Laboratorio 3 Sistemas de Potencia Melvin PDF

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LABORATORIO # 3 MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA Nombre apellido: Melvin Hernandez Ced. PE-14-947 Correo [email protected]

Objetivos 

Identificar los elementos utilizados para mejorar el factor de potencia.



Comprender el impacto del factor de potencia en los parámetros de un sistema.

En la figura 1 se muestra un generador auxiliar para alimentar dos plantas de manufactura, el sistema auxiliar opera a 13.8 kV (puede variar entre±5%), la carga de la planta #1 es de 16.13 MVA@ FP 0.93(-) y la planta #2 es de 7.61 MVA@ FP 0.92(-), la distancia del generador a la barra de alimentación de las plantas es de 2 km, la impedancia de la línea es de 0.7 Ω/km, se desprecian los conductores de la barra de carga a las plantas. Usted como jefe de mantenimiento eléctrico recibe notificaciones de que los equipos en la planta tienen problemas cuando operan alimentados por el generador auxiliar.

Figura 1. Esquema del sistema auxiliar de alimentación de las plantas

Procedimiento:   

   

Haga la simulación del sistema para determinar por que los equipos no operan adecuadamente. Haga el triangulo de potencias de la carga resultante. Un electricista de vasta experiencia le indica que es posible que tenga un voltaje bajo y le sugiere que coloque un banco de capacitores. Si en su simulación observa que tiene un voltaje por debajo de los 0.95 pu en la barra de carga, determine que potencia reactiva debería entregar el banco de capacitores para que el voltaje este por encima de 0.95 pu y por debajo de 1.05 pu. Con base a la potencia reeactiva encontrada, determine de cuantos Faradios deberá ser el banco. Haga el triangulo de potencias de la carga resultante, una vez añadido el banco de capacitores. Realice los cálculos de mejora de factor de potencia manualmente. Investigue sobre las regulaciones existentes localmente en cuanto al factor de potencia para cargas residenciales y comerciales.

Cálculos Planta 1

P1=16.13 MW −¿ ¿ ¿ FP=0.93 FP=cosθ Q 1=Ptanθ −1

Q 1=16.13 tan (cos (0.93)) Q 1=6.37 MVAR S 1=16.13+6.38 j S 1=17.35 MVA Planta 2

P2=7.61 MW −¿ ¿ ¿ FP=0.92 FP=cosθ Q 2=Ptanθ −1 Q 2=7.61 tan (cos (0.92)) Q 2=3.24 MVAR S 2=7.61+3.24 j S 2=8.27 MVA

Carga total

Q T =Q1+Q 2 Q T =6.37+3.24 Q T =9.61 MVAR PT =P 1+ P2 PT =16.13+7.61 PT =23.74 MW 2 2 S T = √ PT + Q T

2 2 S T = √ 23.74 + 9.61

( ( )) ( ( ))

FP=cosθ tan−1

Q P

−1 FP=cosθ tan

9.61 23.74

−¿ ¿ ¿ FP=0.93 −¿ ¿ ¿ ¿ θ=cos

S T =25.61 MVA

Reactancia capacitiva necesaria

Q C =12.1 MVAR Q 3 =Q C + Q T Q 3=(12.1−9.61 )MVAR Q 3=2.49 MVAR Capacidad en faradios del banco

3V2 QC V L =√ 3 V ∅ 13.84 X 10 3 V ∅= √3 V ∅=7.99 KV X CY =

2

X CY =

(3) ( 7.99 X 103 ) 12.1 X 106

1 2 πf X CY 1 CY = ( 2 ) ( π) (60 )( 15.83) CY =

C Y =167.57 μF Factor de potencia corregido

( ( )) ( ( ))

FP=cos tan−1

Q P

−1 FP=cos tan

2.49 23.74

+¿ ¿ ¿ FP=0.99 −1 θ=cos (0.99) θ=8.11 °

Potencia Aparente

S= √ P +Q 2 2 S=√ 23.74 + 2.49 S=23.84 MVA 2

2

Simulacion PowerWorld

Parametros de línea de transmisión

Simulación con banco de capacitores desconectado

Simulación con banco de capacitor conectado

Resultados Estudiante: Melvin Hernandez Cédula: PE-14.947 Correo: [email protected]  

#

Voltaje de barra en el lado de carga: ___0.90 pu________ ¿Tiene la planta problemas de voltaje? ___Si_______ De tener problemas de voltaje, ¿Cúal es el nivel de potencia reactiva que debe entregar el banco de capacitores? ___12.1 MVAR___ ¿Cúal es el nuevo nivel de voltaje en la barra? ___1.00 pu Dibuje los triángulos de potencia de cada carga resultante antes y despué Después:

Antes:

−¿ ¿ ¿ FP=0.93

+¿ ¿ ¿ FP=0.99



Investigue sobre las regulaciones existentes localmente en cuanto al factor de potencia para cargas residenciales y comerciales.

R/. Según la Resolución No. 4156-Elec. Del 5 de enero de 2011 por la cual se aprueban las modificaciones al Reglamento de Transmisión: “Las distribuidoras en los puntos donde se conectan con el Sistema Principal de Transmisión (SPT), de acuerdo con el presente Reglamento deben mantener sus factores de potencia entre 0.90 (-) y 1.00, o sea en el rango atrasado. Existen casos donde el factor de potencia medido en el punto donde el distribuidor se conecta al SPT resulta en adelanto (+) producto de la inyección de Potencia Reactiva en exceso por parte de la Generación Distribuida y en esos casos se penaliza a la distribuidora.”

Conclusiones: Al culminar esta experiencia llegue a las siguientes conclusiones  

El factor de potencia nos indica que tan eficiente es el comportamiento de una carga en cuanto al consumo energético, es decir, de la potencia que demanda, cuanta potencia utiliza y cuanta potencia devuelve al sistema. El mejoramiento del factor de potencia se logra conectando paralelamente un banco de capacitores a la barra de la carga, ya que el banco de capacitores suministra la potencia reactiva demandada por la carga y de esta manera se reduce la potencia reactiva suministrada por la compañía eléctrica....