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8/10/2019 REACTORES DE POTENCIA PARA LINEAS DE MUY ALTA TENSION

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Alumnos:

Huerta Fajardo Joseph Jharoll 20094068H

Gmez Medina Jorge Enrique 20090151HSuarez Becerra Edward Pool 20090146D

Lima, Septiembre de 2013.

UNI UNIVERSIDADNACIONALDE INGENIERAFacultad de Ingeniera Mecnica

2013Reactores de Potencia en los Sistemas de

Extra Alta Tensin

PRIMERA ENTREGA

Ing. Freddy Saravia Poicon.

ML 520

LINEAS DETRANSMISIN


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Univ ersid ad Nacion al de Ingen ieraFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

UNI - FIM

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DESARROLLO.

1. DESCRIPCIN DE LA PROBLEMTICA.

Planteamiento del Problema: Las condiciones de operacin de la lnea de extra alta tensin

ante condiciones de efecto Ferranti.

2. OBJETIVOS A LA PROBLEMTICA,DEFINICIN DEL ENFOQUE.

Como manejar el Riesgo de la Sobretensin en base a los Reactores de Potencia. El Clculo de la Potencia Reactiva, para poder dimensionar la cantidad de Reactores

de Ponencia que se Necesita.

Proponer el esquema de Conexin con el fin de que el Sistema Interconectado se

adapte a la entrada en funcionamiento de la Lnea de EAT.

3. DESCRIPCIN DEL CASO DE ESTUDIO

CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO DE REACTORES DE POTENCIA DE EXTRA ALTA TENSIN(SEGN LA NORMA IEC60289)

Existen dos tipos de reactores que se aplican en sistemas de potencia; unos con ncleomagntico, los cuales son similares a transformadores en circuito abierto, pero toman unaconsiderable magnitud de corriente por las capas del ncleo; el otro tipo es el que tiene ncleode aire variable, el cual es como un transformador cortocircuitado.

El tipo de ncleo de acero es usualmente conectado en paralelo para compensar la potenciareactiva capacitiva de las lneas y cables. Sus inductancias pueden ser un poco precisas conrespecto a valores utilizados comnmente.

Desde el punto de vista de la capacitancia, la construccin es como un transformador, queno posee mltiples bobinados. La capacitancia es similar entonces a la de un transformadorde valor similar.

Los reactores del tipo de ncleo de aire se los utilizan para circuitos de bajo voltaje, y se lospuede utilizar tambin para compensacin en paralelo, cuando se los conecta en el terciariodel transformador.

Los reactores son utilizados en serie, como limitadores de corriente de cortocircuito, con lacapacitancia baja. Si el reactor es visto como un circuito, la frecuencia natural ser alta. Enmediciones hechas en reactores, se encuentra que la frecuencia es bastante alta y est enel orden de los kHz, y se puede apreciar que existe un bajo amortiguamiento.Para el clculo de la inductancia, se tiene la siguiente relacin:


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= 2 1000

Donde:= Inductancia del reactor en mH, = Reactancia del reactor en ,= Frecuencia nominal de la red en Hz.Para obtener las relaciones entre la inductancia, reactancia y corriente de los tipos debancos de reactores trifsicos (conexin de una resistencia en serie con una inductancia),se toma en cuenta el tipo de conexin de cada uno de ellos. A continuacin se describenlos ms utilizados.

Conexin Delta

Para este tipo de conexin donde los tres reactores monofsicos estn conectados en delta,se tienen las siguientes relaciones:

= 3 Donde= Potencia reactiva nominal en MVAR, = Reactancia en del reactor conectadoen delta,

= Voltaje lnealnea nominal en kV.

Para la resistencia se tiene:

= Donde = Factor de calidad a frecuencia nominal (para un factor de calidad igual a cero, laresistencia se configura a cero).

El factor de calidad se depende del fabricante que si tiene una menor resistencia el factor de

calidad va a ser menor.

Para encontrar la potencia reactiva inductiva en MVAR se tiene:

= 3 1000 Donde: = Corriente nominal en A, = Voltaje lnea lnea nominal en kV del reactorconectado en delta.

En este modelo se puede incluir una susceptancia de cada uno de los puntos de conexinde la delta hacia tierra, esta es la susceptancia a tierra Bg.


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Conexin Estrella

Para este tipo de conexin, el neutro puede estar aislado, estar conectado mediante unaimpedancia a tierra, o formando un cuarto conductor en el sistema trifsico que tambin tieneuna impedancia a tierra, las relaciones entre cada uno de los parmetros son las siguientes.

= Para la resistencia se tiene:

= Para encontrar la potencia reactiva en MVAR se tiene la misma frmula anterior.En el modelo estrella con el neutro aislado tambin se puede incluir la susceptancia a tierraBg desde cada uno de los puntos de conexin de las fases.

Para la simulacin que se pretende realizar en el Programa de Simulacin DigSilent, se debeelegir el tipo de reactor que se adapte al sistema, sin ocasionar problemas al SEIN.

En el programa Digsilent el ingreso de los datos de compensadores reactivos se lo puedehacer directamente en el diagrama unifilar, o se lo puede hacer mediante la base de datosdel programa Digsilent. Los compensadores pueden estar ubicados en el terciario deltransformador o en una barra.

El compensador RL paralelo es una inductancia/reactancia y una resistencia en serie quepuede ser definida de dos formas:

1. Parmetros de diseo, en donde los parmetros son definidos por la potencia reactivao la corriente y el factor de calidad.

2. Parmetros de capa, en donde los parmetros son definidos por la inductancia o

reactancia y la resistencia en ohmios.

No se necesita ingresar otros parmetros para simulacin de transitorios electromagnticos,la diferencia en el programa son las tecnologas con las que fueron diseados los reactoreslas cuales existen en el programa se muestran en la siguiente grfica:


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Tecnologa ABC-DEste modelo es una conexin trifsica delta de unainductancia y una resistencia en serie, se puede tambiningresar la susceptancia que hay desde cada una de lasfases hacia tierra (Bg) en .

Tecnologa ABC-Y, ABC-YN, ABC-N

Para el modelo Y aislado, no se considera la reactancia a tierra (Xe) y la resistencia a tierra(Re), se puede tomar en cuenta la susceptancia (Bg) a tierra.


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Para el modelo Y aterrizado o compensado, se considera la reactancia a tierra (Xe) y la

resistencia a tierra (Re) en ohmios. Para el modelo ABC-N, el neutro est conectado a tierray se considera la reactancia a tierra (Xe) y la resistencia a tierra(Re) en ohmios

4. PLANTEAMIENTO DE UN CASO APLICATIVO

El planteamiento como Caso Aplicativo se tomar como caso aplicativo las especificaciones

para el dimensionamiento de los reactores Trifsicos de barra y de lnea de 500kV,

incluyendo los elementos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento y operacin.

Para dicho objetivo, se utilizaran como premisas orientativas las siguientes Normas: IEC

60289, IEC 600076-1, 2, 3,3-1,5, IEC 60551, y IEC 60722., De las cuales la primera se refiere

en especfico a los Reactores de Potencia.

Caractersticas Constructivas:

En forma general en el contexto nacional se utilizan reactores para servicio exterior, con

devanado sumergido en aceite, diseado con refrigeracin natural de aceite y aire (ONAN).

Caractersticas Tcnicas:

Los reactores sern trifsicos, para instalacin exterior, el propsito del presente anlisis es

corroborar los clculos ya definidos por el proyecto Real.


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Descripcin: Potencia Nominal (MVAR), configuracin Bsica: 100,130y 200, los mismos que son

referenciales hasta ser aprobados por el COES-SINAC.

Tensin del Devanado Primario: 500/3 Tipo: Derivacin (Shunt Reactor)

Refrigeracin: ONAN

Conexin de Neutro: a travs de Reactor de Neutro.

Accesorios: Transformadores de Corriente (BCT).

Para la lnea trifsica de 500 kV, 60 Hz y 254 km de longitud, completamente transpuesta,que une la Estacin Transformadora Marcona (Departamento de Ica) y la EstacinTransformadora Ocoa (Departamento Arequipa), se desea determinar:

En base a la problemtica planteada se pide calcule la regulacin de la lnea si en elextremo emisor y receptor de la misma se instalan reactores de lnea de 130 MVAr

(monofsicos) cada uno.

NOTA: realizar los clculos utilizando el modelo de lnea larga, adems cabe mencionarque el siguiente ejemplo recoge las ideas preliminares del Estudio,


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Existen muchas formas de obtener la regulacin de tensin para la lnea compensada de la

Figura Anterior. En este caso se propone resolver el problema a partir de la teora de loscuadripolos. As, si se representa a la lnea, y a cada uno de los reactores de lnea, medianteun cuadripolo, segn se observa en la Figura Siguiente, se puede escribir:

[ ] = [ ] [ ] [ ] Donde:

[ ] = 1 0 1= 1 0 130 MVAr(5003)

1

= [ 1 0 0.00096 1]

[ ] = [ 0.8611 + 0.01354 12.40 + 130.59.56010 +0.001981 0.8611+ 0.01354]Los parmetros A, B, C, D de la lnea de 500kV fueron calculados previamente.

Finalmente con la ayuda de las matrices Complejas se obtiene para una carga de 600MW

(FP= 0.95 ind):


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[ ] = [

1 0 0.00096 1] [

0.8611 + 0.01354 12.40 + 130.59.56010

+0.001981 0.8611+ 0.01354] [ 1 0 0.00096 1] [ ]

[ ] = [ 0.9864 + 0.001632 12.40 + 130.55.00510 +0.0002069 0.9864+0.001632] [ 288675+0692.8 +277.7]= [323 080 + 88 084

685.2+163.8 ]

Luego, para la lnea en Vaco:

[ ] = [ 0.9864 + 0.001632 12.40 + 130.55.00510 +0.0002069 0.9864+0.001632] 0 As,

=

0.9864 + 0.001632=323 080 + 88 084

0.9864+0.001632= 327 670 + 88 753

Finalmente, la regulacin de tensin de la lnea es de:

% = |||||| 100 = |327 670 + 88 753| |288 675 + 0||288 675 + 0| 100 = 17.60En redes de transmisin se acepta una fluctuacin considerable (+/- 7,5 % del valor nominal),ya que no existen aparatos de utilizacin directa conectados a ella y en baja tensin, enalimentadores o sub alimentadores la cada de tensin no debe exceder ms del 3% delvalor nominal, siempre que la cada de tensin en el punto ms desfavorable de la instalacin,

no exceda el 5% de dicha tensin. De todas formas se debe tener en cuenta los siguientesaspectos:

Una tensin muy elevada puede daar el aislamiento de los equipos o saturar lostransformadores.

Actualmente la solucin al problema de regulacin se hace ms complicada, debido a lacomplejidad y gran desarrollo de las redes de distribucin de energa.Es conveniente por lo tanto regular localmente, en los diversos centros de consumo, el nivelde voltaje.

Se dispone para ello de los siguientes mtodos:

Conexin de potencia reactiva.


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Modificacin de la Reactancia. Regulacin de voltaje adicional (variacin de taps)


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ANEXO A: LNEA DE TRANSMISIN 500 KV CHILCAMARCONAMONTALVO

SUBESTACIONES ASOCIADAS

UBICACIN S.E. Chilca S.E Marcona S.E. Ocoa S.E. Montalvo

Departamento Lima Ica Arequipa Moquegua

Provincia Caete Nazca Caman Mariscal Nieto

Distrito Chilca Vista Alegre Ocoa Moquegua

Altitud 0 msnm 12 msnm 4438 msnm

DATOS TCNICOS

Tensin Nominal

Capacidad

Capacidad en contingencia

Longitud

Numero de Ternas

ConfiguracinConductor

Cable de Guarda

600 / 900 MCM

Tipo OPGW

DENOMINACIN L.T. 500 KV CHILCA MARCONA MONTALVO

EMPRESA CONCESIONARIA Abengoa Transmisin Sur S.A. - ATS

S.E. Chilca 500 kV (Existente)

S.E. Marcona 500 kV; S.E. Marcona 220 kV

S.E. Ocoa 500kV

S.E. Montalvo 500 kV; S.E. Montalvo 220 kV

Horizontal700 / 750 MCM

Tipo OPGW

Lnea SE Marcona SE Montalvo

220 kV

450 MVA/700 MVA

540MVA/840 MVA

28,6 km

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Triangular

Lnea

500 kV

700 MVA

840 MVA

872 km

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