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CARATULA 2da Práctica EE- 325 MCICLO 202 1-Nombre: Christian Vega EspinozaCódigo UNI: 20161094ACurso: Líneas de Transmisión de PotenciaCódigo del curso: EE 325M1. PRIMERA PREGUNTA En este caso, tenemos una línea de transmisión que no esta compensada. El problema radica en la falta de regulación de l...

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CARATULA 2da Práctica EE-325M CICLO 2021-1

Nombre: Christian Vega Espinoza Código UNI: 20161094A Curso: Líneas de Transmisión de Potencia Código del curso:

EE 325M

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA

1. PRIMERA PREGUNTA •

En este caso, tenemos una línea de transmisión que no esta compensada. El problema radica en la falta de regulación de la línea conforme a los datos que tenemos hasta el momento. La línea tiene los siguientes parámetros mecánicos y eléctricos Cuadro Cuadro.. 1. Cuadro de parámetros eléctricos de nuestra línea de transmisión Fuente: Excel, elaboración propia.

Parametro Z Y Longitud •

•

Datos de la línea de transmisión Real Imaginario 0.10617 0.50679 0.10617+0.50679i 0 3.1648E-06 0.0000031648i 300 km

Entonces empezaremos calculando los parámetros de transmisión de la línea de transmisión como punto inicial para calcular la regulación que es el factor que queremos corregir en este caso. Para calcular los valores de los parámetros A, B, C y D se usará la fórmula de línea larga explicada en la clase. Se asume que la línea es larga por su longitud, según el libro Hadi Saadat (Pag 151), las líneas largas parten de los 150km y para un mejor entendimiento de los fenómenos se utiliza las fórmulas siguientes

Donde:

(

𝐴 𝐶

cosh 𝛾 𝐵 )=( 𝑌 𝐷 0 sinh 𝛾 𝑍0 = √

𝑍0 sinh 𝛾 ) cosh 𝛾

𝑍 1 = 𝑌 𝑌0

𝛾 = √𝑍𝑌

•

Entonces, en nuestra línea de transmisión, los parámetros aproximados resultan:

•

𝐴 𝐵 0.9287 30.3347 + 148.56𝑖 ) )=( ( 0.0009267𝑖 0.9287 𝐶 𝐷 Los parámetros de la carga serán los mismos para todos los casos, entonces se trabajan de la siguiente manera Cuadro. 2. Cuadro de parámetros eléctricos de la carga Fuente: Excel, elaboración propia. Datos de la Carga Parámetro Medida 500 V 690 S f.d.p 0.85 I 0.79674337

Unidad kV MVA kA

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA •

Con estos valores pasamos a calcular el voltaje y la corriente al final de la línea, esto se calcula con el modelo cuadripolo de la línea de transmisión que se presenta

Fig. 1. Modelo de cuadripolo de la línea de transmisión Fuente: Compensación serie de líneas de transmisión, Bautista Juan, UNI FIEE •

En este caso, el modelo se traduce a:

•

Por lo tanto, es sencillo calcular el valor de la tensión de llegada a nuestra carga previamente habiendo calculado los valores de A, B, C y D

•

•

•

𝑉 𝐴 𝐵 𝑉2 )( ) ( 1) = ( 𝐼1 𝐶 𝐷 𝐼2

𝑉2 361.82∠14.05 )=( ) 𝐼2 0.6407∠ − 11 Con estos valores es sencillo calcular la resulación, pues se calcula con la siguiente fórmula 𝑉2 − 𝑉1 𝐴 %𝑟𝑒𝑔 = ∗ 100% 𝑉1 Entonces, en este caso, la regulación resulta: (

%𝑟𝑒𝑔 = 34.96% Este valor es muy elevado, se tiene que llegar a una regulación máxima de 5% en la línea de transmisión. Este valor se puede variar conectando unos condensadores en cascada a la línea de transmisión para poder llegar al valor aceptable. El trabajo monográfico consta de 5 casos que se especificarán en cada caso para evaluar la factibilidad técnico económico de cada uno de los casos.

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA 1.1. •

Primer caso caso,, Regulación al inicio. La representación en cuadripolos de la línea quedaría de la siguiente manera

Fig. 2. Modelo de cuadripolo de la línea de transmisión Caso 1 Fuente: Elaboración Propia •

• •

Se hace un equivalente de la conexión cascada que se tiene con los datos encontrados. En este caso, los parámetros A, B, C y D siguen siendo los mismos, y nuestra misión en calcular el 𝑋𝑐 para que la regulación resulte de 5%. En este caso, la solución propuesta se realizó en una hoja de cálculo en Excel que me permite calcular la regulación para un valor propuesto del 𝑋𝑐 . La solución se encuentra en el Excel adjunto que se explicará en clase para su mejor entendimiento. El procedimiento es el mismo para el caso que se explicó sin regulación. Los resultados se adjuntan en esta monografía para presentar los resultados al profesor. Condensador 180 Ω Regulación 5% Segundo caso, Regulación al medio.

1.2.

La representación en cuadripolos de la línea quedaría de la siguiente manera

Fig. 3. Modelo de cuadripolo de la línea de transmisión Caso 1 Fuente: Elaboración Propia •

Se hace un equivalente de la conexión cascada que se tiene con los datos encontrados. En este caso, los parámetros A, B, C y D siguen siendo los mismos, y nuestra misión en calcular el 𝑋𝑐 para que la regulación resulte de 5%.

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA • •

En este caso, la solución propuesta se realizó en una hoja de cálculo en Excel que me permite calcular la regulación para un valor propuesto del 𝑋𝑐 . La solución se encuentra en el Excel adjunto que se explicará en clase para su mejor entendimiento. El procedimiento es el mismo para el caso que se explicó sin regulación. Los resultados se adjuntan en esta monografía para presentar los resultados al profesor. Condensador 174 Ω Regulación 5% Tercer caso, Regulación al final. La representación en cuadripolos de la línea quedaría de la siguiente manera

1.3.

Fig. 4. Modelo de cuadripolo de la línea de transmisión Caso 1 Fuente: Elaboración Propia •

• •

Se hace un equivalente de la conexión cascada que se tiene con los datos encontrados. En este caso, los parámetros A, B, C y D siguen siendo los mismos, y nuestra misión en calcular el 𝑋𝑐 para que la regulación resulte de 5%. En este caso, la solución propuesta se realizó en una hoja de cálculo en Excel que me permite calcular la regulación para un valor propuesto del 𝑋𝑐 .

La solución se encuentra en el Excel adjunto que se explicará en clase para su mejor entendimiento. El procedimiento es el mismo para el caso que se explicó sin regulación. Los resultados se adjuntan en esta monografía para presentar los resultados al profesor. Condensador 188 Ω Regulación 5%

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA

Regulación en los extremos.

1.4.

La representación en cuadripolos de la línea quedaría de la siguiente manera

Fig. 5. Modelo de cuadripolo de la línea de transmisión Caso 1 Fuente: Elaboración Propia •

• •

Se hace un equivalente de la conexión cascada que se tiene con los datos encontrados. En este caso, los parámetros A, B, C y D siguen siendo los mismos, y nuestra misión en calcular el 𝑋𝑐 para que la regulación resulte de 5%. En este caso, la solución propuesta se realizó en una hoja de cálculo en Excel que me permite calcular la regulación para un valor propuesto del 𝑋𝑐 . La solución se encuentra en el Excel adjunto que se explicará en clase para su mejor entendimiento. El procedimiento es el mismo para el caso que se explicó sin regulación. Los resultados se adjuntan en esta monografía para presentar los resultados al profesor. Condensador 88 Ω Regulación 5%

Regulación en los extremos y en e ell final final..

1.5.

La representación en cuadripolos de la línea quedaría de la siguiente manera

Fig. 6. Modelo de cuadripolo de la línea de transmisión Caso 1 Fuente: Elaboración Propia •

Se hace un equivalente de la conexión cascada que se tiene con los datos encontrados. En este caso, los parámetros A, B, C y D siguen siendo los mismos, y nuestra misión en calcular el 𝑋𝑐 para que la regulación resulte de 5%.

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA • •

En este caso, la solución propuesta se realizó en una hoja de cálculo en Excel que me permite calcular la regulación para un valor propuesto del 𝑋𝑐 . La solución se encuentra en el Excel adjunto que se explicará en clase para su mejor entendimiento. El procedimiento es el mismo para el caso que se explicó sin regulación. Los resultados se adjuntan en esta monografía para presentar los resultados al profesor. Condensador 58 Ω Regulación 5%

Resumen Final

1.6. •

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El objetivo de hacer estas compensaciones en la línea tiene un fin principal técnico, logar que la regulación sea de 5%. Ahora se tiene que ver la opción más viable económicamente. Empezamos poniendo un resumen de los valores de los condensadores necesarios, la cantidad de los mismos y su regulación respectiva. Cuadro. 3. Resumen de compensaciones Fuente: Excel, elaboración propia. Columna1 Al inicio Al medio Al final Extremos 3 compensaciones

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Compensacion Cantidad Regulación 179.341 3 5% 173.201 3 5% 187.434 3 5% 87.706 6 5% 57.791 9 5%

Los condensadores que se colocan en el inicio de la subestación o en la carga no necesitan una estructura extra, por lo que tienen un costo menor en esa parte. Por otra parte, los bancos de condensadores necesitan un mantenimiento respectivo cada cierto tiempo, por lo que, si colocamos más, el costo va ser mayor, pero ¿Qué tan mayor será el costo por cada banco de condensadores extra? Finalmente, se necesita un sistema de protección para cada banco de condensadores, y en este caso, el costo aumenta significativamente para cada banco hecho y colocado. Un banco de condensadores tiene la siguiente forma en una subestación de salida, donde se encuentran las partes más importantes: i. Inte Interruptor rruptor de pot potencia encia Conecta o desconecta el banco de condensadores a la línea para su mantenimiento o ante alguna falla. ii. Bloqueadores de chispa Equipo de protección ante cualquier falla. iii. Banco de condensadores Equipo que mejora la regulación de la línea

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA

Fig. 7. Banco de condensadores en una Subestación. Fuente: Hugh Rudnick, Aplicación de Facts en el sistema eléctrico chileno. •

Entonces, para empezar a analizar, vemos una gran disminución entre los 3 casos de 1 sola compensación al inicio, al medio y al final y el caso de compensación al inicio y al final. El valor es sustancial y aunque necesitamos 2 sistemas de protección y 2 mantenimientos, no necesitaremos una estructura extra y el valor de la reactancia capacitiva disminuye considerablemente.

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En el caso de las 3 compensaciones, se tiene que aumentar 1 sistema de protección adicional y una estructura al medio de la línea para colocar el banco de condensadores del medio. Esto elevaría el valor de nuestro proyecto sin bajar considerablemente el valor de la reactancia capacitiva necesaria.

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En los 3 primeros casos, el valor es muy similar de los 3 y la gran ventaja es que solo necesitamos 1 sistema de protección y 1 mantenimiento, sin embargo, el valor de la reactancia es elevado y haría su mantenimiento más seguido, cosa que elevaría el costo final, por eso se considera una opción no viable económicamente.

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Por lo expuesto, se propon propone e como solución final a la compensación en los extremos por su factibilidad técn técnica ica como económica....