2 La proliferación de cargas no lineales y más sensibles a la calidad de servicio ha llevado a la...
31
-
Upload
leocadio-lucas -
Category
Documents
-
view
3 -
download
2
Transcript of 2 La proliferación de cargas no lineales y más sensibles a la calidad de servicio ha llevado a la...
2
La proliferación de cargas no lineales y más sensibles a la calidad de servicio ha llevado a la Calidad de la Potencia Eléctrica a ser una de las áreas con importantes estudios e inversiones, motorizando cambios en las redes como:
a)la inclusión de la Generación Distribuida (GD) en los diferentes niveles de tensión b)la conversión y construcción de Redes Inteligentes.
La energía eléctrica no proviene de una sola fuente como ocurría tradicionalmente en los sistemas de distribución, sino de más de una.
Modifica el funcionamiento del esquema de protecciones contra sobrecorrientes.
Las características finales depende de varios factores como del equipo generador, cantidad, ubicación, características de las redes, tipos de protecciones.
Está normalmente fuera del control de la empresa eléctrica
3
Tenemos Calidad de Potencia adecuada cuando la magnitud de tensión y frecuencia, como también la forma de onda de la tensión permiten que los equipos de uso final funcionen cumpliendo con sus especificaciones de diseño.
Interrupciones y Huecos de Tensión Armónicos, Inter y Subarmónicos Flicker y Muescas Sobretensiones transitorias Sobretensiones permanentes Subtensiones Desbalances (permanentes o transitorios)
4
El desbalance de una variable trifásica es una condición en la que las tres fases presentan diferencias en el módulo y/o desplazamiento angulares entre fases distintas de 120 grados eléctricos. La variable trifásica indicada de manera genérica puede ser indistintamente, la tensión fase-neutro, la tensión de línea o la corriente de un sistema trifásico
De acuerdo a lo expresado en la norma IEC 61000-4-30 o en la IEEE 1159 -1995 el desbalance de tensión se define, utilizando el método de las componentes simétricas, como la magnitud de la relación entre la componente de secuencia negativa con respecto a la componente de secuencia positiva expresado en por ciento
5
Conexión de Cargas Monofásicas en sistemas trifásicos por distribución no homogénea
Diferencias de impedancias propias y mutuas en líneas y transformadores
Continuo cambio de cargas residenciales y rurales
Desconexión de una fase de bancos de capacitores
Cargas singulares como hornos eléctricos por variación de la carga durante su proceso
Conexión de cargas bifásicas
6
Pérdidas adicionales de potencia y energíaPropagación del desbalance a otros nodos
y niveles de tensión del sistemaFallas de funcionamiento y limitación de
capacidades de los equiposLimitación del transporte de potencia en
redes de transmisión y de distribuciónReducción de la capacidad de motores por
calentamiento
7
8
9
*22
*11
*00
*0120123 ..3..3..3.3 IVIVIVIVS T
Al dividir toda la expresión por
Resultarán los coeficientes
*1
*22I
IKi
1
22V
VKv
1
00
V
VKv *
1
*00I
IKi
)0*02*21(..3 *113 KiKvKiKvIVS
Pot Simétrica Pot Asimétrica
*3 . RST
TRST IVS
012*
012*
0120123 ...... IAAVIAVAS TTT
De la ecuación anterior surge que la potencia aparente simétrica
La potencia aparente de asimetría
Definiéndose el coeficiente de asimetría por
Y el factor de desclasificación como
10
jQPIVS *11..3
jNMKiKvKiKvIVSA )0*02*2(..3 *11
0*02*2 KiKvKiKvKA
KAD 1
Las corrientes de secuencia negativa y cero son propias de circuitos con impedancias desequilibradas.
La terna de secuencia positiva corresponde al flujo de potencia que proviene de la red hacia la carga, o sea, no existe generación de secuencia negativa u homopolar en los sistemas de generación simétricos.
La terna de secuencia negativa, la componente negativa, es una indicación de la medida de desbalance existente en el sistema trifásico.
La presencia de componentes de secuencia homopolar se vincula a la conexión respecto de tierra.
11
FDVds es el nivel de tensión hacia donde se propaga el desbalance FDVus es el nivel de tensión en donde está la fuente de
desbalance
Conceptualmente este coeficiente determina la emisión global de propagación de la medida de desbalance de un sistema de AT (aguas arriba) hacia un sub-sistema aguas abajo de MT o BT, definiendo en este trabajo el coeficiente de desbalance como la razón entre el desbalance del nivel de tensión de MT con respecto al de BT en donde se origina y se encuentra la fuente de desbalance, al cual definimos como: Tbt-mt.
12
FDVus
FDVdsdsTus
13
El sector del sistema seleccionado comprende una línea de AT de 66 KV, una barra de 13,2 KV de la cual parten 5 alimentadores, todo en la zona de Rio II de la Pcia de Córdoba
El esquema es radial, y los valores de carga máxima son NO simultáneos, registrados durante el 2009 en cada SET, se indican clientes singulares, industrias y otras Empresas Distribuidoras (ED) como las Cooperativas de Lozada y Toledo.
Se seleccionaron dos alimentadores de 13,2 KV, denominados D3 y D4 por sus características de carga.
14
La GD se inyectará de manera fija y estacionaria en los clientes singulares
Los generadores seleccionados son síncronos y sus características se han tomado de las tablas del Richard Roeper, la generación se efectúa en BT-380 V.
La forma de conexión, es a través de transformadores elevadores de tensión.
Se fijó el criterio de que la GD se inyectará con valores de potencia activa como:
a) ¼ de la carga máxima b) igual valor de la carga máxima c) 3 veces la carga máxima d) igual a la carga solo en el resto de los clientes singulares e) con todos los generadores simultáneamente
15
A – El nivel de carga:
El 25% de la carga máxima registradaEl 50% de la carga máxima registradaEl 100 % de la carga máxima registrada El 125 % de la carga máxima registrada
De esta manera se están analizando todos los estados de cargas reales posibles del
sistema eléctrico
16
17Fuente: Dr Francisco M. Gonzalez-Longatt
18
• Se realiza el estudio de simulación con el software ATP/EMTP
• Se ubicaron dispositivos de medición de potencia, energía, tensión y corriente para el registro de valores instantáneos y máximos, procesando las magnitudes fasoriales a componentes simétricas mediante el uso del software MATLAB.
• La fuente de desbalance es en el nivel de BT teniendo igual potencia las cargas que en su estado balanceado:
Las variables:
CargaÍndice de PenetraciónÍndice de Dispersión
Se estudió:
Kv2 Ki2 Factor de desclasificación D La potencia activa de desbalance Coeficiente de Transferencia
19
20
02
46
2550
1001250.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Nivel de Inserción de la GDCarga del sistema en %
Fa
cto
r K
v2
D
esb
ala
nce
de
Te
nsió
n % Desbalance de Tensión
Barra Distribuidora de 13,2 Kv
21
0
1
2
3
4
5
25
50
100
125
0.9
0.95
1
Nivel de la GD
Nivel de Carga del Sistema en %
De
scla
sific
ació
n e
n 0
/1
Nivel de Desclasificaciónen 0/1 en la Barra de Distribución
22
01
23
45
2550
100125
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Nivel de Inserción de la GD
Nivel de Carga del Sistema en %
Niv
el d
e D
esb
ala
nce
en
%
Factor Kv2 de Desbalance en %en Mt del usuario TOLED
23
sin GDMínimo
en la carga 1/4 de C. Max
en resto aliment
Medio en la carga igual
a C. Máx
en la carga 3 veces C. Max
Máximo 3 veces C. max con resto Alim
Δ%
% % % % % %
25 31,32 30,83 31,23 31,14 31,47 31,1 -0,70
50 30,61 30,79 30,52 30,82 30,88 31,8 3,89
100 28,77 28,26 26,79 29,16 29,74 29,74 3,37
125 28,81 28,87 28,8 29,29 29,4 29,61 2,78
Δ% -8,01 -6,36 -7,78 -5,94 -6,58 -4,79
Usuario TOLED en nivel MT Factor: Ki2
Carga %
MAQ
UINA
SÍNC
RONA
Confi
gura
ción
Radi
al
24
0
1
2
3
4
5
2550
100125
0.4
0.6
0.8
1
Nivel de Inserción de la GD
Nivel de Carga del Sistema en %
Des
clas
ifica
ción
en
0/1
Desclasificación en 0/1en MT del usuario TOLED
25
0
1
2
3
4
5
25
50
100
125
-8000
-6000
-4000
-2000
Nivel de Inserción de la GDNivel de Carga
del Sistema en %
Pé
rdid
as
Act
iva
sd
e D
esb
ala
nce
Potencia Activa de Desbalance en Wen MT del usuario TOLED
26
0
2
4
6
2550
100125
0.2
0.4
0.6
Nivel de Inserciónde la GD
Nivel de Cargadel Sistema en %
Co
eficie
nte
Tb
t-m
t
Coeficiente de Transferencia del Desbalanceen MT del usuario TOLED
27
sin GDMínimo
en la carga 1/4 de C. Max
en resto aliment
Medio en la carga igual
a C. Máx
en la carga 3 veces C. Max
Máximo 3 veces C. max con resto Alim
Δ%
% % % % % %
25 1,15 0,89 0,9 0,84 0,73 0,73 -36,52
50 1,82 1,83 1,84 1,79 1,37 1,42 -21,98
100 3,98 4,01 3,94 3,7 3,37 3,43 -13,82
125 4 3,9 4,03 3,75 3,56 3,61 -9,75
Δ% 247,83 338,20 347,78 346,43 387,67 394,52
Usuario TOLED en nivel BT Factor: Kv2
Carga %
MAQ
UINA
SÍNC
RONA
Confi
gura
ción
Radi
al
El índice de desbalance Kv2, siempre mejora con el incremento de la GD siendo notorio cuando el sistema se encuentra descargado.
El factor de desbalance de corrientes Ki2, posee poca variación entre los extremos del índice de penetración.
En cuanto a la desclasificación D, la misma mejora con valores altos de inyección de GD siendo más favorable a medida que aumenta la carga.
En cuanto a la potencia activa perdida por desbalance, la disminución es importante, superando el 50% para todos los estados de carga lo que muestra una mejora en la eficiencia del rendimiento del sistema .
Con respecto al coeficiente de transferencia del desbalance del nivel de BT a MT, muestra una disminución para todos los estados de carga y se mejora a medida que aumenta la potencia inyectada de la GD.
28
El desbalance es un problema de eficiencia energética en los sistema eléctricos de potencia que produce demandas y pérdidas de energía adicionales.
El coeficiente de Desclasificación, que indica la asimetría del sistema es una alternativa que permite caracterizar el desbalance en el sistema eléctrico. Con su disminución crece la eficiencia energética en el sistema y se aprovecha su capacidad de transporte y distribución.
La inserción de GD (potencia simétrica) atenúa el desbalance de tensión, lo que se traduce en mejora de la Calidad de Potencia tanto para la distribuidora por su mejora de la eficiencia en las redes como para el usuario
La presencia y el incremento de la GD en las redes, disminuye la potencia activa de pérdida total por desbalance en las redes de transporte y distribución
Se reduce la propagación del desbalance a niveles superiores de tensión, disminuyendo el Coeficiente de Transferencia
29
30
Las recomendaciones que surgen de este estudio, son:
La inclusión de la GD en redes de distribución por parte de las distribuidoras o de los usuarios, es un aspecto importante y positivo a tener presente.
Se debe favorecer e incentivar la GD con políticas de generación con energías sustentables.
Se debe avanzar en la automatización del monitoreo, control y accionamiento de manera de predecir, diagnosticar y vigilar la Calidad de Potencia.
31
Mg. Ing. Miguel Piumetto [email protected]
PhD. Juan Carlos Gomez Targarona [email protected]
Ing. Jorge Vaschetti [email protected]
Facultad Regional Córdoba
