fig. 2.32 (b) Data Minima para Static Load (Loading Page).

2-24

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.32 (c) Data Minima para Static Load (Cable/Vd).



Static Load Data o o o o

Static Load ID Loading Category ID and %Loading Power Factor Equipament cable data

Data mínima requerida para la modelación de cargas estáticas para un estudio de flujo de carga. Nombre de la carga Permite asignar el porcentaje de carga. Factor de Potencia de la carga. Datos del cable que conecta la carga a la barra.

Nota: En este punto solo se ha presentado la forma de introducir la data mínima requerida para la realización de un estudio de flujo de carga para algunos de los elementos que conforman el diagrama unifilar, para una información más detallada y completa se sugiere consultar el manual de ETAP PowerStation versión 5.0 -Chapter 11- ACElements. 2.4

Status Configuration

Esta propiedad permite configurar diferentes estados de operación para elementos tales como interruptores, fusibles y switches, los cuales pueden estar abiertos o cerrados. Las cargas y los motores pueden estar operando continuamente, intermitente o en reserva.

2-25

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Estas condiciones podrán ser modeladas utilizando la opción Status Configuration. Cada configuración es independiente de la otra dado que el estatus de los elementos puede ser fijado independientemente para cada configuración. Se podrán crear tantas configuraciones como se desee. Para asociar una configuración a una presentación se debe activar la presentación (diagrama unifilar), abrir la lista que se despliega en la barra de configuración (Configuration) y seleccionar el estatus de la configuración deseada como se muestra en la Figura2.33:

Stage1

TSEvents

Fig. 2.323 Status Configuration

En la figura anterior se puede observar dos condiciones de operación diferentes para un mismo sistema, los elementos en color mas claros están fuera de servicio. El uso de esta herramienta permitirá la realización de estudio para diferentes configuraciones sin necesidad de realizar varias copias de un mismo proyecto, lo cual nos permitirá obtener un gran ahorro de espacio en disco. Adicionalmente cuando se adicionen nuevos elementos o se modifiquen valores de impedancia a un diagrama unifilar, los cambios serán guardados automáticamente para todas las configuraciones. 2.4.1

Crear Nueva Configuración

Para crear un nuevo estatus solo se puede hacer desde la vista Project View, para ello se debe pulsar el botón derecho del Mouse sobre Status bajo la carpeta Configuration y

2-26

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

seleccionar Create New. El estatus de los elementos para la nueva configuración se mostrará en la ventana de dialogo mostrada en la Figura 2.34:

Fig. 2.334 Crear una Nueva Configuración.

2.4.2

Duplicar Configuración

Para crear una nueva configuración con el mismo estatus para los elementos de una configuración existente, desde la vista Project View se pulsa el botón derecho del Mouse sobre una configuración existente y se selecciona Duplicate como se muestra a continuación en la Figura 2.35:

Fig. 2.345 Duplicar un Configuración Existente.

2-27

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.4.3

Revision Data

Esta opción permitirá modificar los parámetros de los elementos que conforman el sistema de potencia bajo estudio. PowerStation provee 16 Revisiones diferentes de la data asociada con cada elemento. La revisión “0” conformará el Caso Base y se dispondrá de la Revisión del 1 al 15 para modificar los parámetros asociados con cada elemento del diagrama unifilar, sin modificar el caso base. Por ejemplo si se cambia la impedancia de un transformador en una revisión y en el caso base el transformador tiene su impedancia original, podremos comparar los resultados del cálculo de Flujo de Carga para estos dos casos. Otro uso de la opción Revisión Data es cuando se tienen modificaciones futuras del sistema tales como adicionar subestaciones al sistema existente, esta subestación se adiciona al caso base y se selecciona Out of Service de manera que su presencia no afecte los resultados del estudio del sistema actual, en el caso Revision Data se colocarán los elementos In Service, lo cual permitirá realizar el estudio para esta condición. Para Activar la revisión haga click en barra Revision y se desplegará la lista de revisiones existentes. Seleccione la revisión de la lista que desea activar como se muestra a continuación en la Figura 2.36:

Fig. 2.356 Revision Toolbar

Todos los cambios que se hayan realizado mientras se esté trabajando en alguna de las Revisiones solo pueden ser guardados cuando se seleccione la revisión Base. Para cambiar el nombre de cualquiera de las revisiones se debe seleccionar en la barra RevControl la opción Edit y luego se desplegar la ventana mostrada en la Figura 2.37, en donde se debe seleccionar la revisión a la que se desea cambiar de nombre:

2-28

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

Fig. 2.367 Editar el Nombre de una Revisión

2.5

Crear un nuevo Caso de Estudio

Para un nuevo caso de estudio se debe estar en la vista Project View, se coloca el cursor sobre la carpeta correspondiente al estudio que se requiera realizar. Al pulsar el botón derecho del Mouse sobre la carpeta, aparecerá el mensaje Create New, al pulsar sobre este mensaje se creará un nuevo caso de estudio. En la Figura 3.8 se puede apreciar un ejemplo, en donde la carpeta seleccionada es la correspondiente al estudio de flujo de carga.

Fig. 3.37 Proyect View.

Las características del nuevo caso de estudio serán introducidas utilizando el editor del caso de estudio correspondiente a cada módulo del ETAP.

2-29

Capítulo 2 – Diagrama Unifilar

2.6

Reportes

Una vez realizado por el módulo de ETAP PowerStation cualquier corrida, se mostrarán los resultados mediante dos opciones, gráficamente en el diagrama unifilar de acuerdo con las opciones que se hayan definido en el ícono Display Option, cuyas opciones se explicarán para cada módulo mas adelante. También se pueden mostrar en forma de texto pulsando el ícono Report Manager ubicado en cada una de las barras correspondientes a los módulos existentes, este ícono abrirá la ventana donde se podrá seleccionar el reporte de salida deseado como se muestra en la Figura 2.38:

Fig. 2.388 Report Manager.

En el capitulo 8 (Reportes) de esta guía se presentan salidas típicas de cada uno de los módulos existentes, tanto de diagrama unifilar como de los archivos en forma de texto.

2-30

Capitulo 3 Flujo de Carga 3 Estudio de Flujo de Carga…………………………………….………………….

3-1

3.1 Modelación del Estudio de Flujo de Carga…….……………………………..

3- 1

3.1.1 Load Flow Análisis (Análisis de Flujo de Carga)………………………...

3- 2

3.1.1.1 Run Load Flow Studies ……………………………………………...

3- 2

3.1.1.2 Run Control Auto Simulator …………………………………………..

3- 3

3.1.1.3 Load Flow Display Options …………………………………………..

3- 3

a Results ……………………………………………………………………..

3- 3

b AC ……..……………………………………………………………………..

3- 5

c AC – DC ……………………………………………………………………..

3- 7

d DC ……………………………………………………………………………

3- 8

3.1.1.4 Alert View ……………………………………………………………….

3- 9

3.1.1.5 Load Flow Report Manager …………….…………………………….

3- 9

3.1.1.6 Halt Current Calculation …..…………….…………………………….

3- 9

3.1.1.7 Get Online Data ………. …..…………….…………………………….

3- 9

3.1.1.8 Get Archived Data ………. …..…………….………………………….

3- 9

3.1.1.9 Load Flor Comparator..…. …..…………….………………………….

3- 9

3.2 Study Case Toolbar…………………………………………………………….

3- 10

3.3 Procedimiento para la realización del Estudio de Flujo de Carga…..…….

3- 10

3.3.1 Editor del Caso de Estudio………...…………………………………….

3- 10

a Info Page…………………………………………………………………….. 3- 11 b Loading Page………………………………………………………………..

3- 12

c Adjustment Page……………………………………………………………. 3- 14 d Alert Page……………………………………………………………………

3- 15

Capítulo 3 – Flujo de Carga

3 Estudio de Flujo de Carga Uno de los procedimientos computacionales más usados en el análisis de sistemas de potencia es el cálculo de flujo de carga. La planificación, el diseño y la operación de un sistema de potencia requiere tales cálculos para analizar en estado estacionario (régimen permanente) el comportamiento del sistema de potencia bajo diferentes condiciones de operación y estudiar los efectos que en el sistema se producen debido a los cambios realizados en la configuración del circuito. Los estudios de flujo de carga permiten determinar por ejemplo: Carga de los componentes del circuito, tensiones en las barras en régimen permanente, flujo de potencia reactiva, posición más adecuada de los taps de los transformadores, valor de las pérdidas en el sistema, tensión en los terminales del generador, comportamiento del sistema en condiciones de emergencia, etc. El módulo de análisis de flujo de carga del programa ETAP PowerStation permite obtener estos valores. Para realizar el análisis de flujo de carga con ETAP se deberá ejecutar previa a la modelación las siguientes actividades:  Establecer los requerimientos del estudio

Caso Base, Contingencias, Escenarios de Cargas y Generación.

 Disponer de los siguientes documentos

Diagramas Unifilares, Hojas de datos de los equipos, Estudio de Cargas, Estudios de ampacidad de líneas y cables, Datos de la empresa prestataria del servicio.

 Obtener los datos del sistema de alimentación

Valores normales de tensión, Regulación de tensión, Capacidad disponible de carga, Factor de potencia mínimo requerido.

 Obtener los datos del sistema de distribución  Establecer los procedimientos especiales de operación del sistema:

Líneas, Cables, Transformadores, Reactores, Capacitores, Generadores, Motores. Estado normal de interruptores, Esquemas de regulación de tensión locales, Límites de tensión aceptables.

Una vez que la data anterior está disponible, se procederá a modelar el sistema de potencia con la herramienta computacional ETAP PowerStation tal como se describió en el punto Construcción del Diagrama Unifilar y como se describe a continuación. 3.1

Análisis de Flujo de Carga

Un análisis de Flujo de Carga es una serie de cálculos realizados cuando ciertos parámetros del equipamiento presentan diferentes valores o la configuración del circuito es modificada mediante la apertura o cierre de interruptores, adición o remoción de líneas, cables etc. Los estudios de flujo de carga están concebidos con el objeto de verificar la operación de un sistema existente bajo condiciones normales de operación y de 3-1

Capítulo 3 – Flujo de Carga

contingencias, confirmar si el sistema existente está en capacidad de suplir cargas adicionales, o verificar y comparar el impacto que nuevas expansiones tendrán en el comportamiento del sistema. La modelación de todas estas condiciones de operación del sistema ocasionaría la creación de una gran cantidad de casos de estudio. El programa ETAP permite crear todas estas condiciones dentro de un mismo proyecto sin tener que crear nuevos proyectos. Esto es posible hacerlo mediante la utilización de las herramientas Status Configuration y Revision (Ver Capitulo 2, Sección 2.4).

3.2

Modelación del Estudio de Flujo de Carga

Una vez que se ha introducido los datos de los diferentes elementos que conforman el diagrama unifilar, se procede a crear el estudio de Flujo de Carga como se indica a continuación:

3.2.1

Load Flow Analysis (Análisis de Flujo de Carga)

En la barra de Herramientas de ETAP Power Station se pulsa el botón Análisis de Flujo de Carga, como se observa en la Figura 3.1 para cambiar a este modo de trabajo.

Fig. 3.1 Barra de Herramientas activada en el Modo para Análisis de Flujo de Carga.

Esto permitirá que se despliegue en pantalla la barra de Flujo de Carga mostrada en la Figura 3.2:

Fig. 3.2 Barra de Herramientas de Flujo de Carga.

A continuación se describen las opciones de la barra de herramientas del módulo Flujo de Carga: 3.1.1.1

Run Load Flow Studies

Se activa este ícono, una vez que ha sido seleccionado un caso de estudio en el Study Case Editor, para así poner en funcionamiento el estudio del flujo de la carga.

3-2

Capítulo 3 – Flujo de Carga

3.1.1.2

Run Control Auto Simulator (No está activo)

Esta opción permite que el programa de ETAP genere valores de funcionamiento y condiciones de emergencia de un sistema de potencia y luego alimenta la información a los sistemas de control actuales de los generadores. 3.1.1.3

Display Options – Load Flow

Esta opción permite editar como se desea que sean representados los resultados en el diagrama unifilar. En la Figura 3.3 se muestra a continuación esta ventana.

Fig. 3.3 Display Option para representación gráfica de Reportes.

a. Results Este grupo comprende las diferentes opciones para la representación gráfica de los reportes y como aparecen estos resultados representados en el diagrama unifilar. Este conjunto se describe a continuación:  Color

Se selecciona el color para los resultados que se mostraran en el diagrama unifilar.

 Show Units

Esta opción permite mostrar en los resultados exhibidos en el diagrama unifilar las unidades del flujo de potencia o de la corriente.

 Check All

Muestra todos los resultados obtenidos en el diagrama unifilar.

3-3

Capítulo 3 – Flujo de Carga

 Voltage

Selecciona si los valores de tensión que aparecen en el diagrama unifilar son en porcentaje o en KV.

o

Bus Mag.

Muestra la magnitud de la tensión en las barras..

o

Bus Angle

Muestra el ángulo de la tensión en las barras.

o

Load Term. Mag.

Muestra la magnitud de la tensión en terminales de una carga.

 Load Term. Base kV

Este grupo permite determina la base de los kV para la tensión mostrada en los terminales de la carga, si esta aparece en porcentaje.

o

Load Rated kV

Se utiliza como base los kV nominales de la carga.

o

Bus Nom. kV

Se utiliza como base los kV nominales de la barra.

 Voltage Drop

Caída de Tensión.

o

Line/Cable

Muestra en el diagrama unifilar la caída de tensión en líneas y en cables.

o

Load FDR

Muestra en el diagrama unifilar la caída de tensión en los alimentadores de carga.

 Panel/UPS Systems o

Results

Muestra los resultados en el diagrama unifilar de los sistemas de panel si la opción Calc. Panel/UPS Systems es activada en el Study Case Editor.

o

Average Values

Muestra los valores promedios de los resultados obtenidos para los sistemas de paneles.

o

All Phases

Muestra los valores individuales por fase de los resultados obtenidos para los sistemas de paneles.

 Power Flows

Este grupo permite especificar de que manera se mostrarán los flujos de carga en el diagrama unifilar.

o

Units

Permite seleccionar la unidad (KVA o MVA) en que se mostrará el flujo de carga en el diagrama unifilar.

o

kW + jkvar

Muestra los resultados de flujo de carga en kW+jkvar o MW+jMvar en el diagrama unifilar.

o

kVA

Muestra los resultados de flujo de carga en kVA o MVA en el diagrama unifilar.

o

Amp

Muestra el flujo de corriente en Amperios en el diagrama unifilar.

o

%PF

Si se ha seleccionado la opción de KVA o Amp, se muestra en el diagrama unifilar el factor de potencia junto con el valor de los kVA o la corriente.

3-4

Capítulo 3 – Flujo de Carga

 Flow Results o

Branch

Muestra el flujo de potencia que atraviesa por todas las ramas del diagrama unifilar.

o

Source

Muestra el flujo de potencia que pasa por los generadores y las Power Grid en el diagrama unifilar.

o

Load

Muestra el flujo de potencia a través de los motores, cargas Lumped, MOV’s y cargas estáticas en el diagrama unifilar.

o

Composite Motor

Muestra el flujo de potencia dentro de un Composite Motor.

o

Composite Network

Muestra el flujo de potencia dentro de un Composite Network.

 Branch Losses

Muestra las perdidas en las ramas del diagrama unifilar.

 Meters o

Ammeter

Muestra la corriente primaria de la rama que contenga conectado un amperímetro.

o

Voltmeter

Muestra la tensión primaria del barra que tenga conectado un voltímetro.

o

Multi-Meter

Muestra las medidas de un multimetro, incluyendo voltaje de la barra, corriente de la rama, flujo de potencia de la rama, factor de potencia y frecuencia.

b. AC En la Figura 3.4 se puede observar esta página, la cual incluye las opciones para los elementos AC.

3-5

Capítulo 3 – Flujo de Carga

Fig. 3.4 Display Option- AC page.

 Color

Se selecciona el color para los resultados que se mostraran en el diagrama unifilar.

 ID

Muestra la identificación de los elementos seleccionados de AC en el diagrame unifilar.

 Rating

Muestra los datos característicos del elemento AC en el diagrama unifilar. Por ejemplo: Generador en kW/MW, Power Grid (Utility) en MVAsc, Motor en HP/kW.

 kV

Muestra la tensión nominal de los elementos de AC en el diagrama unifilar. Para la opción de cable/line, la opción de kV es reemplazada por un botón para indicar el tipo de conductor de la línea o cable en el diagrama unifilar.

 A

Muestra la corriente nominal (continua o a full carga)de los elementos de AC en el diagrama unifilar. Para la opción de cable/line, la opción de A es reemplazada por un botón para mostrar la longitud de la línea o cable en el diagrama unifilar.

 Z

Muestra la impedancia característica de los elementos seleccionados de AC en el diagrama unifilar. Por ejemplo: para el Generador la reactancia subtransiente Xd", para Power Grid (Utility) la impedancia de secuencia positiva en % de 100 MVA (R + j X), para el motor el % LRC, etc.

 D-Y

Muestra el tipo de conexión de los seleccionados de AC en el diagrama unifilar.

 Use Default Options

Se utilizan las preestablecidas.

opciones

que

el

elementos

ETAP

tiene

3-6

Capítulo 3 – Flujo de Carga

 Grid Size

Establece el tamaño de las rejillas de la malla del diagrama unifilar.

c. AC-DC En la Figura 3.5 se puede observar esta página, la cual incluye las opciones para los elementos AC-DC y los Composite Network.

Fig. 3.5 Display Option- AC-DC page

 Color

Se selecciona el color para los resultados que se mostraran en el diagrama unifilar.

 ID

Muestra la identificación de los elementos seleccionados de AC-DC en el diagrama unifilar.

 Rating

Muestra los datos característicos del elemento AC-DC en el diagrama unifilar. Por ejemplo: para los Inversores muestra en DC kW y AC kVA ( MW/MVA), para los UPS en kVA, etc.

 kV

Muestra la tensión nominal de los elementos de AC-DC en el diagrama unifilar.

 A

Muestra la corriente nominal de los elementos de AC-DC en el diagrama unifilar.

 Composite Network

Muestra la identificación de los Composite Network y el color en la que aparecerá esta identificación en el diagrama unifilar.

 Use Default Options

Se utilizan las preestablecidas

opciones

que

el

ETAP

tiene

3-7

Capítulo 3 – Flujo de Carga

d. DC En la Figura 3.6 se puede observar esta página, la cual incluye las opciones para los elementos DC.

Fig. 3.6 Display Option- DC page.

 Color

Se selecciona el color para los resultados que se mostraran en el diagrama unifilar.

 ID

Muestra la identificación de los elementos seleccionados de DC en el diagrama unifilar.

 Rating

Muestra los datos característicos del elemento DC en el diagrama unifilar. Por ejemplo: para las Baterías los Ampere Hora, para un Motor los HP/kW, para una carga los kW/MW, etc.

 kV

Muestra la tensión nominal de los elementos de DC en el diagrama unifilar. Para la opción de cable/line, la opción de kV es reemplazada por un botón para indicar el tipo de conductor de la línea o cable en el diagrama unifilar.

 A

Muestra la corriente nominal de los elementos de DC en el diagrama unifilar. Para la opción de cable/line, la opción de A es reemplazada por un botón para mostrar la longitud de la línea o cable en el diagrama unifilar.

 Z

Muestra los valores de impedancia de los cables y las ramas de impedancia en el diagrama unifilar.

 Composite Motor

Muestra la identificación de los DC Composite Motor y el color en la que aparecerá esta identificación en el diagrama unifilar. 3-8

Capítulo 3 – Flujo de Carga

 Use Default Options 3.1.1.4

Se utilizan las preestablecidas.

opciones

que

el

ETAP

tiene

Alert View

Esta opción permite visualizar las alertas en donde aparece una lista de todo los equipos con violaciones críticas y marginales basado en los ajustes realizados en Study Case Editor. 3.1.1.5

Load Flow Report Manager

Los informes impresos de ejecución del módulo de flujo de carga son presentados en un Cristal Reports. El encargado de generar el informe, proporciona cuatro páginas (Completo, Entrada, Resultado, y Resumen) para ver las diversas partes de los reportes de salida en los Cristal Reports. Ver Capitulo 8. 3.1.1.6

Halt Current Calculation (No está activado)

Con esta opción se puede detener el cálculo de flujo de carga una vez que este ha sido iniciado. Se activa solo mientras se corre el flujo de carga. 3.1.1.7

Get Online Data (No está activo)

Cuando se instala ETAP Real-Time y en el monitor se indica que el sistema está en línea, usted puede traer datos en tiempo real en línea y ejecutar el cálculo de flujo de carga presionando esta opción. 3.1.1.8

Get Archived Data (No está activo)

Cuando se instala ETAP Playback y en el monitor se indica que el sistema está en este modo, usted puede traer datos a su ordenador y archivarlos para luego ejecutar el calculo de flujo de carga presionando esta opción. 3.1.1.9

Load Flow Comparator (No está activo)

Cuando se instala ETAP Real-Time y después de que se ejecuta un estudio de flujo de carga con datos en línea, se puede presionar este botón para visualizar el comparador de flujo de la carga. Este realiza una lista de comparación de todos los valores de funcionamiento del sistema entre la salida de ETAP y los cálculos en tiempo real del flujo de la carga.

3-9

Capítulo 3 – Flujo de Carga

3.2

Study Case Toolbar

Una vez en el modo de análisis de Flujo de Carga, también aparecerá en la pantalla la barra Study Case Toolbar (Barra de Herramienta de Caso de Estudio) mostrada en la Figura 3.7: Casos de Estudio

Editor del Caso de Estudio

Reportes de Resultados

Listado de Reportes de Resultados

Formato de Reportes

Fig. 3.7 Study Case Toolbar.

Se coloca el cursor sobre el editor del Caso de Estudio, se pulsa el botón izquierdo del Mouse, y al abrirse el Editor del caso de estudio se continúa con el siguiente procedimiento. 3.3 3.3.1

Procedimiento para la realización del Estudio de Flujo de Carga Editor del Caso de Estudio

El Editor del caso de Estudio de Flujo de carga contiene las variables de control, condiciones de carga y una variedad de opciones para los reportes de salida. ETAP PowerStation permite acceder al editor mostrado en la Figura 3.8, desde la vista Project View, pulsando el botón izquierdo del Mouse sobre la carpeta Load Flow.

Fig. 3.8 Load Flow Study Case. 3-10

Capítulo 3 – Flujo de Carga

Este editor consta de 4 Tabs o Pages: a. Info Page En la Figura observada anteriormente se muestra esta ventana en donde se procederá a introducir la siguiente data:

 Study Case ID

Nombre del caso de Flujo de Carga para la cual se dispone de 12 caracteres alfanuméricos. Los nombres de los casos creados en la vista Project View se modifican en esta casilla.

En la parte inferior de la ventana mostrada en la figura anterior se encuentra un navegador (encerrado en el ovalo) que permite que se vaya de un caso de Flujo de Carga a otro.

 Method

o

Maximun Iteration

Permite Seleccionar el método de solución del Flujo de carga. Hay disponible tres métodos de solución de Flujo de Carga: Newton-Raphson, Newton desacoplado y Gauss-seidel acelerado. Número máximo de iteraciones, valores recomendados para cada método: Gaus-Seidel = 2000 Newton-Raphson = 5 Newton-Raphson desacoplado = 5 Valor de la presición de la solución, el cual es usado para chequear la convergencia del caso. Este valor determina cuan precisa se quiere que sea la solución final.

o

Precision

Valores recomendados para cada método: Gaus-Seidel = 0.000001 p.u voltios Newton-Raphson = 0.001 Potencia Newton-Raphson desacoplado = 0.001

o

Acceleration Factor

Este campo está presente si el método Gauss-Seidel acelerado está siendo usado. Valores típicos entre 1.2 y 1.7, por defecto es 1.45

o

Apply XFMR Phase-Shift

Esta casilla se chequea para considerar transformadores desfasadores en los cálculos de flujo de carga.

o

Calc. Panel/ UPS Systems

Esta casilla se chequea para considerar los paneles y/o sistemas UPS en los cálculos de flujo de carga.

 Update o o

Inicial Bus Voltage Transformer LTC’s

Permite actualizar las condiciones de las barras y/o taps de los transformadores a los valores calculados de los cambiadores de toma bajo carga (LTC’s). Estos valores serán actualizados después de la corrida de flujo de carga. Permite actualizar los valores de tensión de las barras con los resultados de la corrida de Flujo de carga. Esta opción se selecciona para actualizar los valores de los LTC’s tap

3-11

Capítulo 3 – Flujo de Carga

luego de la corrida del flujo de carga.

o

Operating Load &V

Esta opción está disponible si la llave de ETAP posee la característica Online (en línea). De esta manera al seleccionarse esta opción, los los valores en las barras, fuentes y cargas del sistema serán actualizados para poder ser utilizado en el estudio de flujo de carga.

o

Cable Load Amp

Al seleccionar esta opción, se actualiza la información de la corriente de carga de cada cable encontrado en el sistema, directamente al Cable Editor (Operating Load).

Report





o

Bus Voltage

Los valores calculados de tensión pueden ser impresos en kV o en % de la tensión nominal de la barra, según la selección que se haga.

o

Equipment cable losses and Vd

Seleccionar esta opción permite reportar pérdidas y caídas de tensión en el informe de salida. Una vez que se seleccione esta opción, usted tendrá la opción para Exclude Load Diversity Factor.

o

Exclude Load Diversity Factor

Al seleccionar esta opción, excluirá el factor de la diversidad de la carga en los cálculos de las pérdidas del cable del equipo y la caída de voltaje en el informe solamente.

Inicial Voltage Condition o

o

Bus Initial Voltage

Seleccionar esta opción permite usar las tensiones en las barras y los ángulos como fueron introducidos en la pagina Info del editor de la barra. Esta opción permite realizar simulaciones de flujo de carga con condiciones iniciales de tensión diferente para cada barra.

User-Defined Fixed Value

Esta opción permite simular Estudios de Flujo de carga usando valores fijos de tensión y de ángulo para todas las barras. Cuando se selecciona esta opción se debe introducir el valor inicial de tensión como un porcentaje (%) de la tensión nominal de la barra. Los valores por defecto son 100% para la magnitud de tensión y 0° para el ángulo.

Study Remarks



b.

Las condiciones iniciales para las tensiones y ángulos de todas las barras pueden ser especificadas en esta sección para objeto de cálculo de flujo de carga.

Se dispone de 120 caracteres alfanuméricos donde se podrá señalar información específica sobre cada estudio. Esta información se imprimirá en la segunda línea de cada encabezado.

Loading Page

Esta parte del editor se puede observar en la Figura 3.9 que muestra la ventana con Loading Page.

3-12

Capítulo 3 – Flujo de Carga

Fig. 3.9 Loading Page.

La data a introducir es la siguiente:  Loading

o

o

Loading Category

Operating P, Q

 Loading Diversity Factor o

o

None

Bus Minimun

Permite especificar la forma de operación de las cargas, mediante la selección de la categoría de carga (Loading Category) y el Factor de diversidad, variable o fijo. Se puede seleccionar una de las diez categorías de carga para cada estudio de flujo de carga Con la selección de cualquier categoría, ETAP utiliza el porcentaje de carga de los motores individuales y de otras cargas como se especificó para la categoría seleccionada. La carga para cada una de las 10 categorías se asigna desde los editores de cada elemento (página Nameplate del editor de máquina de inducción y del motor sincrónico, y en las páginas de Load o Rating de las otras cargas). Esta opción está disponible si se posee el módulo en línea. Cuando se selecciona esta opción, las cargas de funcionamiento puestas al día de datos en línea o de un estudio anterior del flujo de la carga serán utilizadas en el estudio del flujo de la carga. Permite especificar factores de diversidad de carga a ser aplicados en la categoría de carga. Se selecciona esta casilla para que se use el porcentaje de carga de cada carga como se indicó en loading Category. Cuando esta opción es seleccionada, todos los motores y otras cargas directamente conectadas a cada barra serán multiplicados por el factor de diversidad mínimo. Con esta opción se pueden simular los estudios de flujo de carga con cada una de las barras teniendo un factor de diversidad mínimo diferente. Esta opción es útil cuando cargas futuras del sistema eléctrico tienen que ser consideradas y cada barra puede ser cargada a un valor mínimo diferente.

3-13

Capítulo 3 – Flujo de Carga

o

Bus Maximun

Cuando esta opción es seleccionada, todos los motores y otras cargas directamente conectadas a cada barra serán multiplicados por el factor de diversidad máximo. Con esta opción se pueden simular los estudios de flujo de carga con cada una de las barras teniendo un factor de diversidad máximo diferente. Esta opción es útil cuando cargas futuras del sistema eléctrico tienen que ser consideradas y cada barra puede ser cargada a un valor máximo diferente.

o

c.

Global

Cuando se selecciona esta opción, ETAP multiplicará globalmente todos lo motores y cargas estáticas de la categoría de carga seleccionada por el valor colocado para el factor de diversidad de cargas estáticas y motores.

Adjustment Page

Esta página permite que el usuario especifique ajustes de la tolerancia a la longitud, resistencia del equipo e impedancia. Cada ajuste de la tolerancia se puede aplicar basándose en el ajuste individual o global de la tolerancia del equipo especificando su valor en porcentaje. Esta parte del editor se puede observar en la Figura 3.10 que muestra la ventana con Adjustment Page.

Fig. 3.10 Adjustment Page.

La data a introducir es la siguiente:  Impedance Tolerance

Este grupo permite que el usuario considere ajustes de la tolerancia a los valores de la impedancia para el transformador, reactor, y elementos de sobrecarga (Calentadores).

3-14

Capítulo 3 – Flujo de Carga

o

Transformer Impedance Adjustment

Este ajuste se aplica a la impedancia del transformador. El efecto neto del ajuste de la impedancia del transformador en cálculos del flujo de la carga es aumentar la impedancia por el valor especificado de la tolerancia en porcentaje.

o

Reactor Impedance Adjustment

Este ajuste se aplica a la impedancia del reactor. El efecto de este ajuste incrementa la impedancia del reactor al valor de la tolerancia especificada en porcentaje, dando por resultado una impedancia más grande y por lo tanto una mayor caída de tensión.

o

Overload Heater Resistance

Este ajuste se aplica a la resistencia de los elementos de sobrecarga (OH). Este efecto aumenta la resistencia del OH al valor de la tolerancia especificada en porcentaje, dando por resultado una resistencia más grande y por lo tanto una mayor caída de tensión.

 Length Tolerance

Esta sección permite que el usuario considere ajustes de tolerancias en la longitud de los cables y las líneas de transmisión.

o

Cable Length Adjustment

Este ajuste es aplicado a la longitud de los cables. El efecto producto de el ajuste, es un incremento en la longitud del cable al valor de la tolerancia especificada en porcentaje, resultando una impedancia mas grande y un incremento en la caída de tensión.

o

Transmission Line Length Adjustment

Este ajuste es aplicado a la longitud de la línea de transmisión. El efecto producto del ajuste, es un incremento en la longitud de la linea de transmisión al valor de la tolerancia especificada en porcentaje, resultando una impedancia más grande y por consecuencia un incremento en la caída de tensión.

 Resistance Temperature Correction

Este grupo permite al usuario considerar la corrección de la Resistencia por temperatura basándose en la temperatura máxima de operación para los cables y los conductores de las líneas de transmisión. Cada corrección de la Resistencia por temperatura puede ser aplicada basándose en el ajuste de la temperatura máxima individual o en un valor global especificado del cable o la línea.

o

Temperature Correction for Cable Resistance

Este ajuste es aplicado a la Resistencia del conductor de cable, basándose en la temperatura máxima de operación. Si esta temperatura es mayor que la temperatura específica del conductor, entonces su Resistencia aumenta.

o

Temperature Correction for Transmission Line Resistance

Este ajuste es aplicado a la Resistencia del conductor de la línea de transmisión, basándose en la temperatura máxima de operación. Si esta temperatura es mayor que la temperatura específica del conductor, entonces su Resistencia aumenta.

d.

Alert Page

La pagina de alerta (Alert Page) mostrada en la Figura 3.11, del caso de estudio de flujo de carga permite establecer para cada simulación los valores de alerta que permitirán al programa notificar al usuario de las condiciones anormales de operación.

3-15

Capítulo 3 – Flujo de Carga

Fig. 3.11 Alert Page.

El programa genera dos tipos de alertas, Marginal y Critical, después de un estudio de flujo de carga, las cuales dependen de los valores que se hayan introducido en la pagina Alert. Un alerta Marginal será indicado en el diagrama unifilar en color magenta y una alerta Crítica se indicará en color rojo.

 Loading

Este grupo de valores permite al usuario introducir los valores máximos permitidos en porcentaje que serán usados para determinar si se deberá generar algún tipo de alerta luego de la corrida de flujo de carga.

o

Bus

Porcentaje máximo permitido de corriente fluyendo a través de la barra.

o

Cable

Valor máximo permitido en porcentaje basado en la ampacidad de los cables.

o

Line

Valor máximo permitido en porcentaje basado en la ampacidad de la línea.

o

Reactor

Valor máximo de corriente permitido a través del reactor.

o

Transformer

Valor máximo permitido en porcentaje de MVA nominales del transformador.

o

Generador/ Utility Panel

o o

PD (Protective Device)

Valor máximo permitido de los MW nominales. Valor máximo de corriente permitido del Panel es excedido. Si

los valores de determinados parámetros del dispositivo de

3-16

Capítulo 3 – Flujo de Carga

protección son excedidos.

 Bus Voltage Alerts

Valor máximo y mínimo de tensión permitida en las barras.

 Generador/Utility Exitation

Valor máximo permitido de potencia reactiva.

 Marginal Limit

Si es seleccionada esta opción, la ventana de las alertas mostrará tanto las críticas como las marginales, de lo contrario, solo se muestran las críticas.

 Auto Display

Si es seleccionada esta opción, se abrirá automáticamente la ventana con las alertas al finalizar la corrida de flujo de carga.

3-17

Capitulo 4 Cortocircuito 4 Estudio de Cortocircuito…………………………………….……………………

4-1

4.1 Short Circuit Analysis …………………………………………………………..

4-2

4.2 ANSI Short Circuit (Cálculo de Cortocircuito según ANSI) ……………….

4-2

4.2.1 3 Phase Faults – Device Duty …………………………………………….

4-2

4.2.2 3 Phase Faults – 30 Cycle Network ……………………………………...

4-3

4.2.3 LG, LL, LLG & 3 Phase Faults – ½ ciclo ………………………………...

4-3

4.2.4 LG, LL, LLG & 3 Phase Faults – 1.5 a 4 ciclos ………………………....

4-3

4.2.5 LG, LL, LLG & 3 Phase Faults –30 ciclos………………………………..

4-3

4.2.6 Run Arc Flash ………………………………………………………………

4-3

4.2.7 Display Options …………………………………………………………….

4-4

4.2.8 Alert View …………………………………………………………………..

4-4

4.2.9 Report Manager …………………………………………………………….

4-4

4.2.10 Halt Current Calculation …………………………………………………

4-4

4.2.11 Get Online Data …………………………………………………………..

4-4

4.2.12 Get Archived Data ………………………………………………………..

4-4

4.3 IEC Short Circuit (Calculo de Cortocircuito según IEC)…………………….

4-4

4.3.1 3 Phase Faults – Device Duty (IEC60909)………………………………

4-5

4.3.2 LG, LL, LLG, & 3 Phase Faults (IEC 60909) ……………………………

4-5

4.3.3 3 Phase Faults – Transient Study (IEC 363) ……………………………

4-5

4.3.4 Short – Circuit Display Options……………... ……………………………

4-5

a Results ……………………………………………………………………….

4-6

b AC…….……………………………………………………………………….

4-8

c AC-DC .……………………………………………………………………….

4-8

d DC…………………………………………………………………………….

4-8

4.3.5 Alert View.………………………………………………………………….

4-8

4.3.6 Short Circuit Report Manager…………………………………………….

4-8

4.3.7 Short Circuit Plot…………………………………………………………….

4-8

4.3.8 Halt Current Calculation..………………………………………………….

4-9

4.3.9 Get Online Data…………………………………………………………….

4-9

4.3.10 Get Archived Data…………..…………………………………………….

4-9

4.4 Study Case Toolbar…………………………………………………………….

4-9

4.5 Procedimiento para la realización del Análisis de Cortocircuito …………..

4-9

4.5.1 Editor del Caso de Estudio………………………………………………..

4-9

a Info Page ………………………………………………………………………

4-10

b Standard Page ………………………………………………………………

4-12

c Arc Flash ………………………………………………………………………

4-15

d Adjustment Page ……………………………………………………………

4-18

0 Alert Page ……………………………………………………………………..

4-19

Capítulo 4 – Cortocircuito

4 Estudio de Cortocircuito Los sistemas Eléctricos de Potencia son en general sistemas compuestos por una amplia gama de equipos dedicados a generar, transmitir y distribuir potencia a varios centros de consumo. La complejidad de estos sistemas sugiere que las fallas son inevitables, independientemente de que tan cuidadosamente este sistema haya sido diseñado. La posibilidad de diseñar y operar un sistema con rata de falla igual a cero es poco realista y económicamente injustificable. Dentro de este contexto se pueden entonces presentar, dentro del sistema de potencia, flujos de corriente indeseables y excesivas corrientes al ocurrir una falla que pueden dañar los equipos y pueden afectar la operación de los equipos y creación de condiciones peligrosas a las personas. Debido a lo antes expuesto y a que los Cortocircuitos no pueden siempre ser prevenidos, se hace necesario el tratar de mitigar y contener sus efectos potencialmente dañinos. Por lo tanto el diseño del sistema debe estar dirigido a conseguir que la probabilidad de ocurrencia del mismo sea pequeña, y si este ocurre el equipamiento debe estar en capacidad de soportar las magnitudes indeseables de las corrientes de falla. Por todas estas razones se hace necesaria la realización de los estudios de Cortocircuito. Los resultados del análisis de Cortocircuito permitirán verificar las capacidades de los equipos de interrupción existentes y futuros, determinación de los ajustes de los dispositivos de protección y determinación de los efectos de las corrientes de fallas en los componentes de sistema tales como cables, líneas, barras, trasformadores, etc. El módulo de Estudio de Cortocircuito del programa ETAP PowerStation permite obtener los valores de Cortocircuito que permitirán realizar las verificaciones correspondientes. Para realizar el estudio de Cortocircuito con ETAP se deberá ejecutar previa a la modelación las siguientes actividades:  Establecer los requerimientos del estudio  Disponer de los siguientes documentos

Definir si el estudio es para dimensionar equipos, para ajuste de protecciones o ambas.

 Obtener los datos del sistema de alimentación

Niveles de cortocircuito mínimo y máximo trifásico y monofásico con su correspondiente valor X/R o factor de potencia.

 Obtener los datos del sistema de distribución

Líneas, Cables, Transformadores, Reactores, Capacitores, Generadores, Motores.



Obtener las capacidades de los equipos

Diagramas Unifilares, Hojas de datos de los equipos.

Obtener las capacidades momentáneas de los equipos (en especial en barras) y las capacidades de interrupción y fusibles.

Una vez que la data anterior está disponible se procederá a calcular los niveles de cortocircuito utilizando el módulo de ETAP PowerStation. Para los cálculos de cortocircuito se utilizará la misma base de datos del sistema eléctrico que se utilizó para los estudio de Flujo de Carga.

4-1

Capítulo 4 – Cortocircuito

El módulo de Cálculo de Cortocircuito del programa de ETAP PowerStation analiza el efecto de los Cortocircuitos trifásicos, monofásicos a tierra, bifásico y bifásico a tierra en el sistema de distribución individual de motores, generadores y suministradoras del servicio (Utility) en los sistemas. Los Estudios de Cortocircuito se realizan como describe a continuación. 4.1

Short Circuit Analysis

En la barra de herramientas de estudios de ETAP PowerStation se pulsa el botón ShortCircuit Análisis cambiamos a este modo de trabajo, como se muestra en la Figura 4.1:

Fig. 4.1 Barra de Herramientas activada en el Modo para Análisis de Cortocircuito.

Cuando se está en este modo de trabajo se procederá a seleccionar que tipo de norma que se utilizará para el cálculo, ANSI o IEC. Esta selección se realiza en el Editor de Estudio de Cortocircuito el cual se discutirá más adelante. Es importante resaltar que la metodología de calculo ANSI e IEC diferentes y los resultados no son equivalentes el uno con el otro. 4.2

ANSI Short-Circuit (Calculo de Cortocircuito según ANSI)

Al entrar en este modo de trabajo se desplegará la barra mostrada a continuación en la Figura 4.2:

Fig. 4.2 Barra de Herramientas para el estudio de Cortocircuito utilizando la norma ANSI.

Esta barra nos presenta las diferentes opciones que nos permiten calcular los valores de Cortocircuito para falla trifásica, monofásica, bifásica y bifásica de tierra siguiendo el método de cálculo de la norma ANSI. 4.2.1

3 Phase Faults – Device Duty

Esta opción permite realizar el estudio de falla trifásica según la norma ANSI C37, calcula los valores rms de las corrientes de Cortocircuito momentánea simétrica en las barras falladas.

4-2

Capítulo 4 – Cortocircuito

4.2.2

3 Phase Fault -30 Cycle Network

Esta opción calcula el valor rms de la corriente de Cortocircuito después de 30 ciclos en la barra fallada. Los generadores son modelados por sus reactancias transitorias de secuencia positiva y la contribución a la corriente de Cortocircuito de los motores es ignorada. Este calculo es realizado para determinar los ajustes de las protecciones por corrientes de cortocircuito por falla minima. 4.2.3

LG, LL, LLG & 3 Phase Faults – ½ ciclo

Esta opción permite calcular el valor rms de la corriente de Cortocircuito para ½ ciclo en las barras falladas. Generadores y motores son modelados por sus reactancias de secuencia positiva, negativa y cero. Se considera la contribución de los motores. Se realiza la corrida para ½ ciclo para dimensionar y especificar la capacidad de los interruptores contra el cierre, ante un cortocircuito o ante una falla con los contactos de los interruptores cerrados. Para todos los casos de cálculo de fallas desbalanceadas (1/2 ciclo, 1.5 – 4 ciclos y 30 ciclos) se asume que la impedancia de secuencia negativa de las máquinas es igual a su impedancia de secuencia positiva. 4.2.4

LG, LL, LLG & 3 Phase Faults – 1.5 a 4 ciclos

Esta opción calcula el valor rms de la corriente de Cortocircuito entre 1.5 y 4 ciclos en las barras falladas. Los generadores son modelados por sus reactancias subtransitorias de secuencia positiva, negativa y cero. Las contribuciones de los motores a la corriente de cortocircuito son ignoradas. 4.2.5

LG, LL, LLG & 3 Phase Faults – 30 ciclos

Esta opción calcula el valor rms de la corriente de Cortocircuito a los 30 ciclos en las barras falladas. Los generadores son modelados por sus reactancias de secuencia positiva, negativa y cero. Las contribuciones de los motores a la corriente de cortocircuito son ignoradas. 4.2.6

Arc Flash Hazard Calculation

Con esta opción se puede realizar un análisis de peligro del arco eléctrico basado en las opciones seleccionadas en la página Arc Flash en el Editor del Caso de Estudio de Cortocircuito (Short Circuit Study Case). Entre estas opciones se tiene el estándar NFPA 70E o IEEE 1584. El cálculo de la corriente de falla trifásica usada para determinar la energía incidente se basa en el estándar ANSI de cortocircuito.

4-3

Capítulo 4 – Cortocircuito

4.2.7

Display Options

Esta opción permite seleccionar las anotaciones que serán desplegadas en el diagrama unifilar. Este dialogo contiene las opciones para el Cortocircuito según ANSI. Más adelante se describen detalladamente las opciones de Display Options. 4.2.8

Alert View

Después de calculado el nivel de Cortocircuito, al seleccionar esta opción se podrá ver el listado de todos los dispositivos que presentan violaciones críticas y marginales. 4.2.9

Report Manager

Los reportes del cálculo de nivel de Cortocircuito permiten obtener cuatro salidas diferentes: Complete (completo), Input (Datos de Entrada), Results (resultados) y Summary (resumen). 4.2.10

Halt Current Calculation

Con esta opción se puede detener el cálculo de Cortocircuito una vez que este ha sido iniciado. 4.2.11

Get Online Data (No está activo)

Cuando se instala ETAP Real-Time y en el monitor se indica que el sistema está en línea, usted puede traer datos en tiempo real en línea y ejecutar el cálculo de cortocircuito presionando esta opción. 4.2.12

Get Archived Data (No está activo)

Cuando se instala ETAP Playback y en el monitor se indica que el sistema está en este modo, usted puede traer datos a su ordenador y archivarlos para luego ejecutar el cálculo de Cortocircuito presionando esta opción. 4.3

IEC Short-Circuit (Cálculo de Cortocircuito según IEC)

Esta barra, mostrada en la Figura 4.3 se activa cuando se está en el modo de Cortocircuito y se ha relacionado la norma IEC como método de cálculo en el editor del estudio de Cortocircuito.

Fig. 4.3 Barra de Herramientas para el estudio de Cortocircuito utilizando la norma IEC.

4-4

Capítulo 4 – Cortocircuito

4.3.1

3-Phase Faults - Device Duty (IEC60909)

Este estudio calcula el valor de rms simétrico inicial, el valor pico, el valor rms simétrico y asimétrico de interrupción y el valor rms de estado estacionario de la corriente de Cortocircuito y la componente de DC en las barras falladas. Los generadores son modelados mediante su reactancia subtransitoria de secuencia positiva y los motores son modelados por su impedancia de rotor bloqueado. 4.3.2

LG, LL, LLG, & 3-Phase Faults (IEC 60909)

Esta opción permite tener los valores de Cortocircuito monofásico a tierra, bifásico a tierra y trifásico, calculados según la norma IEC 60909. Este estudio calcula el valor rms simétrico inicial, valor pico y valor rms simétrico inicial, valor pico y valor rms simétrico de interrupción, y el valor rms de estado estacionario de la corriente de Cortocircuito en las barras falladas. Los generadores son modelados mediante sus reactancias de secuencia positiva, negativa y cero. Los motores son modelados por su impedancia de rotor bloqueado. Se asume que la impedancia de secuencia negativa de las maquinas es igual a la impedancia de secuencia positiva. 4.3.3

3-Phase Faults - Transient Study (IEC 363)

Esta opción permite calcular el valor instantáneo de la corriente de Cortocircuito, componente directa, la envolvente de la corriente, la componente de corriente alterna y la componente de corriente directa, en porcentaje de la corriente total del Cortocircuito en la barra fallada. Los resultados son resumidos en una tabla como una función del tiempo. Los generadores son modelados mediante sus reactancias subtransitorias de secuencia positiva, los motores son modelados por su impedancia de rotor bloqueado. Las constantes de tiempo subtransitoria, transitoria y las constantes de tiempo de corriente directa son también consideradas en el cálculo. 4.3.4

Short-Circuit Display Options

Esta opción permite editar como se desea que sean representados los resultados en el diagrama unifilar. En la Figura 4.4 se muestra a continuación esta ventana.

4-5

Capítulo 4 – Cortocircuito

Fig. 4.4 Display Options.

a. Results Este grupo comprende las diferentes opciones para la representación gráfica de los reportes y como aparecen estos resultados representados en el diagrama unifilar. Estas opciones varían para las fallas trifásicas dependiendo del caso que se esté utilizando, ya sea ANSI o IEC. Este conjunto se describe a continuación:  Color

Se selecciona el color para los resultados que se mostraran en el diagrama unifilar.

 Show Units

Esta opción permite mostrar en los resultados exhibidos en el diagrama unifilar las unidades de la tensión y la corriente.

 3-Phase Faults

Se selecciona el valor de la corriente que se mostrará en el diagrama unifilar.

ANSI

o Momentary or Interrupting Symmetrical kA

Se selecciona la corriente momentánea o la simétrica de interrupción en kA para ser mostrada en el diagrama unifilar.

IEC

o Peak or Initial Symmetrical kA

Se selecciona el valor rms pico o rms inicial simétrica de la corriente en kA para ser mostrada en el diagrama unifilar.

4-6

Capítulo 4 – Cortocircuito

 Unbalanced Faults

Se selecciona el tipo de falla para tener el valor de la corriente que se mostrara en el diagrama unifilar.

o Fault Type

Muestra los tipos de fallas que se estudian en el programa: Falla línea a tierra (LG), línea a línea (LL) y falla línea – línea a tierra (LLG). Este grupo permite desplegar la corriente total de falla en los buses en donde ocurre la falla, así como la fase y la secuencia de la corriente y el voltaje.

o Fault V&I

1.Despliega el valor de 3 veces la corriente de secuencia cero en kA y la tensión de la fase A (Va) o de la fase B (Vb) en kV. Si se selecciona la falla LG, entonces se mostrará el valor de Vb, de lo contrario se muestra Va. 2.Despliega el valor la secuencia positiva, negativa y cero de la corriente en kA y del voltaje en kV. 3.Despliega los valores por cada fase ( A, B y C) de la corriente de falla y su tensión correspondiente.

 Arc Flash

Este grupo posee las opciones para mostrar los resultados obtenidos del cálculo de Arc Flash. Estos serán mostrados en cada barra de falla.

o Incident Energy

El módulo Arc Flash mostrará en cada bus en donde hay falla, en el diagrama unifilar, la energía incidente calculada.

o Flash Protection Boundary (FPB)

El módulo Arc Flash mostrará el cálculo del límite de la protección para el Arc Flash en el diagrama unifilar.

o Hazard/Risk Category

Se asigna la categoría de peligro/riesgo (Hazard/Risk) a cada barra basado en los criterios NFPA 70E para el cálculo de la cantidad de energía del incidente en cada barra.

o Total Arcing Current

Este es el arco de corriente total calculado para cada barra.

 Bus Voltage Unit

Determina si las unidades de las tensiones mostradas están en kV o en %. El valor de la tensión solo se desplegará si hay una barra con falla en el sistema.

 Display Motor Contributions o Medium Voltage Motor

Muestra en el diagrama unifilar la contribución de los motores de media tensión (mas de 1kV) a la corriente de Cortocircuito.

o Large Low Voltage Motor

Muestra en el diagrama unifilar la contribución de los motores grandes de baja tensión (tamaño igual o mayor que 100hp o kW) a la corriente de Cortocircuito.

o Small Low Voltage Motors

Muestra en el diagrama unifilar la contribución de los motores pequeños de baja tensión (tamaño menor que 100hp o kW) a la corriente de Cortocircuito.

4-7

Capítulo 4 – Cortocircuito

b. AC Ver capitulo 3 Pág. 3-5. c. AC-DC Ver capitulo 3 Pág. 3-6. d. DC Ver capitulo 3 Pág. 3-7. 4.3.5

Alert View

Ver sección 4.2.8 Pág. 4-4. 4.3.6

Short Circuit Report Manager

Ver Sección 4.2.9 Pág. 4-4. 4.3.7

Short Circuit Plot

Con esta opción se pueden ver las gráficas de los resultados obtenidos para cualquier barra solo para el cálculo de Cortocircuito según el estándar IEC 363. En la Figura 4.5 se puede observar esta ventana. :

Fig. 4.5 Short Circuit Plot. 4-8

Capítulo 4 – Cortocircuito

Esta opción muestra todos los tipos de gráficas seleccionadas en un misma gráfica. Los tipos de gráficas mostradas son:

 Combine Plots

4.3.8

Total Fault Current (i), AC Component of Fault Currents (Iac, rms) DC Component of Fault Current (Idc) Percent DC Component of Fault Current (Idc %) Top Envelop of Fault Current (ienv)

 Close All Plots

Cuando este botón es presionado, todas las ventanas con gráficas abiertas del cálculo de IEC 363 serán cerradas.

 Export to COMTRADE

Cuando este botón es seleccionado, todas las graficas seleccionadas serán guardadas en formato COMTRADE.

Halt Current Calculation

Ver sección 4.2.10 Pág. 4-4. 4.3.9

Get Online Data (No está activo)

Ver sección 4.2.11 Pág. 4-4. 4.3.10 Get Archived Data (No está activo) Ver sección 4.2.12 Pág. 4-4. 4.4

Study Case Toolbar (Barra para el caso de estudio)

Una vez que se está en el modo de análisis de Cortocircuito, también se desplegará la barra Study Case Toolbar (Barra de herramienta de Caso de Estudio) mostrada en la Figura 4.6:

Fig. 4.6 Study Case Toolbar.

Se pulsa el botón izquierdo del Mouse sobre el Editor de Caso de Estudio y se continúa con el siguiente procedimiento. 4.5 4.5.1

Procedimiento para la realización del Análisis de Cortocircuito Editor del Caso de Estudio

El editor de Estudio de Cortocircuito contiene las variables de control de la solución del cálculo de Cortocircuito, las barras falladas y una variedad de opciones para los reportes de salida. 4-9

Capítulo 4 – Cortocircuito

El cálculo de Cortocircuito es realizado y reportado según los parámetros seleccionados en la barra de herramientas del caso de estudio mostrada en la Figura anterior. El editor de estudio de Cortocircuito es accesado a través del botón Study Case, el cual permitirá desplegar la ventana Short-Circuit Study Case, mostrada en la Figura 4.7, conformada por cinco páginas: Info, Standard, Arc Flash, Adjustment y Alert.

Fig. 4.7 Short-Circuit Study Case

También se puede acceder a este editor desde la vista Project View, se coloca el cursor sobre la carpeta Short Circuit Study y se hace doble selección sobre esta. a. Info Page En la figura observada anteriormente se muestra esta ventana en donde se procederá a introducir la siguiente data:

 Study Case ID

Nombre del caso de Cortocircuito para la cual se dispone de 12 caracteres alfanuméricos.

En la parte inferior de la ventana mostrada en la figura anterior se encuentra un navegador (encerrado en el ovalo) que permite que se vaya de un caso de Cortocircuito a otro.

 XFMR Tap o Adjust Base kV Iteration

Se representan dos métodos para la modelación de las posiciones del tap diferentes al nominal. Las tensiones bases de las barras son calculadas usando la relación de los transformadores, las cuales incluyen la relación de tensión y la posición de los taps.

4-10

Capítulo 4 – Cortocircuito

o Use Nominal Tap

Permite utilizar la tensión nominal de los transformadores para calcular las tensiones bases de las barras, es decir las posiciones fuera del valor nominal de los transformadores son ignoradas.

 Equip. Cable & OL Heater

Seleccionar el recuadro apropiado para ser chequeado en este grupo de opciones para incluir la impedancia de los cables de los equipos y el calentamiento por sobrecarga de motores de media y de baja tensión en los estudios de Cortocircuito.





Report

Permite seleccionar opciones para los reportes de salida.

o Contribution Level

Esta opción permite seleccionar el nivel de cálculo de las contribuciones de las corrientes de Cortocircuito desde barras individuales hacia la barra fallada, especificando el número de niveles en esta sección.

Motor Contribution Based on

Se pueden seleccionar las siguientes opciones para considerar la contribución de los motores en los estudios de cortocircuito.

o Motor Status

Cuando se selecciona esta opción, los motores cuyo estatus es continuo o intermitente contribuirán al Cortocircuito. Motores con status Spare no serán considerados en el análisis de Cortocircuito. Esta opción permite seleccionar la categoría de carga de la lista

o Loading Category presentada. Los motores cuyo valor de carga sea igual a cero no serán incluidos en el cálculo de Cortocircuito.

o Both

Cuando esta opción es seleccionada, el motor contribuirá al Cortocircuito, o por condición de estatus o bien por la categoría de carga. En este caso un motor para ser excluido del cálculo del Cortocircuito deberá de tener un estatus de spare y una condición de carga igual a cero en la categoría de carga. ETAP PowerStation está en capacidad de calcular falla en una o más barras en la misma corrida, aunque para los cálculos cada barra fallada será calculada individualmente. Dependiendo de la falla específica seleccionada, el programa colocará esa falla en las barras que se requiera una falla para el estudio de Cortocircuito. Cuando se abre por primera vez el Editor del Estudio de Cortocircuito, todas las barras del caso bajo estudio se encuentran en la lista que lleva por título Don´t Fault. Esto significa que ninguna de las barras está siendo fallada. Usando el procedimiento señalado a continuación se puede decidir cuales barras serán analizadas.



Bus Selection

1. Para calcular el Cortocircuito en una barra específica del listado bajo el título Don´t Fault, se debe seleccionar la barra y hacer clic sobre el botón Fault. La barra seleccionada será transferida al listado bajo el título Fault. 2. El mismo proceso pero para una barra que se encuentra dentro del listado Fault, permitirá mover la barra hacia el listado Don´t Fault. 3. Si se desea calcular la falla en todas las barras de media o baja tensión se selecciona la opción y se pulsa el botón Fault. Las barras especificadas serán transferidas desde el listado Don´t Fault al listado Fault. 4. El proceso inverso las removerá del listado Fault al listado Don´t Fault.

4-11

Capítulo 4 – Cortocircuito

Se dispone de 120 caracteres alfanuméricos donde se podrá señalar información específica sobre cada estudio. Esta información se imprimirá en la segunda línea de cada encabezado.

Study Remarks



b.

Standard Page

Dependiendo de la norma seleccionada se desplegará una página diferente, ANSI IEC, las cuales se muestran a continuación en las Figuras 4.8 y 4.9:

Fig. 4.8 Short-Circuit Study Case (Standard Page- ANSI).

Fig. 4.9 Short-Circuit Study Case (Standard Page-IEC).

4-12

Capítulo 4 – Cortocircuito

La data a introducir es la siguiente:

 Standard

 Prefault Voltage ANSI Standard

Las normas ANSI e IEC están disponibles para los estudios de Cortocircuito. Seleccione la norma deseada para el estudio pulsando el botón izquierdo del Mouse sobre ella. Dependiendo de la norma seleccionada se mostrará el grupo de variables de control de la solución que las caracteriza (tensión de prefalla, método de cálculo, etc). Cuando se crea un nuevo caso de estudio, la norma para el cortocircuito es igual a la norma que se haya especificado para el proyecto en el Project Standards Editor, el cual es accesible desde el Project Menu. La norma utilizada para el caso de estudio puede ser cambiada independientemente de la norma utilizada para el proyecto. Esta opción permite seleccionar los valores de tensiones de prefalla en las barras. Esta opción permite al usuario especificar una tensión fija de prefalla para todas las barras. Este valor puede ser un porcentaje de los kV nominales de operación o de los kV Base:

o Fixed

- KV nominales de la barra: valor introducido en el editor de la barra (Bus Editor) por el usuario para representar la tensión normal de operación. - KV base de la barra: valor calculado por el programa y es solamente reportado en la sección de resultados de los reportes de Cortocircuito para cada barra en donde hay falla.

o Variable Prefault Voltage

Si se ha seleccionado la Vmag x Nominal kV (en el Bus Editor) como opción de tensión de prefalla, ETAP usa esta tensión como el valor de prefalla para las barras donde se calculará el Cortocircuito, es decir que esta opción permite realizar el estudio de Cortocircuito con cada barra fallada teniendo una tensión diferente de prefalla.

 Machine X/R - ANSI Standard

Valores fijos y variables para la relación X/R de las máquinas disponibles.

o Fixed

ETAP usará el valor fijo especificado de X”d/Ra para el cálculo de ½ y de 1.5 a 4 ciclos.

o Variable

ETAP usará el valor fijo especificado de X/R y la reactancia subtransitoria X”d para calcular Ra.

 HV CB Interrupting Capability- ANSI Standard

Valor máximo en kV del interruptor.

o Nominal kV

Esta opción permite tomar la tensión nominal de la barra como tensión de operación y la tensión de interrupción del interruptor será ajustada a este valor de tensión.

o Nominal kV & Vf

Esta opción permite calcular la tensión de operación del interruptor como la multiplicación entre la tensión de prefalla y la tensión nominal de la barra. La tensión de interrupción del interruptor será ajustada a este valor de tensión.

 Protective Device Duty – ANSI Standard

Permite seleccionar entre la corriente de falla total en la barra o el valor máximo de corriente a través del dispositivo de protección.

4-13

Capítulo 4 – Cortocircuito

o Based on Total Bus Fault Current o Based on Maximum Through Fault Current

Permite utilizar la corriente de falla total en la barra para compararlo con el valor nominal del dispositivo de protección. Permite utilizar el valor máximo de la corriente de falla a través del dispositivo de protección.

o C37.010 – 1999

Calcula el factor S para la corriente simétrica nominal del interruptor de alto voltaje, basado en el tiempo de apertura de los contactos del interruptor, introducido en el Circuit Breaker Editor.

o C37.010 – 1979 and Older

Cuando se selecciona esta opción el tiempo de apertura de los contactos del interruptor introducido en el Circuit Breaker Editor es ignorado en los cálculos.

 LV MCCB & ICCB MF – ANSI Standard

Selecciona el método que se utilizará para calcular el factor de multiplicación para los interruptores de baja tensión de caja moldeada y aislados.

o Based on Peak Current o Based on Asymmetrical Current o Higher MF

Calcula el factor de multiplicación (MF) basándose en la corriente pico. Calcula el factor de multiplicación (MF) basándose en la corriente asimétrica. Esta opción escoge el valor de factor de multiplicación mas alto arrojado por los dos métodos anteriormente mencionados.

 Prefault Voltage IEC Standard

Se introducen los factores de tensión C para cada uno de los niveles de tensión indicados. El equivalente para las fuentes de tensión usado en el cálculo de IEC será ajustado de acuerdo con los valores de los factores.

 Short Circuit Current

Este grupo permite especificar la máxima o mínima corriente de Cortocircuito para calcular basándose en esta elección, diferentes factores c que serán usados para modificar la fuente de tensión.

o Max

o User-Defined c Factor

o Min.

Cuando se selecciona esta opción, se utilizan como factor c los valores definidos a continuación de la IEC 60909 Standard y son usados para calcular la máxima corriente de falla. < 1001 V

c Factor = 1.10

1001 to 35000 V

c Factor = 1.10

> 35000 V

c Factor = 1.10

Cuando se selecciona esta opción, se utilizan para el factor c los valores especificados por el usuario. Los rangos de este factor c son los siguientes: < 1001 V

c Factor = 0.95 -- 1.10

1001 to 35000 V

c Factor = 1.00 -- 1.10

> 35000 V

c Factor = 1.00 -- 1.10

Cuando se selecciona esta opción, el mínimo valor para el factor c está definido a continuación de la IEC 60909 Standard y son usados para calcular la mínima corriente de falla. < 1001 V

c Factor = 0.95

1001 to 35000 V

c Factor = 1.00

> 35000 V

c Factor = 1.00

4-14

Capítulo 4 – Cortocircuito

 Zero Sequence MDL – ANSI Standard and IEC Standard o Include Y for Branch and Static Load

Considera el efecto de la capacitancia de secuencia zero de las líneas y cables así como la admitancia shunt de distintos elementos de carga estática para los cálculos de la corriente de cortocircuito para falla línea a tierra según el estándar IEC 60909.

 Calculation Method IEC Standard Method A: Usa el valor uniforme X/R para el cálculo de la corriente pico.

o X/R for Peak Current

Method B: Usa el valor de la relación X/R en el lugar donde ocurre el cortocircuito para calcular la corriente pico. Method C: Usa el equivalente en frecuencia en el cálculo de la corriente de pico.

 Protective Device Duty – IEC Standard

Se puede utilizar la corriente total de falla de la barra o la maxima corriente a través del dispositivo de protección para compararlo con los dispositivos de protección en servicio.

o Based on Total Bus Fault Current

Utiliza la corriente total de falla de la barra para compararla con el rango del dispositivo de protección, y así sucesivamente con cada uno de estos.

o Based on Maximum Through Fault Current

Se utiliza la máxima corriente de falla a través del dispositivo para compararlo contra el rango corriente del dispositivo de protección.

 Report Breaking Duty vs. CB Time Delay  LVCB Breaking – IEC Standard

Permite al programa reportar una lista de las corrientes de interrupción para diferentes tiempos de retardo en el cálculo de fallas individuales. Este grupo permite al usuario especificar el límite de la corriente del interruptor de bajo voltaje, que se usará para comparar contra la corriente de falla calculada.

o Use Ics

Si esta opción es seleccionada, ETAP usará la capacidad de interrupción de cortocircuito nominal (Servicio) en kA para compararla contra la corriente de interrupción calculada por el IEC Duty (909) del módulo de Cortocircuito.

o Use Icu

Si esta opción es seleccionada, ETAP usará la capacidad de interrupción de cortocircuito nominal (Ultima) en kA para compararla contra la corriente de interrupción calculada por el IEC Duty (909) del módulo de Cortocircuito.

c. Arc Flash Hazard Page Esta pagina permite seleccionar el método de análisis y las opciones del caso de estudio para ejecutar un análisis de Arc Flash Hazard. Esta parte del editor se puede observar en la Figura 4.10:

4-15

Capítulo 4 – Cortocircuito

Fig. 4.10 Short-Circuit Study Case (Arc Flash Page)

La data a introducir es la siguiente:  Method

Permite seleccionar el método que se utilizará para determinar la energía incidente en la barra que presenta una falla.

o NFPA 70E 2004

El cálculo de arc flash hazard será realizado mediante las ecuaciones de energía incidente descritas en el estándar NFPA 70E-2000.

o IEEE 1584

El cálculo de arc flash hazard será realizado mediante las ecuaciones de energía incidente descritas en el estándar IEEE 1584-2002 y IEEE 1584a2004.

o Arc Current Variation %

Introducir la variación del arco de corriente en porcentaje (0 a 30%). El módulo Arc Flash considerará el factor de reducción de arco de corriente para determinar el tiempo de despeje de falla.

 Bus Fault Current o Calculate Fault Currents o Use UserDefined (Bus Editor)

Este grupo permite indicar la fuente de la corriente de falla franca (R = 0 ) para ser utilizada en los cálculos de Arc Flash Hazard. Calcula la corriente de falla franca con el método de cortocircuito y luego utiliza esta corriente para los cálculos de Arc Flash. Usa el valor de corriente de falla definido en el Bus editor (User-Defined Fault Current) para realizar el cálculo de la energía incidente.

o Symm. ½ Cycle

ETAP utilizará la corriente de falla simétrica de ½ ciclo, trifásica (momentánea) para determinar el tiempo de despeje de falla y la energía incidente.

o Symm. 1. 5 to 4 Cycle

ETAP utilizará la corriente de falla simétrica de 1.5 a 4 ciclos, trifásica (interrumpida) para determinar el tiempo de despeje de falla y la energía incidente para elementos de media tensión (sobre 1 kV).

4-16

Capítulo 4 – Cortocircuito

 Fault Clearing Time (FCT)

Este grupo permite seleccionar las opciones relacionadas a los casos de estudio, para determinar el tiempo de despeje de falla.

o Auto Select Source PD – FCT from TCC o User-Defined Source PD (Bus Editor)

El módulo Arc Flash determinará automáticamente el FCT para las curvas TCC disponibles de los dispositivos de protección de la fuente que despejarán la falla.

o User-Defined FCT

El módulo Arc Flash utilizará el valor FCT especificado basándose en Bus Editor Arc Flash page para calcular la energía incidente en todas las barras del sistema.

 PD Incident Energy o Use Total Current o Use Maximum Through Current  System Grounding

Este grupo permite seleccionar las opciones relacionadas a los casos de estudio, para determinar el tiempo de despeje de falla.

El módulo Arc Flash determinará el FCT basándose en el valor definido por el usuario en Bus Editor Arc Flash page (Source PD).

Permite utilizar el arco de corriente total para calcular la energía incidente. Permite utilizar la máxima corriente de arco a través de un dispositivo de protección para calcular la energía incidente. Este grupo permite especificar al módulo de Arc Flash como determinar la configuración de puesta a tierra de las barras en donde se presente una falla.

o One-Line Diagram Connection

El módulo Arc Flash automáticamente detecta la conexión del sistema puesta a tierra de las barras en donde se presenta una falla. El programa ejecuta un chequeo del sistema puesta a tierra en los elementos conectados alrededor de la falla y dependiendo de su conexión a tierra el módulo devolverá un valor de grounded o ungrounded.

o User-Defined (Bus Editor)

El módulo Arc Flash utilizará el valor definido por el usuario en el Bus Editor Arc Flash page (Grounding).

 Update Buses

Este grupo permite especificar al módulo de Arc Flash como calcular los parámetros para la actualización del Bus Editor Arc Flash page.

o Fault Currents

El módulo actualizará a todos los buses con el valor del arco de corriente de falla franca calculado.

o FCT

El módulo actualizará el valor FCT (determinado por TCC´s) en el Bus Editor Arc Flash page.

o Grounding

El módulo actualizará la configuración de sistema puesta a tierra calculado en el Bus Editor Arc Flash page.

 PPE Hazard/Risk Categories

Este grupo permite seleccionar el rango de los diferentes niveles de riesgos determinados por el módulo.

o NFPA 70E 2000

Las categorías de peligro y riesgo que se utilizarán serán las determinadas en base al estándar NFPA 70E-2000 Tabla 3-9.9.2.

o NFPA 70E 2004

Las categorías de peligro y riesgo que se utilizarán serán las determinadas en base al estándar NFPA 70E-2004 Tabla 130.7 (C)(11).

o User-Defined Values

Las categorías de peligro y riesgo que se utilizarán serán las definidas por el usuario especificadas a través del Project Settings Menu.

4-17

Capítulo 4 – Cortocircuito

d.

Adjustment Page

El Adjustments Page del short circuit study case aplica para ambos estándares (ANSI ó IEC). Esta página permite que el usuario especifique los ajustes de la tolerancia a la longitud, resistencia del equipo, e impedancia. Cada ajuste de la tolerancia se puede aplicar basándose en el ajuste individual o global de la tolerancia del equipo, especificando su valor en porcentaje. Esta parte del editor se puede observar en la Figura 4.11 que muestra la ventana con Adjustment Page.

Fig. 4.11 Short-Circuit Study Case (Adjustment Page).

La data a introducir es la siguiente:  Impedance Tolerance

Este grupo permite que el usuario considere ajustes de la tolerancia a equipos de resistencias y impedancias.

o

Transformer Impedance Adjustment

Este ajuste se aplica a la impedancia del transformador. El ajuste incluye la impedancia de secuencia positiva, negativa y cero dependiendo de el tipo de falla (3-faseso LG, LLG, y LL).

o

Reactor Impedance Adjustment

Este ajuste se aplica a la impedancia del reactor. El módulo de cortocircuito reduce la impedancia del reactor por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una impedancia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

o

Overload Heater Resistance

Este ajuste se aplica a la resistencia de los elementos de sobrecarga (OH). El módulo de cortocircuito reduce la resistencia OH por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una resistencia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

4-18

Capítulo 4 – Cortocircuito

 Length Tolerance

Esta sección permite que el usuario considere ajustes de tolerancias en la longitud de los cables y las líneas de transmisión.

o

Cable Length Adjustment

Este ajuste es aplicado a la longitud de los cables. El módulo de cortocircuito reduce la longitud del cable por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una impedancia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

o

Transmission Line Length Adjustment

Este ajuste es aplicado a la longitud de la línea de transmisión. El módulo de cortocircuito reduce la longitud de la línea de transmisión por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una impedancia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

 Resistance Temperature Correction

Este grupo permite al usuario considerar la corrección de temperatura de Resistencia basándose en la temperatura mínima de operación para los cables y los conductores de las líneas de transmisión. Cada corrección de temperatura de la Resistencia puede ser aplicada basándose en el ajuste de la temperatura máxima individual o en un valor global especificado de el cable o la línea.

o

Temperature Correction for Cable Resistance

Este ajuste es aplicado a la Resistencia del conductor de cable. El módulo de Cortocircuito ajusta la Resistencia del conductor del cable basándose en la temperatura mínima de operación. Si la temperatura mínima de operación es menor que el límite de temperatura del conductor, entonces la Resistencia es reducida.

o

Temperature Correction for Transmission Line Resistance

Este ajuste es aplicado a la Resistencia del conductor de la línea de transmisión, El módulo de Cortocircuito ajusta la Resistencia del conductor de la línea de transmisión basándose en la temperatura mínima de operación. Si la temperatura mínima de operación es menor que el límite de temperatura del conductor, entonces la Resistencia es reducida.

 Fault Zf o

Este grupo permite considerar la impedancia de falla en el cálculo de fallas desbalanceadas.

Include Fault Impedance Zf

Esta opción incluye la impedancia de falla en los cálculos. Se puede introducir el valor de la misma.

o

Fault Impedance Unit

El valor de la impedancia de falla puede ser introducido en Ohmios o en porcentaje. Si se selecciona la opción Ohm se debe introducir el valor de R y X en el editor en Ohmios. Si se selecciona la opción % se debe introducir el valor de R y X en porcentaje con base de 100 MVA y los kV nominales de la barra de falla.

o

R and X

Aquí se introducen los valores de R y X, ya sea en Ohmios o en porcentaje.

e.

Alert Page

La pagina de alerta (Alert Page) mostrada en la Figura 4.12, permite al usuario asignar las alertas para los resultados del calculo de Cortocircuito.

4-19

Capítulo 4 – Cortocircuito

Fig. 4.12 Short-Circuit Study Case (Alert Page).

El programa genera dos tipos de alertas, Marginal y Critical, después de un estudio de cortocircuito, las cuales dependen de los valores que se hayan introducido en la pagina Alert. Un alerta Marginal será indicado en el diagrama unifilar en color magenta y una alerta Crítica se indicará en color rojo.

 Alerts

El programa genera dos tipos de alertas, Marginal y Critical, después de un estudio Cortocircuito, las cuales dependen de los valores que se hayan introducido en la pagina Alert. Un alerta Marginal será indicado en el diagrama unifilar en color magenta y una alerta Crítica se indicará en color rojo.

o

Bus Alert

Las alertas para la simulación de Cortocircuito para buses esta diseñada para avisar cuando se superen los valores de la corriente simétrica, asimétrica y de cresta. Estas condiciones son determinadas por los valores nominales de las barras y los resultados del análisis de Cortocircuito.

o

Protective Device Alert

Las alertas para el caso de los dispositivos de protección son muy similares a las de las barras.

o

Marginal Device Limit

ETAP señala a todos los dispositivos de protección cuando los limites de corriente momentánea o de interrupción excedan su valor nominal, mostrando los elementos en rojo en el diagrama unifilar y señalándolos en el reporte de salida.

4-20

Capitulo 5 Arranque de Motores 5 Análisis de Arranque de Motores……………………………………………….

5-1

5.1 Motor Starting Analysis (Análisis de Arranque de Motores)…………....…..

5-2

5.1.1 Dynamic Motor Starting…………………………………….……………….

5-2

5.1.2 Static Motor Starting…………. …………………………………………….

5-2

5.1.3 Display Options………………. …………………………………………….

5-3

a Results ………………………………………………………………..……….

5-3

b AC…….………………………………………………………………..……….

5-4

c AC-DC .……………………………………………………………………..….

5-4

d DC………………………………………………………………………..…….

5-4

5.1.4 Motor Acceleration Report Manager……………………………….…….

5-4

5.1.5 Motor Acceleration Plots……………..…………………………………….

5-4

5.1.6 Halt Current Calculation..………………………………………….……….

5-4

5.1.7 Get Online Data…………………………………………………………….

5-4

5.1.8 Get Archived Data…………..…………..………………………………….

5-4

5.2 Study Case Toolbar………………………………….………………………….

5-4

5.3 Procedimiento para la realización del Arranque de Motores…...………….. 5-5 5.3.1 Editor del Caso de Estudio………………………………………………..

5-5

a Info Page ……………………………………………………………….………

5-6

b Event Page ………………………………………………………………….…

5-7

c Model Page………….…………………………………………………………

5-10

d Adjustment Page …………………………………………………………..…

5-12

e Alert Page ……………………………………………………………………..

5-13

Capítulo 5 –Arranque de Motores

5 Análisis de Arranque de Motores La realización de un estudio de arranque de motores tiene como finalidad investigar si un motor puede arrancar exitosamente bajo las condiciones de operación dadas, además permite verificar si el arranque del motor afectará la operación normal de otras cargas en el sistema. ETAP PowerStation provee dos tipos de cálculos de Arranque de Motores: Arranque Dinámico y Arranque Estático. El arranque Dinámico es representado por el modelo dinámico y el programa simula todo el proceso de aceleración del motor. Este método puede ser usado para determinar si el motor puede ser arrancado y cuanto tiempo necesita el motor para alcanzar su velocidad, como también para determinar el efecto de la caída de tensión en el sistema. El arranque estático es modelado por la impedancia de rotor bloqueado durante el tiempo de aceleración, simulando el peor impacto sobre la operación normal de la carga. Este método es apropiado para chequear el efecto del arranque del motor en el sistema cuando el modelo dinámico no está disponible para el estudio. En el arranque estático se presume que el motor siempre va a arrancar. Para realizar el Estudio de Arranque de Motores con ETAP PowerStation se deberá ejecutar, previa a la modelación, las siguientes actividades:  Establecer los requerimientos del estudio  Disponer de los siguientes documentos

Arranque Estático, Dinámico o ambos. Diagramas Unifilares, Hojas de datos de los equipos, datos de la empresa prestataria del servicio (Utility).

 Obtener los datos del sistema de alimentación

Valores nominales de tensión, Regulación de tensión, Niveles de cortocircuito mínimo trifásico con su correspondiente valor X/R o factor de potencia, máxima caída de tensión aceptable.

 Obtener los datos del sistema de distribución

Líneas, Cables, Transformadores, Reactores, Capacitores, Generadores, Motores.

 Obtener los siguientes datos de los motores en arranque

Corriente de arranque o letra de código, Tipo de arranque (directo, autotransformador, delta estrella, etc).

 Obtener los siguientes datos de los motores de arranque dinámico

Inercia del motor y de la carga servida (Incluir acoplamiento si aplica), Curva de torque vs. Velocidad de la carga servida, Tiempo máximo a rotor bloqueado para el motor.

 Establecer criterios de mínima tensión

Criterios de mínima tensión aceptable en el motor bajo arranque y en las demás barras del sistema.

Una vez que la data anterior está disponible se procederá a realizar el estudio de Arranque de Motores como se indica a continuación.

5-1

Capítulo 5 –Arranque de Motores

5.1

Motor Starting Analysis (Análisis de Arranque de Motores)

En la barra de herramientas de estudios de ETAP PowerStation se pulsa el botón Análisis de Arranque de Motores para cambiar a este modo de trabajo, como se muestra en la Figura 5.1:

Fig. 5.1 Barra de herramientas en modo de Análisis de Arranque de Motores.

Al entrar en este modo de trabajo se desplegará la barra mostrada a continuación en la Figura 5.2:

Fig. 5.2 Barra de Herramientas para el Análisis de Arranque de Motores.

Esta barra presenta las diferentes opciones que permiten simular el arranque de motores dinámico y estático. 5.1.1

Dynamic Motor Acceleration (Arranque Dinámico)

Esta opción permite simular en el dominio del tiempo el arranque de motores y/o la desconexión de motores o cargas estáticas. Para este estudio, la aceleración de los motores es modelada dinámicamente, por lo tanto los parámetros del motor tales como, el modelo dinámico (o modelo LR para motores sincrónicos), la inercia y la carga de arranque deben ser especificadas. Los motores (Inducción y Sincrónicos) y las cargas estáticas, pueden ser desconectadas en cualquiera de los 15 eventos disponibles en el programa para tal fin. 5.1.2

Static Motor Starting (Arranque Estático)

Permite realizar una simulación, en el dominio del tiempo, del arranque y/o desconexión de motores y de cargas estáticas. Para este estudio el motor en el arranque es modelado como una carga de impedancia constante, calculada a partir de la corriente de rotor bloqueado, con un tiempo de aceleración definido por el usuario. Los parámetros requeridos para este estudio incluyen la corriente de rotor bloqueado, el factor de potencia, el tiempo de aceleración sin carga y a plena carga, y la carga de arranque del motor. 5-2

Capítulo 5 –Arranque de Motores

5.1.3

Display Options

Esta opción permite seleccionar las anotaciones que se deseen que aparezcan en el diagrama unifilar. Esta ventana, mostrada en la Figura 5.3, esta comprendida por 4 Paginas: Results, AC, AC-DC y DC, de las cuales las tres ultimas son exactamente iguales a las mencionadas en el capitulo 3 y 4.

Fig. 5.3 Display Options

a Results

 Color

Se selecciona el color para los resultados que se mostraran en el diagrama unifilar.

 Voltage Magnitude

Determina si las unidades para las tensiones de las barras que serán desplegadas en el diagrama unifilar serán en porcentaje o en kV.

o Bus Magnitude

Esta opción despliega la magnitud de la tensión de las barras en la unidad seleccionada. Si se deselecciona esta opción, no se mostrarán valores de tensiones en el diagrama unifilar.

o Load Term. Magnitude

Esta opción despliega la magnitud de la tensión en los terminales de la carga en la unidad seleccionada.

5-3

Capítulo 5 –Arranque de Motores

b

 Load Term. Base kV

Este grupo permite seleccionar la base en kV para el cálculo del valor en porcentaje que se mostrará en el diagrama unifilar en los terminales de las cargas.

o Load Rated kV

Se utiliza los kV nominales de la carga como la base para calcular la tensión en porcentaje.

o Bus Nom. kV

Se utiliza los kV nominales de la barra como la base para calcular la tensión en porcentaje.

 Power Flows

Este grupo permite especificar de que manera se mostrarán los flujos de carga en el diagrama unifilar.

o Units

Permite seleccionar la unidad (KVA o MVA) en que se mostrará el flujo de carga en el diagrama unifilar.

o kW + jkvar

Muestra los resultados de flujo de carga en kW+jkvar o MW+jMvar en el diagrama unifilar.

o kVA

Muestra los resultados de flujo de carga en kVA o MVA en el diagrama unifilar.

o %PF

Si se ha seleccionado la opción de KVA o Amp, se muestra en el diagrama unifilar el factor de potencia junto con el valor de los kVA o la corriente.

 Show Units

Esta opción permite mostrar en los resultados exhibidos en el diagrama unifilar las unidades del flujo de potencia o de la tensión.

AC Ver Capitulo 3 Pág. 3-5.

c

AC-DC Ver capitulo 3 Pág. 3-6.

d

DC

Ver capitulo 3 Pág. 3-7. 5.1.4

Motor Acceleration Report Manager

El reporte de salida provee cuatro (4) reportes diferentes: Complete (Completo), Input (Datos de Entrada), Results (resultados) y Summary (resumen). Ver Capitulo 8.

5-4

Capítulo 5 –Arranque de Motores

5.1.5

Motor Acceleration Plots

Esta opción permite seleccionar para cuales motores se desea obtener las diferentes curvas que representan el arranque de motores. 5.1.6

Halt Current Calculation

Permite detener el cálculo que se está analizando. 5.1.7

Get On-Line Data (No está activo)

Si la instalación de ETAP tiene la característica on-line (Real-Time module), se puede copiar los datos en línea a la presentación actual de su pantalla. 5.1.8

Get Archived Data (No está activo))

Si la instalación de ETAP tiene la característica on-line (Real-Time module), se puede copiar los datos archivados a la presentación actual de su pantalla. 5.2

Study Case Toolbar

Una vez que se está en el modo Arranque de Motores, también se desplegará la barra Study Case Tollbar (Barra de Herramientas de Caso de Estudio), mostrada en la Figura 5.4 a continuación:

Fig. 5.4 Study Case Toolbar.

5.3 5.3.1

Procedimiento para la realización del Arranque de Motores Editor del Caso de Estudio

El editor del caso de estudio para el arranque de motores contiene las variables de control de la solución, las condiciones de carga antes del arranque, los eventos de arranque de motores y una variedad de opciones de reportes. El arranque de motores es realizado y reportado según los parámetros seleccionados en la barra de herramientas del caso de estudio. El editor de estudio de arranque de motores es accesado a través del botón Study Case, el cuál permitirá desplegar la ventana Motor Starting Study Case conformada por 5

5-5

Capítulo 5 –Arranque de Motores

páginas: Info, Event, Model, Adjustment y Alert. La ventana de este editor se muestra en la Figura 5.5.

Fig. 5.5 Motor Starting Study Case.

A este editor también se puede acceder desde la ventana Proyect View, pulsando el botón del Mouse sobre la carpeta Motor Starting Circuit Study. En este editor (Motor Starting Study Case) se procederá a introducir la siguiente información. a

Info Page

En la Figura anterior se puede apreciar esta página cuya data a introducir se muestra a continuación. .  Study Case ID

Nombre del caso de Arranque de Motores para la cual se dispone de 12 caracteres alfanuméricos.

En la parte inferior de la ventana mostrada en la figura anterior se encuentra un navegador (encerrado en el ovalo) que permite que se vaya de un caso de Arranque de motores a otro.

 Solution Parameters

Permite seleccionar los valores de control de la solución para el flujo de carga, soluciones del arranque de motores y resolución para los gráficos.

5-6

Capítulo 5 –Arranque de Motores

o Max. Iteration

Valor recomendado = 5 iteraciones como mínimo

o Precision o Simulation Time Step

Valor recomendado = 0.001 seg.

o Plot Time Step

Permite determinar los puntos de la simulación que serán impresos en el gráfico.

o Apply XFMR Phase-Shift

Activando esta opción se toman en consideración los transformadores con cambiador de fase en el flujo de carga.

 Prestart Loading Category

Tiempo en segundos para el cual se debe realizar la simulación.

Esta opción permite especificar como está cargado el sistema antes de arrancar cualquier motor y/o conectar cualquier carga estática.

o Loading Category

Esta opción permite seleccionar una de las diez categorías disponibles para las condiciones iniciales Pre-Start Loading. La selección de una de estas categorías permitirá al programa usar los porcentajes de carga de todos los motores y de otras cargas tal como se haya especificado para la categoría. Estas categorías son asignadas en la pagina Nameplate del Editor del motor y en la pagina Loading de Editor de Carga Estática.

o Operating P, Q

Esta opción está disponible si la llave de ETAP tiene la característica en línea. Cuando se selecciona esta opción, la carga en funcionamiento se utilizará como pre-arranque de la carga (Prestart Loading) en lugar de las opciones encontradas en Loading Category.

 Prestart Generation Category

Esta opción permite especificar la prioridad de operación de los generadores y las Power Grid cuando se arranque algún motor o se cambia alguna carga estática.

o Generation Category

Esta opción permite seleccionar una de las diez categorías de generación disponibles para el pre-arranque de generación.

o Operating P, Q, V

Cuando se selecciona esta opción, los valores de operación se utilizarán en el pre-arranque de generación en lugar de las opciones encontradas en Loading Category.

 Prestart Charger Loading Category

Esta opción permite seleccionar la fuente de carga del Cargador.

o Loading Category

Cuando esta opción es seleccionada, la carga especificada en DCCharger Editor- Loading Page en Loading Category, será utilizada para calcular la carga del cargador para el pre-arranque del flujo de carga.

o Operating Load

Cuando esta opción es seleccionada, será utilizada en el pre-arranque del flujo de carga la carga de operación que se muestra en DC-Charger Editor- Loading Page en Operating Load.

 Load Diversity Factor

Permite especificar factores de diversidad de carga a ser aplicados sobre la categoría de carga.

o None

Se selecciona esta casilla para que se use el porcentaje de carga de cada carga como se indicó en loading Category.

o Bus Minimun

Cuando esta opción es seleccionada, todos los motores y otras cargas directamente conectadas a cada barra serán multiplicados por el factor de diversidad mínimo de la barra.

5-7

Capítulo 5 –Arranque de Motores

o Bus Maximun

Cuando esta opción es seleccionada, todos los motores y otras cargas directamente conectadas a cada barra serán multiplicados por el factor de diversidad máximo de la barra.

o Global

Introduce el factor de diversidad para todos los kVA constantes y Z de cargas constantes. Cuando se selecciona esta opción ETAP PowerStation multiplicará globalmente todos los motores y cargas estáticas de la categoría seleccionada por el factor de diversidad de motores y cargas estáticas introducidas.

Report



o Bus Voltage in Percent

Los valores de tensión calculados son mostrados en el reporte en porcentaje.

o Bus Voltage in kV

Los valores de tensión calculados son mostrados en el reporte en kV.

Study Remarks



b

Se dispone de 120 caracteres alfanuméricos donde se podrá señalar información específica sobre cada estudio. Esta información se imprimirá en la segunda línea de cada encabezado.

Event Page

ETAP provee la posibilidad de simular 15 eventos de conexión y desconexión. La pagina de eventos, t1 a t15, permite especificar un ilimitado número de acciones para cada evento, es decir se puede arrancar o desconectar cargas individuales o grupos de motores categorizados con Action by load y Action by Starting Category feactures respectivamente. También se puede cambiar la operación de la carga seleccionando la opción Load Transitioning para cambiar de una categoría de carga a otra. En la Figura 5.6 se puede observar esta página.

Fig. 5.6 Motor Starting Study Case (Event Page)

5-8

Capítulo 5 –Arranque de Motores

 Event

Lista de un grupo de eventos en donde se encuentran los eventos especificados en el caso de estudio de acuerdo con su tiempo de ocurrencia. Este botón despliega el editor de eventos mostrado en la Figura 5.7 en donde se puede agregar un Nuevo evento.

o Add

- Active: Esta opción activa el evento. - Event ID: Introduzca el nombre del evento. - Time: entre el tiempo de duración del evento.

o Edit

Modifica un evento seleccionado de la lista.

o Delete

Elimina el evento seleccionado de la lista.

 Total Simulation Time

Es la cantidad de tiempo, en segundos, que se desea para ejecutar la simulación.

 Action by Load

Esta opción permite conectar o desconectar cualquier motor existente o carga estática de cada evento. La lista de cargas que han sido seleccionadas estarán desplegadas en Action by Load. Para adicionar un motor, MOV, carga estática, se pulsa el botón Add para abrir el Editor mostrado en la Figura 5.8 para adicionar acciones. Seleccionar un motor, MOV o carga estática y seleccionar Star/stop o Switch on/off.

o Add

- Element Type: Los estudio de arranque de motores simulan conexión de tres tipos de carga: motores de inducción/ sincrónicos (induction/synchronous motor), cargas estáticas y capacitores (static load and capacitor) y válvula motorizada (MOV). - Action: esta opción arranca o detiene la carga seleccionada anteriormente. - Motor, Load, MOV, Generador:  ID : Seleccione de la lista el ID de un elemento. Los elementos de esta lista varían de acuerdo al tipo de carga seleccionada en Element Type.  Starting/ Loading/ Generation Category: Se selecciona la categoría de arranque para el elemento seleccionado.

o Edit

Edita una carga seleccionada de la lista.

o Delete

Borra una carga de la lista.

 Action by Starting Category

o Add

Permite arrancar un motor por medio de una categoría de arranque de motor predefinida. Este botón despliega el editor mostrado en la Figura 5.9 con el cual se puede Arrancar o detener un grupo de motores predefinidos. - Action: Seleccione Start o Switch Off para seleccionar un grupo de motores. - By Category:  Starting Category: Seleccionar una categoría predefinida de arranque de la lista.  Bus ID: Seleccione un ID de las barras mostrados en la lista para definir el arranque de un grupo de motores. 5-9

Capítulo 5 –Arranque de Motores

o Edit

Edita un grupo de motores seleccionado de la lista Starting Category.

o Delete

Borra un grupo de motores seleccionado de la lista Starting Category.

 Action by Load Transitioning

Estas características permiten cambiar la carga de operación de una categoría de carga a otra.

o Active

Activa la carga transitoria del evento.

o Loading Category

Seleccionar una nueva categoría de carga de la lista.

o Exclude MV Load >=

Esta opción habilita el campo de texto de la derecha, para introducir los kVA límites para cargas de media tensión que serán ignoradas en las cargas de transmisión.

o Exclude LV Load >=

Esta opción habilita el campo de texto de la derecha, para introducir los kVA límites para cargas de baja tensión que serán ignoradas en las cargas de transmisión.

o kVA

Una vez habilitado este campo de texto, se puede introducir el límite de capacidad de carga para cada caso.

Fig. 5.7 Event Editor.

Fig. 5.8 Add Action By Element.

Fig. 5.9 Add Action By Starting Category.

5-10

Capítulo 5 –Arranque de Motores

c

Model Page

En esta pagina, mostrada en la Figura 5.10, se especifica la información para los transformadores con cambiador automático bajo carga y cargas de los motores.

Fig. 5.10 Motor Starting Study Case (Model Page).

 Transformer LTC  Include Automatic Action

Permite especificar las características del transformador con LTC a ser simulado en el estudio de Arranque de Motores.

o For Prestart Load FLow

Chequea la regulación automática de la tensión y los LTC de los transformadores, si hay alguno, será simulado en las condiciones de flujo de carga antes del arranque de motores.

o During & After Motor Acceleration

En esta opción son chequeados los LTC de los transformadores, si hay alguno, será simulado en las condiciones del flujo de carga antes del arranque de motores.

 Time Delay

o Use Individual LTC Time Delay

Durante el arranque de motores el programa chequeará la tensión en las barras reguladas por LTC y creará un reloj interno con un retardo de tiempo. En esta sección se especifica el tiempo de retardo del LTC usado en el cálculo. La información de esta sección es aplicada en el estudio solo cuando la opción During & Alter Motor Acceleration ha sido seleccionada. Si esta opción es seleccionada, el retardo de tiempo inicial y el tiempo de operación, introducidos en el editor de transformadores será usado en el cálculo.

5-11

Capítulo 5 –Arranque de Motores

o Use Global Time Delay

Si esta opción es seleccionada, los valores introducidos en el tiempo de retardo inicial y campos de tiempo de operación serán usados en el cálculo. Esto significa que todos los LTC en el sistema asumirán el mismo tiempo inicial de retardo y tiempo de operación.

 Initial Time Delay

En este campo se introduce el tiempo inicial de retardo global en segundos.

 Operating Time

En este campo se introduce el tiempo de operación en segundos.

 Starting Load of Accelerating Motors

En el cálculo de aceleración del motor, la diferencia entre torque del motor y torque de la carga, cambia la velocidad del motor.

o Based on Motor Electrical Rating

Cuando esta opción es seleccionada se asume que el modelo de torque de la carga que se seleccione en el editor de Motor sólo representa la forma de la carga como una función de la velocidad. El valor de torque de la carga será ajustado, de modo que la velocidad sincrónica sea igual a 100%. Esto significa que con la curva de carga modificada, el motor consumirá la potencia eléctrica al 100% de arranque de la carga, bajo la tensión y velocidad nominal.

o Based on Motor Mechanical Load

Cuando esta opción es seleccionada, se asume que el modelo de torque de la carga que se seleccionó en el Editor del Motor, representa la carga actual basada en la potencia de salida. La curva de carga será aplicada sin ningún tipo de ajuste.

d

Adjustment Page

Esta página permite que el usuario especifique ajustes de la tolerancia de transformadores, reactores, impedancia de elementos de sobrecarga (Calentadores), la longitud de cables y líneas de transmisión y el efecto de la temperatura en la resistencia de los cables y líneas. Cada ajuste de la tolerancia se puede aplicar basándose en el ajuste individual o global de la tolerancia del equipo especificando su valor en porcentaje. Esta parte del editor se puede observar en la Figura 5.11 que muestra la ventana con Adjustment Page.

Fig. 5.11 Motor Starting Study Case (Adjustment Page). 5-12

Capítulo 5 –Arranque de Motores

 Impedance Tolerance o

Transformer Impedance Adjustment

Este ajuste se aplica a la impedancia del transformador. El ajuste incluye la impedancia de secuencia positiva, negativa y cero dependiendo de el tipo de falla (3-faseso LG, LLG, y LL).

o

Reactor Impedance Adjustment

Este ajuste se aplica a la impedancia del reactor. El módulo de arranque de motores reduce la impedancia del reactor por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una impedancia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

o

Overload Heater Resistance

Este ajuste se aplica a la resistencia de los elementos de sobrecarga (OH). El módulo de arranque de motores reduce la resistencia OH por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una resistencia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

 Length Tolerance

Esta sección permite que el usuario considere ajustes de tolerancias en la longitud de los cables y las líneas de transmisión.

o

Cable Length Adjustment

Este ajuste es aplicado a la longitud de los cables. El módulo de arranque de motores reduce la longitud del cable por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una impedancia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

o

Transmission Line Length Adjustment

Este ajuste es aplicado a la longitud de la línea de transmisión. El módulo de arranque de motores reduce la longitud de la línea de transmisión por el porcentaje de tolerancia especificado, resultando una impedancia pequeña y en consecuencia una alta corriente de falla.

 Resistance Temperature Correction

e

Este grupo permite que el usuario considere ajustes de la tolerancia a equipos de resistencias y impedancias.

Este grupo permite al usuario considerar la corrección de resistencia por temperatura basándose en la temperatura máxima de operación para los cables y los conductores de las líneas de transmisión. Cada corrección de la resistencia por temperatura puede ser aplicada basándose en el ajuste de la temperatura máxima individual o en un valor global especificado del cable o la línea.

o

Temperature Correction for Cable Resistance

Este ajuste es aplicado a la Resistencia del conductor de cable. El módulo de arranque de motores ajusta la Resistencia del conductor del cable basándose en la temperatura mínima de operación. Si la temperatura mínima de operación es menor que el límite de temperatura del conductor, entonces la Resistencia es reducida.

o

Temperature Correction for Transmission Line Resistance

Este ajuste es aplicado a la Resistencia del conductor de la línea de transmisión, El módulo de arranque de motores ajusta la Resistencia del conductor de la línea de transmisión basándose en la temperatura mínima de operación. Si la temperatura mínima de operación es menor que el límite de temperatura del conductor, entonces la Resistencia es reducida.

Alert Page

En esta página, mostrada en la Figura 5.12, se especifican para el ETAP los límites de las alertas críticas y marginales para la simulación de arranque de motores. Esta página se

5-13

Capítulo 5 –Arranque de Motores

divide en tres categorías: alertas de arranque de motores y MOV, alertas de condición de operación del generador y alertas de voltaje en la barra.

Fig. 5.12 Motor Starting Study Case (Alert Page)

 Critical and Marginal

El programa genera dos tipos de alertas, Marginal y Critical, después de un estudio arranque de motores. La diferencia entre estas es que utilizan diferentes valores de porcentajes que determinan si una alerta debe generarse. Un alerta Marginal será indicado en el diagrama unifilar en color magenta y una alerta Crítica se indicará en color rojo.

 Starting Motor/MOV

Para el arranque de motores y MOV’s, ETAP verifica las alertas para la tensión en terminales del motor y falla en el arranque.

o MOV Terminal Voltage

ETAP compara la tensión en terminales del arranque de un MOV con el límite establecido en Study Case. Los limites de alerta esta en porcentaje basados en la tensión nominal del MOV.

o Motor Terminal Voltage

ETAP compara la tensión en terminales del arranque un motor con el límite establecido en Study Case. Los limites de alerta esta en porcentaje basados en la tensión nominal del MOV.

o Motor Slip (Fail To Start) >=

La alarma para deslizamiento de un motor es para identificar el defecto en la condición de arranque del motor. Esto solo se aplica en cálculos dinámicos de aceleración de motor.

 Generator

En este grupo se puede especificar los límites para alertas de valores de operación del generador, motor del generador y excitador del generador. 5-14

Capítulo 5 –Arranque de Motores

o Generator Rating

Una alerta para los limites de un generador es mostrada cuando la salida de potencia (MVA) de un generador es mayor que el límite establecido en las alertas. El límite de alerta es porcentaje, basado en el límite de MVA del generador.

o Engine Continuous Rating

Como el limite del elemento motriz del generador puede que no sea el mismo del generador, se creo aparte una alerta para el limite del elemento motriz del generador. Para el caso en que se necesite. Esta alerta se genera cuando la salida de potencia real (MW) del elemento motriz es mayor que el límite establecido en las alertas.

o Engine Peak Rating

Esta alerta se genera cuando la salida de potencia real (MW) es mayor que el límite establecido en las alertas.

o Exciter Peak Rating

La excitatriz de un generador no esta representada en detalles en el análisis de arranque de motores. Sin embargo, ETAP ofrece una alerta para el límite pico de la excitatriz para un generador. Esta alerta se genera cuando la salida de potencia reactiva (Mvar) es mayor que el límite establecido en las alertas.

 Bus Voltage

Este grupo comprende alertas en el arranque de motores para las barras terminales, generadores y en las barras terminales del Power Grid, y otras barras con diferentes niveles de tensión.

o Starting Motor Term. Voltage

Esta alerta se genera cuando la tensión en terminales de un motor es menor que el limite establecido.

o Generator/Grid Term. Voltage

Esta alerta se genera cuando la tensión en terminales de la fuente es menor que el limite establecido.

o HV Bus, kV >=

La alarma para alta tensión se genera cuando la tensión en la barra es menor que el limite establecido.

o MV Bus, kV Between

La alarma para media tensión se genera cuando la tensión en la barra es menor que el limite establecido.

o LV Bus, kV