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Manual de uso de la experiencia de Regulacio n de Tensio n

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1. Introduccin

La presente gua tiene por objeto hacer ms fluido el trabajo sobre la experiencia de regulacin de tensin. Esta experiencia tiene por objetivo estudiar el desempeo esttico y dinmico de un prototipo de equipo FACTS, en particular un SVC. La experiencia consta de tres equipos fundamentales, estos son: la lnea de transmisin, la subestacin y el SVC, los cuales se muestran claramente en la Figura 1.1. En la siguiente seccin se detallan estos por separado, para luego mostrar la correcta interconexin entre ellos.

Figura 1.1 Partes de la experiencia de Regulacin de Tensin

2. Mdulos de la experiencia

2.1. Lnea de Transmisin El prototipo de lnea de transmisin del laboratorio posee resistencias e inductancias en serie y capacitancias en paralelo. Y luce ms o menos como se muestra en la Figura 2.1. Sin embargo, tal como usted sabe, a menos que una la lnea (de un largo

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suficiente) est abierta en el extremo, el efecto de las capacitancias es despreciable. Por ello, en esta experiencia no se utilizan las capacitancias.

Figura 2.1 Prototipo de LT del lab

Tomando en cuenta slo una fase de la figura anterior y eliminando las capacitancias se tiene lo que se muestra en Figura 2.2.

Figura 2.2 Una fase de la lnea de transmisin

Asignando un nombre para cada uno de los terminales que aparecen en la figura anterior, se ha esquematiza una fase de la lnea de transmisin en la Figura 2.3 para explicar algunos detalles.

T3

T1 T2

T4 T5 T6 T7 T8 T9

T11 T12R1 R2 R3 R4 R5

B1 B2 B3

T10

Figura 2.3 Descripcin de una fase de la LT

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Los siguientes conjuntos de puntos se encuentran cortocircuitados:

T1 y T2

T3, T4, T5 y T6

T7, T8, T9 y T10

T11 y T12

Entre los siguientes pares de puntos existe una resistencia de 2,5

R1 y R2

R2 y R3

R3 y R4

R4 y R5

Entre los puntos B3 y T6 existe un inductor de 32 mH. Las conexiones entre B1-B2 y B2-B3 no existen ms que en el esquema. Alguna vez ocurri una gran falla la lnea de transmisin que quem algunas de las resistencias de 2,5 . La Figura 2.4 muestra claramente los tramos que se encuentran inhabilitados. Por ejemplo, en la fase L1 la resistencia que se encuentra entre los puntos R1 y R2 (etiquetados en la figura anterior) se encuentra quemada, igual que la resistencia que se encuentra entre R2 y R3 tanto en la fase L2 y L3. Con esto en mente usted ya puede realizar correctamente las conexiones en la lnea.

2.5 5 7.5 10 10 mH 21 mH 32 mH

2.5 2.5 2.5 2.5

32 mH

2.5 5 7.5 10 10 mH 21 mH 32 mH

2.5 2.5 2.5 2.5

32 mH

2.5 5 7.5 10 10 mH 21 mH 32 mH

2.5 2.5 2.5 2.5

32 mH

L3 L3

L2 L2

L1 L1

Figura 2.4 Esquemtico fase por fase de la LT

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A modo de ejemplo, las conexiones de la lnea podran quedar como se muestran en la Figura 2.5.

Figura 2.5 Ejemplo de conexin de la LT

En las conexiones que se muestra en la Figura 2.5, la lnea ha quedado con una resistencia serie de 5 y una inductancia serie de 32 mH. Recuerde que el extremo de la lnea donde se conecte la alimentacin trifsica del laboratorio ser llamada barra emisora, y el extremo de la lnea donde se conecte la subestacin y/o el SVC ser llamada barra receptora.

2.2. Subestacin La subestacin consta de un rel de proteccin (con sus respectivos TP y TC), interruptores (que desconectan tanto las barras de alta y baja tensin), y los transformadores monofsicos. A continuacin se describen y se detallan las conexiones en cada uno de los componentes.

2.2.1. Rel de Proteccin Con el fin de proteger la subestacin ante sobre corrientes, aguas arriba de la misma existe un rel de proteccin que toma muestras del potencial y de la corriente mediante un TP y un TC ubicados detrs de l, tal como se muestra en la Figura 2.6.

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Figura 2.6 Rel. TP y TC

Se ha realizado una vista en planta de los terminales de color amarillo que se encuentran en la parte trasera del rel y se muestran en la Figura 2.6.

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7

T5' T6' T7'

TCa TCb TCcTa

Tb

Tc

Figura 2.7 Esquemtico de los TP y TC tras el rel

La figura es clara y muestra que los terminales T1, T2, T3, T4 y T5 corresponden a los terminales de los primarios de los TPs. Por los conductores que van entre los terminales T5 y T5, T6 y T6, T7 y T7 deben fluir las corrientes de fase de la subestacin con el fin de ser medidas por los TC.

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2.2.2. Interruptores Los interruptores son los que se muestran en primer plano en la Figura 2.8. Su funcin es desconectar los transformadores monofsicos de las barras tanto de baja como de alta tensin en caso de que una sobrecorriente fuera detectada por el rel

Figura 2.8 Interruptores de la subestacin

Estos interruptores pueden ser cerrados y abiertos manualmente mediante la fuente de alimentacin continua ubicada sobre la subestacin que se muestra en la Figura 2.9. Por otra parte, si los interruptores se encuentran cerrados, siempre pueden ser abiertos de forma automtica por el rel.

Figura 2.9 Fuente continua para cerrar los interruptores

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2.2.3. Barra de la subestacin Las barras de la subestacin se encuentran delante y detrs de los transformadores monofsicos de la subestacin. La barra que se encuentra en la parte posterior de la subestacin corresponde a la barra de alta tensin, y la barra que se encuentra ms cerca del operador de la subestacin (usted) es la barra de baja tensin. El hecho de que los terminales de los transformadores monofsicos se encuentren disponibles, y que se tengan disponibles a su vez terminales en las barras, permite realizar cualquier grupo de conexin de transformadores. Sin embargo, se recomienda realizar una estrella en el lado de alta tensin para formar un neutro que pueda ser ingresado a los TP del rel. Un ejemplo de conexin estrella-delta se muestra en la Figura 2.10.

N

R

S

T

N

R

S

T

AT

BT

Figura 2.10 Ejemplo de conexin de transformadores

2.2.4. Consumos de la subestacin Para simular retiros de energa, la subestacin del laboratorio cuenta 3 restatos conectados en delta que pueden ser alimentados desde la barra de baja tensin de la subestacin. Estas cargas se muestran en la Figura 2.11.

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Figura 2.11 Cargas de la subestacin

2.3. SVC Este es el equipo principal de esta experiencia. Como se puede apreciar en la Figura 2.12 cuenta con dos bancos de condensadores tubulares (blancos) y un banco de reactores. En la parte frontal cuenta con un display que informa acerca de la tensin real medida en los terminales del SVC, la consigna de tensin, el ngulo de disparo de las vlvulas que permiten el paso de corriente a los reactores. Prximo al display existe un potencimetro que permite variar a voluntad la consigna de tensin. Adems, existen dos led, uno indica si se ha alcanzado el lmite de inyeccin de reactivos y el otro si se ha alcanzado el lmite de absorcin de reactivos. Para poder observar la dinmica de este equipo, el SVC cuenta con un puerto de comunicaciones en uno de sus costados. Esto se muestra en la Figura 2.13.

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Figura 2.12 SVC

Figura 2.13 Puerto Serie

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3. Conexiones

3.1. Lnea de transmisin Una vez que se ha realizado la configuracin de las inductancias y resistencias serie, la lnea de transmisin debe ser alimentada por una fuente trifsica (de tensin fija o regulable) en uno de sus extremos, que ser llamado barra emisora. El otro extremo ser llamado barra receptora, y en esta se debe conectar el SVC y/o la subestacin.

3.2. SVC El SVC puede ser conectado a la barra receptora de la lnea de transmisin mediante los terminales de color azul, negro y rojo que se encuentran en la parte posterior del mismo, que se muestran en la Figura 3.1.

Figura 3.1 Terminales de conexin del SVC

Por otro lado, el SVC necesita energizar sus dispositivos de control mediante una conexin a una fuente monofsica de 220 V. Es muy importante sealar que antes de energizar el SVC, el potencimetro que configura la consigna de tensin debe estar girado hasta su mximo en el sentido de las manecillas del reloj. Esto para prevenir las sobretensiones en los tiristores del equipo.

3.3. Subestacin (Lo terminales que se mencionan a continuacin dicen relacin con la Figura 2.7). La subestacin se debe conectar a la barra receptora mediante los terminales T5, T6 y T7del rel de proteccin. Luego, debe verificar que los terminales T5, T6 y T7 se encuentren cortocircuitados con los terminales T2, T3 y T4 RESPECTIVAMENTE. Luego debe realizar las conexiones entre los terminales T1, T2, T3 y T4 con las barras N, R, S y T de alta tensin RESPECTIVAMENTE. Lo anterior para que el rel pueda contar con las mediciones de tensin y corriente.

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3.4. Cargas Las cargas corresponden a un juego de 3 restatos (ver Figura 2.11) conectados en delta que deben conectarse a la barra de baja tensin. Cada uno de estos posee un nivel variable de resistencia. Sobre cada restato existen 3 marcas que permiten identificar 3 puntos de diferente resistencia para las pruebas de la experiencia. Cuando usted se encuentre variando el nivel de resistencia de los restatos no sobrepase el nivel 3, ya que podra actuar la proteccin de la subestacin.

4. Energizacin

Para energizar el equipo siga las siguientes instrucciones.

1. Verifique que todo se encuentre desenergizado. 2. Una vez configurados los parmetros de la lnea, conecte los cables de

alimentacin trifsica (de tensin fija o regulable) de 380 V a la barra emisora; la subestacin y/o el SVC a la barra receptora.

3. Verifique que las conexiones entre los transformadores y las barras de la subestacin son correctas.

4. Verifique las conexiones entre la barra receptora y el rel, y entre el rel y la barra de alta tensin de la subestacin sean correctas.

5. Verifique que la perilla del potencimetro que fija la consigna de tensin del SVC se encuentra completamente girada en el sentido de las manecillas del reloj.

6. Enchufe la alimentacin del control del SVC, la fuente de corriente continua de los interruptores, y el rel de proteccin a una toma monofsica de 220 V. Una vez realizado esto verifique que la fuente de continua indica tensin en el voltmetro; verifique que el display del SVC presenta el mensaje: Starting SVC 2.0; verifique que el estado del rel es OK y reponga las alarmas en caso de ser necesario.

7. Finalmente, energice la barra emisora de la lnea de transmisin.

5. Desenergizacin

Para desenergizar el equipo siga las siguientes instrucciones:

1. Detenga el monitoreo en Simulink (en caso de existir). 2. Verifique que la perilla del potencimetro que fija la consigna de tensin del SVC

se encuentre completamente girada en el sentido de las manecillas del reloj. 3. Baje el switch de 380 V trifsicos del tablero de distribucin para desenergizar la

lnea de transmisin. 4. Finalmente desenergice los equipos que requieren alimentacin monofsica en

220 V de sus fuentes.

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6. Visualizacin en Matlab

La dinmica del SVC puede ser monitoreada en lnea mediante el software Matlab. Para esto, conecte un cable serial entre el SVC y el computador del laboratorio. Luego dirjase al administrador de dispositivos de Windows1 y verifique que el puerto de comunicaciones presente la siguiente configuracin:

Tener como nombre COM 2 Tener una velocidad de comunicacin de 115200 bps

Bits de datos: 8

Paridad: ninguna

Bits de parada: 1

Control de flujo: Ninguno Luego lance la aplicacin Matlab2011b y haga que su current folder sea la carpeta puerto_serie que se encuentra en el escritorio. Una vez realizados esto, agregue la carpeta rt que se encuentra dentro de la capeta puerto serie al path de Matlab. Ahora abra el archivo simulink llamado SVC_Smulink.mdl. Para comenzar a obrservar la dinmica del SVC basta con hacer click sobre el botn de inicio de simulacin. Usted debera ver algo como lo que se muestra en el pantallazo de la aplicacin que se muestra en la Figura 6.1. Siempre puede grabar los datos del seguimiento que le hace a la dinmica del SVC haciendo click en botn Scope Parameters del grfico que desee guardar.

Figura 6.1 Pantallazo del monitoreo en Matlab

1 Para abrir el administrador de dispositivos usted debe: hacer clic derecho sobre Mi PC, del men que

se desplegar elegir y clickear Administrar, en la ventana que se abrir hacer clic sobre Administrados de dispositivos.