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• Miguel Cb

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EJERCICIO LIBRO P. KUNDUR “POWER SYSTEM STABILITY AND CONTROL”, EJEMPLO 12.6, PÁGINA 813.

Datos de líneas de transmisión:

Base 100MVA, Vn=230kV. Datos de los Generadores: Sn Vn Xd Xq X’d X’q X’’d=X’’q Xls Ra T’do T’qo T’’do T’’qo H(G1 y G2) H(G3 y G4)

900 20 1.8 1.7 0.3 0.55 0.25 0.2 0.002 5 8.0 0.4 0.03 0.05 6.5

MVA kV pu pu pu pu pu pu pu

6.175

seg

seg seg seg seg seg

Datos de Transformadores: Transformadores elevadores 20/230 kV , 900MVA, Zcc=0+j0.15pu Cargas y condensadores, en barra 7 y 9 son: Barr a 7 9

PL [MW] 967 1767

QL [MVAr] 100 100

Qc [MVAr] 200 350

Datos de operación de Generadores: Generad or G1 G2

P[MW] 700 700

V [pu] 1.03 1.01

G3 G4

Slack 700

1.03 1.01

Los resultados de flujo de carga deberían ser aproximadamente como dice la siguiente figura:

Desarrollo: Primero necesitamos convertir los datos de las líneas de pu/km a Ω/km, ya que Digsilent se configura las impedancias de las líneas con estas unidades.

Zbase=

Vn2 230 kV 2 = =529 Ω Sb 100 MVA

R=r*Zbase=0.0001*529=0.0529 Ω/km XL=xL*Zbase=0.001*529=0.529 Ω/km Bc=bc/Zbase=0.00175/529=3.3081 µS/km Primero seleccionamos un terminal (barra) en el panel de la derecha de la pantalla del Digsilent (marcado con el circulo rojo), lo arrastramos a la hoja de dibujo:

Luego doble click y configuramos la primera barra:

Figura 1.

Seleccionamos en “Tipo” luego “Nuevo tipo del proyecto” (círculos azules) y la configuramos como en la figura 1, en la pestaña de “Datos básicos” luego ok y configuramos los datos como en la figura 2, tensión de línea (circulo rojo).

Figura 2.

Luego seleccionamos un generador y lo arrastramos a la hoja de dibujo conectándolo en la barra 1 (figura 3):

Figura 3.

Lo configuramos de la siguiente forma:

Igualmente que la barra, en “Tipo” luego “Nuevo tipo del proyecto” y nos saldrá la siguiente ventana (figura 4).

Figura 4.

Le ingresamos los datos nominales que aparecen en la figura 4, luego ok. En la pestaña “Simulación EMT” le ingresamos los datos del ejercicio (figura 5).

Figura 5.

En la pestaña “Corto circuito ANSI”, se le puede ingresar la relación X/R o la resistencia del estator, también la reactancia subtransitoria, los datos del propuestos por el ejercicio solo son necesarios para análisis de estabilidad transitoria, no necesariamente para flujo de carga.

Luego ok y en la pestaña de flujo de carga lo configuramos con los datos del ejercicio de la siguiente manera (figura 6), le ingresamos los datos del punto de operación del generador 1, también ponemos que el generador va estar asociado a una barra PV, luego en la parte superior derecha ponemos ok y el generador ya está ingresado a la base de datos, igualmente que la barra 1 de 20kV.

Figura 6. Primero configuramos una barra de 230kV (barra 5) de la misma manera que ingresamos los datos para la barra 1. Ahora configuramos el transformador elevador, lo arrastramos del panel de elementos a la hoja de dibujo (figura 7).

Figura 7.

Al igual que el generador y las barras, en la siguiente ventana (figura 8) ingresamos los datos nominales del transformador en “Tipo” luego “Nuevo tipo del proyecto”.

Figura 8. Se ingresan los valores nominales del transformador, los datos del problema, en el problema no nos dan el dato de X/R, estos datos de acuerdo a la característica de tensión y de potencia del transformador se puede calcular mediante ensayos de laboratorio o de los estándares de la IEEE del “Red book”, la relación X/R nos sirve para los cálculos de cortocircuito. En la pestaña de flujo de carga se ingresa los tap del transformador generalmente el programa los acepta como el nominal el tap “0” y las derivaciones en “±2” con el porcentaje de tensión que va a variar, realmente los datos de placa de un transformador, los tap son entregados del “1 al 5” donde el “3” es el tap nominal. Luego click en ok y ya está ingresado a la base de datos el transformador elevador con las características nominales. Luego nos aparece la siguiente ventana (figura 9) le ponemos el nombre de T1 y si tenemos el dato de impedancia conectada a tierra se lo ingresamos, no es relevante para cálculos de flujo de carga, si es importante para cálculo de cortocircuitos monofásicos a tierra, luego click en ok y ya está listo para los cálculos. Ahora configuramos las líneas de transmisión, primero ingresamos una barra de que ya está en la base de datos solo que ahora se sigue los siguientes pasos, “Tipo”, luego “Seleccionar tipo del proyecto” y seleccionamos la barra ya configurada anteriormente, solo nos queda ingresar el dato de tensión de línea como muestra la figura 9.

Figura 9 Ahora arrastramos la línea desde el panel de elementos hacia la hoja de dibujo y la conectamos entre la barra 5 y la barra 6 (figura 10)

Figura 10.

Doble click en el elemento de línea e ingresamos los datos que nos propone el ejercicio, en este caso se tuvo que cambiar a Ω/km. Donde dice “Tipo”, luego “Nuevo tipo del proyecto” luego “tipo de línea” como se muestra en la figura 11.

Figura 11. Lugo se nos abre la ventana de la figura 12 y se ingresa los datos de impedancia de la línea, los datos de impedancia de secuencia cero para este caso no es necesario ya que es calculo de flujo de cargas, si es necesario para analizar fallas asimétricas. En la pestaña de flujo de cargas se ingresa la susceptancia y luego en ok, luego como se marca en la figura 11 con el círculo rojo se ingresa los kilómetros de la línea, finalmente ok.

Figura 12. La corriente nominal de la línea depende del tipo de conductor en este caso como el ejercicio no los menciona se deja por defecto en 1kA. Ya que tenemos la línea ingresada a la base de datos, para los otros tramos solo queda repetir los pasos, pero en vez de seleccionar en “Nuevo tipo del proyecto” se selecciona en “Tipo del proyecto como lo muestra la figura 13, solo se cambia la distancia del tramos como la que está marcada en el círculo rojo.

Figura 13. Los pasos se repiten para las barras de 20kV y 230kV, igualmente para todos los generadores, solo que se ingresan los datos del punto de operación respectivo y el nombre del generador. Para los transformadores también se selecciona de la base de datos y se cambia el nombre y la posición del tap si lo amerita, esto es siempre y cuando si los transformadores tienen la misma capacidad nominal, al igual que cualquier elemento. Finalmente ingresamos las cargas y los condensadores en las barras 7 y 9 de la siguiente forma. Del panel de elemento marcadas con los círculos rojos la conectamos en las barras respectivas.

Luego la carga denominada “L7” la configuramos de la siguiente forma ingresando los datos en la base de datos (figura 15) carga general en delta.

Figura 14.

Figura 15.

Luego en la figura 14 en la pestaña de “Flujo de carga” ingresamos los datos del ejercicio (figura 16), luego ok y ya está la carga lista. Los pasos se repiten para la carga conectada en la barra 9, solo en vez de “ Nuevo tipo del proyecto” se selecciona “Seleccionar tipo del proyecto” luego “tipo de carga general” y se ingresan nuevamente los datos de la figura 16.

Figura 16.

Para el condensador shunt se selecciona del panel de elementos y se conecta en la barra 7, luego se configura de la siguiente manera:

Figura 17.

Se ingresa los datos de tensión nominal y compensación de reactivos marcados con los círculos rojos, luego ok y listo. Para el condensador en la barra 9 se repiten los pasos.

Finalmente nos quedara el sistema de la siguiente manera:

Luego ya estamos listos para hacer los cálculos de flujo de carga (círculo rojo) y cortocircuitos (círculo azul), para los cálculos se debe hacer click como se muestra en la siguiente figura:

Se abrirá una ventana para flujo de carga y se pone en “Ejecutar”, los datos de dejan por defecto, saldrán los resultados en las cajas de resultado de cada elemento como se muestra en la figura siguiente.

Para los cálculos de cortocircuitos se abrirá una ventana, se debe elegir qué tipo de método a utilizar, tipo de falla, tensión de pre falla, ya que el método ANSI e IEC no dependen de los análisis previos de flujo de carga, y en localización de la falla se elige en todas las barras del sistema y en la barra seleccionada, luego click en ejecutar y listo, los otros datos se dejan por defecto al igual que las otras pestañas.