arm nicos modelado y simulaci n de arm nicos l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
ARMÓNICOS MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS PowerPoint Presentation
Download Presentation
ARMÓNICOS MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 62

ARMÓNICOS MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS - PowerPoint PPT Presentation


  • 239 Views
  • Uploaded on

ARMÓNICOS MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS. MODELADO Y SIMULACIÓN. MODELADO DE FUENTES ARMÓNICAS: Fuentes no lineales de tensión y corriente: Transformadores, lámparas, hornos de arco, etc. Compensadores estáticos: Alta tensión Conversores de potencia trifásicos estáticos:

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'ARMÓNICOS MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS' - Gabriel


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
arm nicos modelado y simulaci n de arm nicos
ARMÓNICOS

MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS

modelado y simulaci n

MODELADO Y SIMULACIÓN

MODELADO DE FUENTES ARMÓNICAS:

Fuentes no lineales de tensión y corriente:

Transformadores, lámparas, hornos de arco, etc.

Compensadores estáticos:

Alta tensión

Conversores de potencia trifásicos estáticos:

Alta tensión y controladores de velocidad de DC y AC

Conversores de potencia estáticos monofásicos:

Fuentes de equipos electrónicos

modelado y simulaci n3

RED DE ALTA TENSIÓN

SISTEMA A ANALIZAR

MODELADO Y SIMULACIÓN

RED DE ALTA TENSIÓN

La alternativa más simple es partir de los datos de Potencia de CortoCircuito:

A partir de ello:

modelos red de alta tensi n

MODELOS: RED DE ALTA TENSIÓN

Ejemplo:En una barra de 300kV se conoce Icc3=8,9kA, Icc1=8,1kA, X/R3=9,1 y X/R1=9,3. Cuanto vale Z1(h) y Z0(h)????

Con lo cual:

modelos lineas y cables

MODELOS: LINEAS Y CABLES

Reactancia de un conductor:

Reactancia entre dos conductores:

/unidad de longitud

 = 2f,

k = 0,2x10-3 si la unidad de longitud es el km,

s es la longitud del conductor

Ds = r.e-(1/4) Radio Medio Geométrico (RMG), con r siendo el radio del conductor,

Dm = es la Distancia Media Geométrica entre los conductores.

modelos lineas y cables10

MODELOS: LINEAS Y CABLES

la resistencia de la tierra, rd ,

/km

Si Dsd=1

Por esta razón se define

modelos lineas y cables11

MODELOS: LINEAS Y CABLES

A partir de esto se puede escribir:

Y se ha encontrado que:

m

 es la resistividad del terreno en (m) y,

f es la frecuencia (Hz)

modelos lineas y cables12

MODELOS: LINEAS Y CABLES

A partir de esto se puede escribir:

modelos lineas y cables13

MODELOS: LINEAS Y CABLES

Incremento de la resistencia por efecto skin:

Modelos

Efecto skin:

modelos transformadores

MODELOS: TRANSFORMADORES

Modelo general:

Rm: Pérdidas en el núcleo, resistencia constante

Ri y Li: Resistencia e inductancia de dispersión del bobinado i

Rpi: representa la resistencia e inductancia de cortocircuito dependiente de la frecuencia

Im: Fuente de corriente armónica (corriente magnetizante)

modelos transformadores16

MODELOS: TRANSFORMADORES

CONSIDERACIONES GENERALES:

En general la fuente de corriente originada en la corriente de magnetización puede despreciarse

Desplazamiento de fase en tensión y corriente en el transformador (tipo de conexión)

Circuitos de secuencia

El acoplamiento capacitivo entre bobinados y entre bobinado y tierra

modelos transformadores17

MODELOS: TRANSFORMADORES

BOBINADOS CONECTADOS EN Y:

BOBINADOS CONECTADOS EN :

modelos transformadores18

MODELOS: TRANSFORMADORES

CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES

Transformadores Yd1, corrientes en el secundario:

modelos transformadores19

MODELOS: TRANSFORMADORES

CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES

Transformadores Yd1, tensiones en el primario:

modelos transformadores20

MODELOS: TRANSFORMADORES

CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES

Transformadores Dy1, tensiones en el secundario:

modelos transformadores21

MODELOS: TRANSFORMADORES

CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES

Transformadores Dy1, corrientes en el primario:

modelos transformadores22

MODELOS: TRANSFORMADORES

CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES

En general las corrientes y tensiones entre el primario y secundario para transformadores Y-, -Y, Z-Y y Y-Z se relacionan mediante:

 es la relación de transformación entre las tensiones de línea primario/secundario,

 es la división de fases

n es el número de grupo de conexión 1,3,5,7,9 y 11

modelos transformadores23

MODELOS: TRANSFORMADORES

CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES

En término de las matrices de transmisión:

De manera más general:

modelos m quinas rotantes

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MODELO DE GENERADOR:

ES CLARO QUE LOS PARAMETROS DE REACTANCIA A FRECUENCIAS ARMÓNICAS NO TIENEN NADA QUE VER CON LOS PARAMETROS DE REACTANCIA SÍNCRONA

Existen distintos planteamientos respectos del valor de la reactancia para frecuencias armónicas:

X=1/2(Xd´´+ Xq´´)=X2

Experimentalmente se observa una disminución de la reactancia a medida que se incrementa la frecuencia (el monto de flujo que penetra en el estator sería menor). Se ven correcciones de 0,8 a 1000Hz.

Suele corregirse el valor de resistencia por efecto skin

modelos m quinas rotantes25

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES SÍNCRONOS

LA REACTANCIA ES TOMADA COMO LA REACTANCIA DE ROTOR CALADO

EL VALOR DE LA RESISTENCIA SE VE CONSIDERABLEMENTE AFECTADO POR EL EFECTO SKIN Y LAS PERDIDAS POR CORRIENTES PARÁSITAS

Donde: h es el orden del armónico y a toma valores entre 0,5 y 1,5

LOS ESQUEMAS DE CONEXIÓN NORMAL DE ESTAS MÁQUINAS HACEN QUE LAS MISMAS NO OFREZCAN UN CAMINO DE CIRCULACIÓN PARA LAS CORRIENTES DE SECUENCIA CERO.

modelos m quinas rotantes26

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Modelo equivalente monofásico simple

Se supone que la impedancia a cualquier armónico puede determinarse a partir de la impedancia del motor en el arranque:

ZM=V2/(SM.(Iam/Inm)), (Iam/Inm)=corriente de arranque/corriente nominal

Un motor de 45 MVA, Vn=22kV, con una corriente de arranque 5 veces la nominal y X/R = 10:

ZM = 2,15; XM =2,05 y RM=0,205

ZM(h) = 0,205 + j2,05h

modelos m quinas rotantes27

RS

XS

R`r

X`r

XM

RM

((1-s)R’r)/s

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Donde:

modelos m quinas rotantes28

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Las impedancias de secuencia serán:

donde:

En forma matricial de impedancias y/o admitancias:

modelos m quinas rotantes29

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

La matriz de admitancias de fase:

Despreciando Rm, la impedancia del motor a distintos armónicos será:

modelos m quinas rotantes30

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Un motor 3; 50 Hz; 11kV; 3,2MW; 2970 rpm; 2 polos; Rs=0,253; Xs=3,73 ;

R’r=0,306;X’r=5,5; Rm=6840 y Xm=162.

Para determinar las impedancias de secuencia es necesario calcular los desplazamientos de secuencia y el correspondiente Z’r:

modelos m quinas rotantes31

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

modelos m quinas rotantes32

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Por lo tanto la matriz de admitancias de fase será:

Donde:

modelos m quinas rotantes33

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Si se desea calcular la impedancia al quinto armónico (Sec. Negativa):

modelos m quinas rotantes34

MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES

MOTORES ASÍNCRONOS:

Si se desea calcular la impedancia al séptimo armónico (Sec. Positiva):

modelos cargas36

R

jhX

R

jhX

MODELOS: CARGAS

MODELO 1.- SERIE

MODELO 2.- PARALELO

modelos cargas37

Resistiva

Motora

jhX(h)

R(h)

jhX1

R2

MODELOS: CARGAS

MODELO 3.- SKIN

MODELO 4.- MOTORES DE INDUCCIÓN

Km es el factor de instalación

XM es el valor pu de la reactancia de rotor calado del motor expresada en valores nominales del motor (≈0,15-0,25)

K es la fracción de carga de motores

modelos cargas38

Resistiva

Motora

R2

jhX1

jhX2

MODELOS: CARGAS

MODELO 5.- CIGRE-EDF

modelos cargas39

Resistiva

Motora

R2

R1

jhX2

jhX1

MODELOS: CARGAS

MODELO 6.- INCLUSIÓN DEL TRANSFORMADOR Y DEL AMORTIGUAMIENTO DEL MOTOR

X1 y R2 como en el modelo 4

K3 factor de calidad efectivo del circuito de motor (≈8)

slide40

MODELADO DEL SISTEMA

MODELADO TRIFÁSICO O POR FASE????

El modelado trifásico se requiere cuando:

  • Combinación de trafos estrella-estrella y/o triángulo-estrella dominan la cancelación de armónicos
  • Existen bancos de condensadores monofásicos o desbalanceados
  • Existen importantes corrientes residuales o de tierra
  • Existe un desbalance significativo en las cargas

El modelo monofásico es suficiente cuando:

  • La causa del estudio es una gran fuente armónica trifásica
  • El sistema es claramente balanceado
  • No existen corrientes de tierra
slide41

MODELADO DEL SISTEMA

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN:

slide42

Sistema

Generación propia

Cargas lineales

Motores

Variadores de velocidad

Iluminación

MODELADO DEL SISTEMA

PLANTA INDUSTRIAL:

slide43

MODELADO DEL SISTEMA

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN:

Tres grandes diferencia con el sistema de distribución:

  • Las reactancias capacitivas de las líneas son importantes (y eventualmente de los trafos)
  • La relación X/R es considerablemente mas alta en transmisión
  • Puede presentar varias alternativas de configuración
slide44

MODELADO DEL SISTEMA

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN:

slide45

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

LOS MÁS CONOCIDOS:

  • VARIACIÓN DE FRECUENCIA
  • PENETRACIÓN ARMÓNICA
  • FLUJO DE POTENCIA ARMÓNICO

Cualquiera de estas técnicas puede emplearse en un análisis por fase o multifase y en cualquiera de ellas se emplea una matriz de admitancia del módelo del sistema desarrollada de los componentes individuales y de la topología del sistema.

slide47

BUS I

BUS J

Ia

Ia

+

Va

+

Vb

+

Vc

-

+

Va

+

Vb

+

Vc

-

Ib

Ib

Ic

Ic

Iabc(1)

[Yseries(12)]

Iabc(2)

+

Vabc(1)

-

+

Vabc(2)

-

[Yshunt(1)]

[Yshunt(2)]

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

La matriz de admitancias:

slide48

Red de N puertos

V1+

VN+

Vi+

Vj+

-

IN

Ii

Ij

I1

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

La matriz de admitancias:

slide49

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

La matriz de admitancias:

o, matriz de impedancias:

slide50

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA

El método caracteriza la respuesta de un sistema en función de la frecuencia.

Es la solución repetida para cada frecuencia de interés de:

slide51

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

“Calcula la respuesta en frecuencia de una red vista desde un nudo o barra del sistema”

AVF por inyección de corriente:

Se inyecta un valor 1 (A o p.u.) en una barra y se determinan las tensiones en los restantes nudos.

Esto significa resolver para los h=n.f0 la ecuación:

slide52

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

AVF por inyección de corriente:

La matriz Y contiene solamente modelos de elementos lineales, por lo tanto es posible estimar la tensión armónica que producirá esa corriente distorsionada en cualquier nudo del sistema

Mediante la variación de h=n.f0 se obtiene una serie de impedancia que cubren el espectro de frecuencias de interés

slide53

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

AVF por inyección de corriente:

slide54

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

AVF por inyección de corriente:

La figura anterior produce una buena indicación de condiciones resonantes:

Resonancia paralelo  alta impedancia al flujo de corriente picos del plot

Resonancia serie  baja impedancia al flujo de corriente valles del plot

slide55

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

AVF, función de transferencia de tensión:

En un nudo del sistema se conecta una tensión de 1 (V o p.u.)

Las tensiones resultantes representan las funciones de transferencia resultante a todos los otros nudos en el sistema

De la misma manera puede analizarse tal respuesta en función de la frecuencia

slide56

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

AVF, función de transferencia de tensión:

slide57

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF)

AVF, función de transferencia de tensión:

Para la figura anterior, un pico indica valores de frecuencia para los cuales las tensiones pueden amplificarse y viceversa.

Ambos métodos son aplicables bajo los conceptos de redes de secuencia o redes por fase bajo las consideraciones necesarias sobre las matrices de admitancias.

slide58

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

PENETRACIÓN ARMÓNICA

Su implementación es una “inyección de corriente” donde la corriente inyectada es un vector vector espectral de corriente de carga conocida:

1.- Formular la matriz de admitancia del sistema incluyendo todas las fuentes y cargas lineales

2.- Construir el vector “inyector de corriente” de cada carga no lineal

3.- Se resuelve, para determinar la tensión en cada barra de la red, la ecuación:

slide59

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

PENETRACIÓN ARMÓNICA

Se obtienen un conjunto de vectores de tensiones de distinta frecuencia y para distintas barras.

En tales condiciones es posible reconstruir la forma de onda en el dominio del tiempo o observarla como espectro:

slide60

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

PENETRACIÓN ARMÓNICA

En general, para una única carga no lineal en un sistema puede ser suficiente con considerar solo las magnitudes de cada armónico

Si existen múltiples fuente de armónicos es necesario considerar la fase de cada uno de ellos

En el mejor de los casos es necesario contemplar la tensión a frecuencia fundamental en la barra donde se ubica la fuente de corriente distorsionada:

slide61

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

FLUJO DE POTENCIA ARMÓNICA(FPA)

“Una combinación de inyección de corriente con flujo de potencia tradicional”

Variante 1de FPA:

Se ejecuta un flujo de potencia tradicional a frecuencia fundamental empleando un modelo lineal de los componentes del sistema.

Las tensiones en las barras, resultados del paso anterior, se emplean para “ajustar” los vectores de corriente de cargas no lineales de manera “automática”.

slide62

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

FLUJO DE POTENCIA ARMÓNICA(FPA)

Variante 2de FPA:

Los espectros de corrientes de cargas no lineales se representan como:

El modelo de carga anterior y el modelo del sistema, en un proceso iterativo, se vuelcan y resuelven sobre: