REDES ELÉCTRICAS I

TareaDepartamento de Ingeniería

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1. Instrucciones.

Entrega: Voluntaria en caso de cierre de semestre con las notas existentes, para el 10 deseptiembre. Medio impreso (pañol ELI) y electrónico (mail).

Desarrollo: Máximo dos personas, medio electrónico MSWord (ponderación normal)-LaTeX(ponderación +15 %). Tareas completas nota: 110 a 90, tareas incompletas y/o malasnota: 10 a 0. Se requiere desarrollo explícito de problemas que incluya esquemas deconexión y simulaciones cuando se soliciten.

Valorización en el ramo: Modalidad Tarea según planificación del principio de semestre y 10 %de reemplazo al C2 en caso que no hubiere.

Consultas: ∞.

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2. Preguntas.

2.1. Transformadores monofásicos.

Considere que se tienen tres transformadores monofásicos con las siguientes características paracada uno de ellos:

j Tensiones: 110kV/15kV

j Potencia: 30MVA

j Impedancia de cortocircuito: 0, 8pu en base propia, con XR = 100.

j Impedancia magnética: Considerarla como 1.000veces el valor de la impedancia decortocircuito en caso de requerirla.

Suponga requiere que los tres transformadores monofásicos se conecten a un sistema trifásicobalanceado de secuencia positiva, para ello se intentarán hacer las siguientes configuraciones:

j YNyn0.

j Dd4.

j Dyn0.

j Yd7.

j YNy3.

j Dy1.

Para cada caso se pide:

1. Mostrar explícitamente el diagrama de reloj y las conexiones eléctricas.

2. Si se observa trifásicamente cada configuración de transformadores monofásicos, indicar:tensiones de entrada y salida nominales (AT/BT), razón de transformación k, potencianominal, impedancia de cortocircuito tanto expresada en el lado AT y BT en Ω.

3. Verificar funcionamiento con simulaciones en programa PSIM, indicando tensionestemporales de línea y de fase.

4. Haciendo abstracción de factibilidad de operación, suponga que cada configuración ahorallamada transformador trifásico se conecta por el lado AT a una red de 150kV y por el ladode BT a una carga de impedancia constante, que a tensión nominal del transformadortrifásico (no la tensión nominal de la red) consume 70MVA con FP = 0, 6ind. Calculetodas las corrientes del sistema.

5. Verifique resultados mediante simulación.

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2.2. Transformador trifásico.

Considere que se diseña un transformador trifásico, que preliminarmente debe cumplir con lassiguientes características:

j Tensiones: 110kV/15kV

j Potencia: 100MVA

j Impedancia de cortocircuito: 0, 8pu en base propia, con XR = 100.

Se requiere intentar hacer los siguientes grupos de conexiones, indicando explícitamente eldiagrama de reloj, las conexiones eléctricas en el núcleo del transformador y el valor de k.

j Dy1.

j YNd1.

Para cada caso se pide:

1. Indicar el número de vueltas de cada devanado.

2. Cambiar el sentido de vueltas del lado AT e indicar la configuración que se forma desde elpunto de vista trifásico. Indique los desfases que aparecerán en las tensiones de línea deAT respecto a BT.

3. Conectar el transformador original en una red de secuencia negativa. Indique y justifiquelos desfases que aparecerán en las tensiones de línea de AT respecto a BT. Corrobore loanterior mediante simulación en PSIM.

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2.3. Carga monofásica.

Se tiene una red trifásica balanceada de secuencia positiva de 15kV a la cual se conecta untransformador trifásico YNd5, 100MVA, 100kV/15kV, Xcoci = 1pu.

De forma accidental se conecta en el lado AT del transformador una carga monofásica deimpedancia constante que consume a tensión nominal de 100/

√3kV: 30MVA con FP = 1.

Se pide indicar todas las corrientes del sistema, verificando mediante simulación con PSIM, si setiene tensión nominal a la entrada BT del transformador trifásico, cuando la carga monofásicase conecta:

1. Entre la fase A y el neutro.

2. Entre la fase B y C.

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2.4. Sistema de potencia.

Considere el sistema trifásico balanceado de la figura:

+I

G1

+II

G2

I III

IV V

Figura 1: Sistema trifásico balanceado.

Datos o características nominales:Tensiones nominales:

j 550kV en barras I, III y IV.

j 100kV en barra V.

j 15kV en barra II.

Generadores:

j Sistema equivalente barra I: 550kV,Scoci3φ = 3, 7GVA, X/R = 5.

j Generador barra II: 100MVA, 15kV,Scoci3φ = 0, 8GVA, X/R = 50.

Transformadores:

j Barras II a III: 100MVA, 15/550kV ,(X) = 15 %; Y Nd1.

j Barras IV a V: 2 TR3φ en paralelo.Cada uno: 50MVA, 550/100kV, Dyn11,(Z) = 10 %; X/R = 10.

Líneas:

j Cada línea tiene X = 0, 5Ω/km.

j Barras I a III, dos circuitos, cadauno: longitud 100km, razón X/R = 5,capacidad de transporte de potencia200MVA.

j Barras III a IV, dos circuitos, cadauno: longitud 150km, razón X/R = 5,capacidad de transporte de potencia200MVA.

Cargas:

j Barra V: 100MVA, FP = 1, modelo:impedancia constante a tensión nominal.

j Barra III: 90MVA, FP = 1, modelo:impedancia constante a tensión nominal.

Resuelva teóricamente:

1. Hacer el circuito equivalente trifásico.

2. Hacer el circuito equivalente por fase, indique las impedancias en Ω, reflejado en el ladode 550kV.

3. Calcule las potencias trifásicas de cortocircuito trifásico en las barras II, IV y V.

4. Considere que la potencia S3φ está repartida 2:1 entre la fuente de la barra I y la barra IIrespectivamente (LCK barra III) y que en la barra V hay tensión nominal. Determine laspotencias transmitidas en cada línea, la de los generadores, las tensiones en las barras I,II y III.

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