Analisis matricial de un cortocircuito simétrico

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

CARRERA: ING. ELÉCTRICA

CÁTEDRA: SISTEMAS DE POTENCIA II

ESTABILIDAD DE SISTEMAS DE POTENCIA

CARACAS, JULIO DE 2017

DESARROLLO

        CONCEPTOS BÁSICOS Y DEFINICIONES.

En un sistema de potencia, puede entenderse como “estabilidad” a la propiedad de dicho sistema que le permite conservar un estado de operatividad equilibrado bajo condiciones normales, y a su vez recuperar un estado de equilibrio aceptable luego de haber sufrido algún tipo de perturbación.

En el momento en que dicha estabilidad se pierde, el sistema de potencia entra en un estado de desequilibrio o “inestabilidad”, el cual puede verse manifiesto de múltiples formas, dependiendo de la configuración y del modo de operación del sistema. Tradicionalmente el problema de la estabilidad ha sido mantener el sincronismo en la operación de los sistemas, puesto que gran parte (sino es que todas) de las máquinas generadoras son del tipo sincrónicas, lo cual les obliga a trabajar con una coordinación muy precisa para evitar el desequilibrio que implicaría una pérdida de sincronismo entre los rotores de los generadores que conforman el parque generador de los sistemas de potencia. Este aspecto de la estabilidad es influenciado por la dinámica de los ángulos de los rotores y las relaciones de potencia-ángulo.

No obstante lo anterior, no debe cometerse el crítico error de pensar que la inestabilidad solo puede ser alcanzada por medio de la pérdida de sincronismo; una caída o subida en los niveles de tensión del sistema también representa un caso de inestabilidad muy serio que puede terminar por afectar gravemente a diversos equipos e instalaciones.

FENÓMENO DE ESTABILIDAD.

Puede entender por estabilidad como aquella condición de equilibrio que existe entre diversas fuerzas opuestas. Partiendo de este principio, surge la intriga de cómo se presenta y se sostiene la estabilidad en un sistema de potencia, pues no suelen ser evidentes las fuerzas que se oponen entre sí dentro del mismo y que le brindan su respectiva estabilidad. El primer hecho a tomar en consideración es que un sistema de potencia puede resumirse, a grandes rasgos, de la forma siguiente:

[pic 1]

        El mecanismo que permite que las máquinas sincrónicas mantengan su condición de sincronismo de unas con otras, viene dado por un grupo de fuerzas denominadas como “fuerzas restauradoras”, las cuales actuarán acelerando o frenando el rotor de una o más máquinas con respecto a otras. Una forma fácil de ejemplificar esto es lo siguiente: Supóngase que el sistema previamente mostrado se encuentra funcionando en un régimen permanente normal y súbitamente la carga mecánica que debe manipular el motor se incrementa. Dicha situación ocasionaría que el rotor del motor se desacelere e incremente su consumo de corriente para poder mantener un cierto nivel de torque. Debido a esto existe un incremento en la demanda de corriente eléctrica, lo cual puede traducirse en un incremento de la carga eléctrica que debe alimentar el generador, por lo cual este se acelerará hasta tanto satisfacer la demanda. Una vez el generador logra proveer de la corriente precisada por el motor, este último podrá incrementar nuevamente su par y podrá manejar la nueva carga que le fue suministrada, por lo cual el sistema entrará nuevamente en estabilidad.

        Del ejemplo anterior se pueden derivar las siguientes conclusiones:

• Bajo condiciones de régimen permanente existe un equilibrio entre el torque mecánico de entrada y el torque eléctrico de salida de las máquinas generadoras, por lo que su velocidad angular se mantiene constante.
• Si el equilibrio del sistema es perturbado, dicha alteración resultará en la aceleración o desaceleración de los rotores de las máquinas.

Cuando una de las máquinas sincrónicas pierde el sincronismo, empieza a producir niveles de frecuencia distintos a los de la red, por lo cual intentará acelerar o frenar para producir energía a los niveles de frecuencia de la red, por lo cual los elementos le desconectarán inmediatamente. Vale la pena destacar que si un generador empieza a emitir una frecuencia inferior a 55Hz, las protecciones le secarán inmediatamente de funcionamiento, al menos para el caso del sistema de potencias venezolano, el cual trabaja a 60Hz.

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