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Universidad Tecnológica de Panamá Sede Regional de Chiriquí

Facultad de Ingeniería Eléctrica Lic. En Ingeniería Electromecánica

Sistemas Eléctricos de Potencia Informe de Laboratorio #5 Profesor: Ing. Javier Comellys

Integrantes: Betzaida Jimenez R. 4-780-476 Abdiel Jimenez 8-881-2411

2019

Introducción Una falla es cualquier evento que interfiere con el flujo normal de corriente, que ocasiona en el sistema un punto de operación fuera de lo normal. Este nuevo punto de operación tendrá que ser superado de una manera rápida a través del sistema de protecciones, de lo contrario podría llevar a que en el sistema se presente una salida parcial o total en el parque generador. La mayoría de fallos en líneas de 115 KV o mayores son originados por descargas atmosféricas. El fallo en el sistema se origina por la trayectoria a tierra que es creada por la descarga atmosférica y la cual es descargada a través de la torre de transmisión. Al establecerse un camino entre el conductor y la torre se produce un flameo entre estos, lo cual es consecuencia de la diferencia de tensión creado por la descarga atmosférica, entre el conductor y la torre aterrizada que lo sostiene. La gran diferencia de tensión entre el conductor y la torre origina la ionización del aire entre estos, conformándose así la trayectoria a tierra para la carga inducida por la descarga atmosférica. Una vez establecido el paso a tierra por la baja impedancia resultante, la falla es alimentada por el sistema (que comprenden todos los elementos con capacidad de entregar energía como son los generadores sincrónicos, los generadores asíncronos, los accionan amientos alimentados por convertidores estáticos, los motores sincrónicos y los motores asíncronos). Después de presentarse la falla actúa el sistema de protecciones, con el fin de cortar el suministro de energía al punto de fallo. Con el corte de suministro al punto de fallo se extingue el camino formado entre el conductor y la torre. Lo anterior se debe a la deionización del aire entre estos dos puntos.

OBJETIVOS En este laboratorio, se presenta un análisis de diferentes tipos de fallas sobre un sistema definido de 14 barras. PSS/E permite estudiar el efecto de fallas simétricas y asimétricas, en cualquier bus del sistema y en puntos intermedios de cualquier línea. También se puede analizar, diferentes situaciones de desequilibrio como la apertura de una o dos fases de una línea. DESARROLLO Asignación: 1. Desarrollar el sistema de 14 barras, en PSSE.

Figura 1: circuito de 12 barras 2. Guardar los archivos SAV, SLD y SEQ 3. Aplicar una falla monofásica en la Barra 5 y en la Barra 6. Explicar los resultados con ayuda del archivo de reporte.

R:

Figura 2:output bar de la falla monofasica en la barra 5

Figura 3: parte del reporte de la falla monofásica en la barra 5

Reporte de falla en la barra 5 En un sistema interconectado, al conectar una nueva carga, se entregan niveles de cortocircuito a través de los valores de C-C trifásico y Monofásico con los cuales se prevén al realizar simulaciones de fallas para determinar el comportamiento del sistema al conectar nuevas cargas y poder reaccionar a futuras fallas en el sistema. Como podemos observar en el reporte de la falla existen Corrientes muy elevadas que ocasionan que podrían producir Calentamiento perjudicial en la red, lo cual disminuye el periodo de vida útil de los elementos del sistema al perder nivel de aislamiento en los equipos (devanados, conductores, etc), pudiendo llegar a fundirlos existe efecto inverso de sobretensión común en los cortocircuitos monofásicos a tierra, en los cuales dependiendo del grado de aterrizaje del sistema en el punto de falla se pueden originar aumentos en la tensión de las fases sanas.

Las fallas de cortocircuito amenazan con romper el sincronismo de los generadores del sistema, al producir un cambio sustancial en las condiciones operativas del sistema. Esto es ocasionado por las exigencias de energía que el corto efectúa a los generadores del sistema la potencia que exige la falla en la barra es de -335.06Mva

Figura 4: reporte de la falla monofásica en la barra 6

Figura 5: parte del reporte en la falla monofásica de la barra 6

Reporte de falla en la barra 6 De manera que se realiza el mismo protocolo de falla (corto circuito) a la barra 6 y se obtienen resultados distintos a los de la barra 5. Como mencionamos antes las fallas que producen inestabilidad en el sistema se ven aún más esta barra con una demanda de potencia mayor a los 500 Mva que de alguna manera el sistema de saber disipar y lograr una estabilidad en un nuevo rango en el menor tiempo posible. Hay mucho factor que podrían aportar a que la falla en la barra 6 sea más significativa que en la

barra 5. Ejemplo podría ser que la barra 5 tiene una conexión más directa con la barra que tiene el generador más cercano a la falla. 4. Aplicar una falla trifásica en la Barra 5 y en la Barra 6. Explicar los resultados con ayuda del archivo de reporte. R:

Figura 6: output bar de la falla trifásica a la barra 5

Figura 7: parte B del análisis de datos de la falla trifásica de la barra 5

Figura 8: output bar de la falla trifásica en la barra 6

Figura 9: reporte de la falla trifásica de la barra 6.

Reporte de falla trifásica en la barra 5 y 6: La falla trifásica tiene menos ocurrencia en comparación de las fallas monofásicas teniendo un porcentaje del 5%. El nivel de corto circuito trifásico que opta por el sistema de alta tensión expresada en MVA corrientes e impedancias de thevenin de secuencia positiva (la barra 5 presenta un valor menor al de la barra 6), negativa(la barra 5 presenta valor mayor al de la barra 6) y cero(la barra 5 presenta un valor mayor que el de la barra 6). Este análisis de la falla trifásica en el cual se an efectuado nuestro sistema de potencia, en los cuales los niveles de corriente de falla, capacidad de corto circuito (producto del voltaje de pre-falla por la corriente de falla) y los voltajes de post-falla, son estimados por el PssE . El fenómeno asociado con la ocurrencia de la falla, es sin duda de carácter dinámico. Esta falla es la que puede someter a los equipos, maquinas a los esfuerzos más severos; además desde el punto de vista analítico, resulta más fácil de estudiar y sus resultados son bastante satisfactorios para las distintas aplicaciones, especialmente en instalaciones de distribución. Como podemos observas las corrientes trifásicas de las barras 5 y 6 no superan en magnitud a las corrientes de falla monofásica es debido a que las fallas de este tipo trifásico

son simétricas por así decirlo son mas equilibradas que las asimétricas presentes en el reporte de fallas monofásicas. 5. Hacer una comparación entre los puntos 3 y 4. R: Las fallas monofásicas a tierra pueden generar corrientes de falla cuya magnitud pueden superar a la corriente de falla trifásica. Sin embargo, esto es más frecuente que ocurra en sistemas de transmisión o de distribución en media tensión, sobre todo cuando la falla se ubica cerca de la subestación. Es poco frecuente que la corriente de falla monofásica supere en amplitud la corriente generada por una falla trifásica. La magnitud de la falla monofásica puede superar a la generada por una falla trifásica en el mismo punto, en el caso de que la falla no involucre la malla de tierra. Potencia base de 100 MVA, Slack Bus 1. Parte A: Creación del sistema a modelar. a) Características técnicas de los generadores

b) Características técnicas de la línea.

c) Características técnicas de los transformadores

d) Características de las cargas

e) Despacho de generación y consigna de tensión

f)

Baterías de condensadores

g) Zonas

Parte B: Crear los archivos .sav, .sld con los datos de la siguiente tabla. a) Impedancia de secuencia de los generadores

b) Impedancia de secuencia de las líneas

c) Impedancia de secuencia y grupo de conexión de los transformadores

Conclusiones Podemos concluir recalcando que las fallas trifásicas son simétricas y las monofásicas asimétricas Cada una de estas fallas genera una corriente de amplitud definida y características específicas. En el análisis de fallas monofásicas vemos que son asimétricas esto es debido a que las corrientes post-falla son diferentes en magnitudes y no están desfasadas en 120 grados. En el estudio de éstas corrientes, se utiliza generalmente el método de componentes simétricas, el cual constituye una importante herramienta para analizar sistemas desequilibrados En sistemas de distribución, para los efectos de evaluar las máximas corrientes de fallas, sólo se calculan las corrientes de cortocircuito trifásico y monofásico Las fallas monofásicas a tierra pueden generar corrientes de falla cuya magnitud pueden superar a la corriente de falla trifásica. Sin embargo, esto es más frecuente que ocurra en sistemas de transmisión o de distribución en media tensión, sobre todo cuando la falla se ubica cerca de la subestación. Es poco frecuente que la corriente de falla monofásica supere en amplitud la corriente generada por una falla trifásica. La magnitud de la falla monofásica puede superar a la generada por una falla trifásica en el mismo punto, en el caso de que la falla no involucre la malla de tierra.