Modelado De Transformadores Desfasadores.pptx

1.9 Modelación de transformadores desfasadores Modelado de Sistemas Eléctricos de Potencia Por: Rios Rosales Aldo Rojas Rubio Luis Enrique Quintero Cortez Javier Alberto Pérez López Isael

Ingeniería Eléctrica

Introducción Con frecuencia, los sistemas de transmisión existentes trabajan y soportan un estrés que llega hasta el límite de la capacidad operativa calculada en su diseño original con el fin de maximizar el aprovechamiento de los recursos. Para garantizar que en estas condiciones se mantenga una operación económica, fiable y segura de la red interconectada, se está haciendo patente la necesidad de abordar diversos aspectos de gestión del flujo de potencias dentro de los sistemas eléctricos de potencia. Los transformadores desfasadores permiten controlar el flujo real de potencias en las líneas de transmisión e interconexiones entre sistemas de potencia. Hacen posible un mejor aprovechamiento de las redes existentes en lo que respecta a los aumentos de carga.

Introducción Loa transformadores desfasadores o como su abreviatura en ingles PST. Estos transformadores se dividen en dos familias:

1.- PST parte activa (con un solo núcleo) 2.- PST con dos partes activas (con dos núcleos) Una parte activa permite regular independientemente el ángulo de fase y la tensión hasta un cierto nivel de tensión y de potencia limitados.

Los Principales Problemas en la transmisión de energía • Cargas desiguales • Flujos Incontrolables de Potencia

Soluciones a estos problemas • Instalación de líneas de transmisión adicionales • Modificación de los voltajes tanto enviados como recibidos • Instalación de banco de condensadores en serie con las líneas de transmisión • Instalación de PST(Transformadores desfasadores)

Transformadores PST(Phase Shifter Parameter) • Los transformadores Desfasadores permiten controlar el flujo de potencia en las líneas de transmisión y en las interconexiones entre la redes de los sistemas de potencia, haciendo posible un mejor aprovechamiento de la infraestructura de las redes instaladas para lograr asi aumentos de la potencia transmitida.

Principios de operación • Potencia Activa y Reactiva transportada sobre las líneas de transmisión

Principio de operación

Principio de operación • Con la alteración del Angulo eléctrico, la formula para obtener la potencia activa es la siguiente:

Principio de operación

Tipos de PST

• Los transformadores desfasadores se encuentran en diferentes formas y por sus características pueden ser clasificados en: • PST Directos • PST Indirectos • PST Simetricos • PST Asimetricos

PST Directos

Basados en un núcleo de tres fases, el desplazamiento de la fase es obtenido mediante la conexión de los arrollamientos de una forma determinada.

PST Indirectos Basados en la construcción de dos transformadores separados, y un tap variable de excitación para regular la amplitud de la cuadratura de voltaje además de una serie de transformadores para inyectar a la cuadratura de voltaje en la fase correcta.

PST Simétricos Permite la variación de ángulo de fase manteniendo constante la amplitud del voltaje.

PST Asimétricos Crea una salida de voltaje con el ángulo y amplitud con respecto a la entrada de voltaje.

COMBINACION DE TIPOS DE PST La combinación de características da como resultado otros tipos de PST´S

PST Directo - Asimétrico • Regula el voltaje de cuadratura por medio del tap variable conectado a la entrada obteniendo el cambio en el ángulo eléctrico, además si se requiere puede cambiar de direccionamiento de la fase; logrando el control del flujo de potencia

Relación entre la salida de voltaje y el voltaje de cuadratura aplicada en un PST Directo - Asimétrico • ∝= •

ȁ∆𝑈1ȁ 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 ‫ ہ‬ȁ 𝑈𝐿1 ȁ∆𝑈1ȁ

ȁ∆𝑈1ȁ sin(𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛ȁ𝑈𝐿1ȁ)

• 𝑃=

ȁ𝑈𝑠1ȁȁ𝑈𝑟ȁ 𝑋𝐿+𝑋𝑃𝑆𝑇

ȁ∆𝑈1ȁ

𝑠𝑖𝑛∝

= ȁ𝑈𝑠1ȁ

= ȁ𝑈𝑠1ȁ

sin 𝛿 +∝

• 𝑃=

ȁ𝑈𝑟 ȁ 𝑋𝐿+𝑋𝑃𝑆𝑇

ȁ∆𝑈1ȁ

∗

• 𝑃=

ȁ𝑈𝑟 ȁ 𝑋𝐿+𝑋𝑃𝑆𝑇

∗ (ȁ𝑈𝐿1ȁ𝑠𝑖𝑛𝛿 + ∆𝑈1𝑐𝑜𝑠𝛿)

ȁ∆𝑈1ȁ sin(𝑎𝑟𝑐𝑎𝑡𝑛ȁ𝑈𝐿1ȁ

sin(𝛿 +

ȁ∆𝑈1ȁ 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 ȁ ȁ) 𝑈𝐿1

PST Directo - Simétrico • Una ventaja de esta configuración es que solo es requerido por cada fase un transformador de tap variable y una desventaja es el uso de impedancia de protección para el cambiador de tap cuando el cambiador de fase es ajustado en cero, ya que en este caso ocurre un cortocircuito

• ∝=

ȁ∆𝑈1ȁ 2𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ȁ ȁ 2 𝑈𝐿1

𝑃=

ห𝑈𝐿1ȁȁ𝑈𝑟 ȁ 𝑋𝐿+𝑋𝑃𝑆𝑇

sin 𝛿

ȁ∆𝑈1ȁ + 2𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ȁ 2𝑈𝐿1ȁ

PST Indirecto - Asimétrico • Consiste en un excitador y transformador en serie y dependiendo de la capacidad del sistema de potencia, estos equipos son montados en el mismo tanque o en tanques separados lo que le de mayor versatilidad en el transporte del PST.

PST Indirecto – Simétrico • El PST indirecto – asimétrico facilmente puede ser configurado como un PST indirecto – simétrico, basta con dividir el bobinado serie en dos partes, y de la conexión central formada se alimenta el excitador.

Beneficios • Mejorar el rendimiento operativo y la fiabilidad de la red. • Ahorrar energía mediante la optimización de las perdidas en el sistema eléctrico • Costos drásticamente bajos que la mayoría de los dispositivos FACTS • Corto periodo de amortización • Fiable • Duradero

Aplicaciones La protección de líneas eléctricas y transformadores de las sobrecargas térmicas y una mejora de la estabilidad del sistema de transmisión, permitiendo controlar el flujo de energía entre diferentes redes. Para líneas aéreas de larga distancia paralelas o de cables paralelos. Aparte de ello, con frecuencia un transformador desfasador contribuye el enfoque mas económico para abordar la gestión del flujo de potencias.

Aplicaciones • Independiente del control del flujo en el sistema eléctrico (en las líneas de transmisión) sin tener control de generación. • Incrementa la potencia total transferida sin violar el criterio N-1 • Permite el acceso de la nueva generación a la red • Evita los cuellos de botella a la red

Referencias bibliográficas