ANÁLISIS DE FLUJO DE CARGA

Laboratorio de Sistemas de Potencia 1 Guía de Prácticas CT-4282

Prof. José H. Vivas Nava Diciembre de 1999

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I.- Actividades previas a investigar:

a) Manejo del analizador de redes en régimen permanente. b) Bases de voltaje, corriente y frecuencia del TNA. c) Límites del analizador de redes en régimen permanente. d) Manejo del programa digital DiGSILENT.

II.- Sistema a estudiar:

Este diagrama unifilar corresponde a la simplificación a 16 barras del sistema de transmisión de la Electricidad de Caracas. En el pueden apreciarse claramente las dos interconexiones con la red troncal nacional a nivel de 230 kV en las Subestaciones OMZ (Edelca) y Sta. Teresa (Cadafe).

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Los datos asociados a las características topológicas del mismo se presentan a continuación:

Líneas de Transmisión de230 kV:

Número Longitud R X B Capacidad Desde Hasta Circuitos (Km) (ΩΩ/Km) (ΩΩ/Km) (µµΩΩ-1/Km) (MVA) Tacoa Boyaca 1 21.60 0.0678 0.3927 2.868 420 Tacoa Convento 1 31.20 0.0604 0.3805 3.028 420 Boyaca Convento 1 10.40 0.0678 0.3927 2.868 420 Tacoa Junquito 1 14.00 0.0678 0.3927 2.868 420 Junquito OMZ 2 44.00 0.0446 0.4122 2.937 440 OMZ Papelon 2 21.00 0.0370 0.4065 2.984 490 Papelon Santa Teresa 1 29.50 0.0474 0.4885 3.400 480 Santa Teresa Convento 1 38.20 0.0412 0.4095 2.893 480 Junquito Papelon 1 10.50 0.0446 0.4122 2.937 388

Líneas de Transmisión de 69 kV:

Número Longitud R X B Capacidad Desde Hasta Circuitos (Km) (ΩΩ/Km) (ΩΩ/Km) (µµΩΩ-1/Km) (MVA) Arrecifes Magallanes 4 16.00 0.1040 0.4761 3.570 74 Arrecifes Cota Mil 2 32.10 0.2374 0.4300 2.755 44 Boyaca Magallanes 2 5.25 0.1704 0.6861 6.191 90 Cota Mil Convento 2 14.20 0.0752 0.4197 3.400 93 Cota Mil Magallanes 2 9.00 0.1154 0.4616 3.620 74 Magallanes Junquito 2 8.50 0.1154 0.4616 3.620 74 Junquito Panamericana 2 10.80 0.1055 0.4915 2.720 100 Panamericana OAM 4 6.00 0.0664 0.3671 4.016 79 OAM Papelon 2 10.60 0.1154 0.4616 3.620 74 Papelon Convento 1 22.75 0.1040 0.4568 2.669 74

Transformadores:

Número Relación Potencia X Desde Hasta Unidades Voltaje (kV) (MVA) (%) Conexión Tacoa Arrecifes 2 230/69 187 22.4 YnYn Boyaca 230 kV Boyaca 69 kV 2 230/69 187 23.4 YnYn Convento 230 kV Convento 69 kV 4 230/69 187 25.0 YnYn Junquito 230 kV Junquito 69 kV 3 230/69 187 24.0 YnYn Papelon 230 kV Papelon 69 kV 2 230/69 187 23.4 YnYn Tap max: 8%, Tap min: 8%

Generadores e Interconexiones con el SIN:

Pmax Pmin Qmax Qmin Ubicación (Mw) (Mw) (MVAr) (MVAr) Tacoa 1600 45 1343 -782 Arrecifes 250 20 94 -137 OAM 510 80 382 -100 OMZ 500 100 250 100 Santa Teresa 200 100 250 100

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Cargas:

Voltaje P Q Ubicación (kV) (Mw) (MVAr) Papelon 230 174 68 Papelon 69 63 24 Arrecifes 69 43 16 Boyaca 69 189 116 Convento 69 403 174 Cota Mil 69 298 73 Magallanes 69 159 68 Junquito 69 197 57 Panamericana 69 147 69 OAM 69 33 12

III.- Actividades a realizar:

a) Pasar a p.u. el sistema mostrado anteriormente. Use como bases del sistema 230 kV y 100 MVA. Realice el montaje en el analizador de redes en régimen permanente del sistema.

b) Ajuste usando el programa digital DiGSILENT y los datos suministrados el estado estacionario asociado al sistema tomando en cuenta los siguientes límites operativos: Tensión de las barras donde hay generación: Tacoa y OMZ: 1.03 p.u., Santa Teresa: 1.02 p.u., Arrecifes: 1.00 p.u y OAM: 0.98 p.u. Tensión de las barras de carga: 0.95 – 1.05 p.u., límites máximo y mínimo de potencias (activa y reactiva) en barras de generación: ver datos del sistema. En caso de no poderse alcanzar esta condición, obtenga una donde las violaciones sean mínimas. De igual manera obtenga el factor de potencia de las barras de carga, el nivel de carga (porcentual) de todas las líneas y transformadores del sistema tomando como base los valores de potencia mostrados en sus respectivos datos. Ajuste los equivalentes de generación de OMZ y Santa Teresa al máximo posible.

c) Simule esta condición de operación en el analizador de redes. Recuerde que el mismo es una herramienta analógica, por ende las mediciones se realizan a través de voltímetros, amperímetros y vatímetros. Compare resultados en cuanto a voltajes en las barras, ángulos de operación de las barras, flujos de potencia por líneas y transformadores, pérdidas totales del sistema con los valores obtenidos en la simulación digital. En el informe deben justificarse la naturaleza de las diferencias entre ambos métodos.

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d) Si existe alguna violación en el sistema, proceda usando compensación reactiva a corregir el problema. Trate de encontrar la solución óptima del problema, asumiendo por ejemplo que la instalación de reactivos posee un costo proporcional a los MVAr que se decidan instalar. Tenga cuidado con la localización de los reactivos, pues no necesariamente la mejor solución corresponde a un único banco de condensadores y/o reactores. ¿Como queda el factor de potencia de la barra donde se compensa, el porcentaje de carga en líneas y transformadores y las pérdidas totales del sistema una vez instalados los reactivos?.

e) Repita el punto c para la condición indicada en el punto d.

f) Suponga que toda la carga sufre un incremento general del 10%. ¿Es factible el nuevo punto de operación del sistema?. De ser negativa la respuesta a esta pregunta, ajuste la condición operativa para que se encuentre dentro de las limitaciones permitidas.

g) ¿Es posible que los ajustes realizados sobre el sistema de potencia sean válidos para ambos escenarios de carga (demanda inicial , incremento del 10%)?. Si no es posible establezca un plan que permita realizar mínimos cambios entre un escenario y otro.

En el informe se debe argumentar cada una de las soluciones planteadas, justificando su uso y esquematizando a través de tablas comparativas la efectividad de su uso. También debe hacerse énfasis en los beneficios que se obtienen de la aplicación de los bancos compensadores sobre los sistemas de potencia.

Adicionalmente debe presentarse en el informe respuestas a las siguientes preguntas:

• ¿Cuál es la diferencia porcentual máxima

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