CALCULO IMPEDANCIAS DE SECUENCIA.pdf

TAREA N° 2 SISTEMAS DE POTENCIA I NOMBRE: Luis Genaro Marulanda González CÓDIGO: 1304164-7714

1. Calcule las impedancias de secuencia de una línea de uno de los siguientes niveles de tensión 500 kV, 345 kV, 230 kV, 115 kV, 34.5 kV, 13.2 kV. R/: Se calculara las impedancias de secuencia para una línea de 13.2 KV de 50 km, se usara una configuración TSN211P (CONJUNTO TRIFÁSICO SENCILLO NORMAL HORIZONTAL CORRIDO 13,2 kV) de la norma de construcción de la Compañía Energética de Occidente.

VISTA PLANTA

----------------- 1.48 m------------------- --------0.76m-----VISTA FRONTAL

Nota: La altura del suelo al conductor es de 10.7 m

El conductor que se usara para el cálculo es un ACSR/GA calibre 1/0 de CENTELSA. Tabla Nº 1. CARACTERÍSTICAS DE CONDUCTORES DESNUDOS EN ALUMINIO

Para nuestro caso de estudio tenemos que,

ra= Resistencia AC del conductor ( tabla ) ra= 0,717 Ω/km (Un kilómetro equivale a 0,62137 millas) ra= 1.15645 Ω/milla re= Resistencia de Carson : conductor equivalente de tierra. Para 60 HZ tenemos que, re= 0,0590736 Ω/km re= 0,09528 Ω/milla √ (Pies) e= resistividad de la tierra e= 100 Ω-m

f=frecuencia f= 60 HZ

De= 2788.55 pies para f=60 HZ (1 metros equivalen a 3,2808 pie) De= 849,9604 metros RMG= Ds = Radio Medio Geométrico del conductor Ds= 3,25mm Ds= 0,01066 pies √ m pies

(

)

(

(

)

) Ω/milla

(

(

(

)

)

)

(

) (

)

6.0384

Con los cálculos obtenidos se puede observar que la cual es la condición que se debe cumplir.

efectivamente es mayor que la

lo

Conclusiones punto 1: 1) Las impedancias de secuencia son independientes de la longitud de la Línea. 2) La componente Real ( ) de las impedancias de secuencia cero ( ) es directamente proporcional a la resistencia del conductor del conductor usado y la frecuencia del sistema.

3) La componente Real ( ) de las impedancias de secuencia positiva ( ) es directamente proporcional a la resistencia del conductor del conductor usado, pero independiente de la frecuencia del sistema. 4) Se determinó que el voltaje no afecta directamente los valores de las impedancias de secuencia, lo afecta indirectamente ya que al aumentar el voltaje se debe aumentar las distancias entre los conductores, es decir, con los cambios de voltaje se tendrán variaciones en el . Con esta condición se concluye que 1:  

El voltaje es directamente proporcional al El es inversamente proporcional a la de operación se tendrá una menor.

. , por lo que se obtiene que a mayor voltaje

1: Estas conclusiones están sujetas al cumplimiento de las distancias de seguridad entre conductores de acuerdo a la norma, en nuestro país Articulo N° 13 del RETIE (13.3 DISTANCIAS MÍNIMAS ENTRE CONDUCTORES EN UNA MISMA ESTRUCTURA).

5) Para la estructura TSN211P (CONJUNTO TRIFÁSICO SENCILLO NORMAL HORIZONTAL CORRIDO 13,2 kV) de la norma de construcción de la Compañía Energética de Occidente, se tiene que las impedancias de secuencia para una e= 100 Ω-m son:

Con lo cual tenemos una relación |

|

2. Con un solo tipo de conductor, calcule impedancias de secuencia para 100, 500 y 1000 ohm-metro. R/: Ya que en el punto anterior se realizó el cálculo de las impedancias de secuencia para 100 ohm-metro, ahora se realizaran los cálculos para 500 y 1000 ohm-metros respectivamente. 

e = 500 ohm-metros √

√

(

)

(

(

)

(

)

(

) Ω/milla

(

(

)

(

)

)

)

(

)

6,03739



e = 1000 ohm-metros √

√

(

)

(

(

)

(

)

) Ω/milla

(

)

(

)

(

)

6,03739

VERIFICACIÓN CÁLCULOS PUNTO 1 Y 2 EN NEPLAN Para realizar los cálculos de las impedancias de secuencia para la línea bajo estudio se usó el siguiente diagrama unifilar:

Datos de la Torre:

Resultados obtenidos para 100 ohm-metro:

Resultados obtenidos para 500 ohm-metro:

Resultados obtenidos para 1000 ohm-metro:

Conclusiones punto 2: 1)

La

es directamente proporcional con la

a diferencia de la

que es independiente

de las condiciones de la resistencia puesta a tierra.

2)

Para la TSN211P (CONJUNTO TRIFÁSICO SENCILLO NORMAL HORIZONTAL CORRIDO 13,2 kV) de la norma de construcción de la Compañía Energética de Occidente, se obtuvo las siguientes impedancias para 100, 500 y 100 ohm-metros respectivamente: Tabla Nº 2. IMPEDANCIAS DE SECUENCIA CALCULADAS VS SIMULADAS PARA DIFERENTES VALORES DE “e”.

e (ohm-m)

100 500 1000

Z00 Z11 Z00 Z11 Z00 Z11

Calculado (ohm-km)

Magnitud (ohm-km)

Simulado (ohm-km)

Magnitud (ohm-km)

Error Calculado vs Simulado (%)

0.8961+1.9106j 0.717+0.45505j 0.8961+2.092j 0.717+0.45505j 0.8961+2.170j 0.717+0.45505j

2.1103051 0.8492111 2.2758425 0.8492111 2.3477426 0.8492111

0.89465+1.9112j 0.717+0.45519j 0.89465+2.0933j 0.717+0.45519j 0.89465+2.1717j 0.717+0.45519j

2.11023318 0.84928613 2.27646733 0.84928613 2.34876127 0.84928613

0.00341% 0.00883% 0.02745% 0.00883% 0.04339% 0.00883%

Aumento valor Impedancia (%) 0.00000% 0.00000% 7.84424% 0.00000% 11.25133% 0.00000%

NOTA: El "Aumento valor Impedancia (%)" corresponde al % de aumento de las impedancias al aumentar "e".

3) Se obtuvo un aumento de la impedancia de secuencia cero (

) del 7.84 % y 11.25 % para

500 y 1000 Ω-m respectivamente en relación a la obtenida con 100 Ω-m, estos porcentajes se lograron tanto en las impedancias calculadas como en las obtenidas en la simulación.

4)

El error obtenido con los resultados de las impedancias de secuencia cero calculados son inferiores al 0.005 % para 100, 500 y 1000 ohm-m respectivamente en relación al obtenido con la simulación, se observa una tendencia de aumento en el error al aumentar “e”.

5)

El error obtenido con los resultados de las impedancias de secuencia positiva calculados son inferiores al 0.009 % en relación al obtenido con la simulación para todos los valores de “e”.

3. Con un solo tipo de conductor calcule impedancias de secuencia para 1, 2,3 y 4 conductores en Haz. R/: Para el cálculo de las impedancias de secuencia para diferentes cantidades de conductores en Haz usamos el software NEPLAN, los datos obtenidos son para e=100 ohm-m. 

2 Conductores en Haz



3 Conductores en Haz



4 Conductores en Haz

RESUMEN RESULTADOS: Tabla Nº 3. IMPEDANCIAS DE SECUENCIA SIMULADAS PARA DIFERENTES N° DE CONDUCTORES EN HAZ. n° Haz

Z00

1 2 3 4

0.8961+1.9106j 0.53615+1.7298j 0.41665+ 1.6693j 0.3569+1.6326j

% variacion 0% -14% -18% -21%

Z11 0.717+0.45505j 0.3585+0.27375j 0.239+ 0.21327j 0.17925+0.1765j

% variacion 0% -47% -62% -70%

Conclusiones punto 3: 1)

Se observa que las impedancias de secuencia tanto cero y positiva son inversamente proporcionales al número de conductores en haz, esto se debe a que al aumentar el número de conductores en haz disminuyo la resistencia ra (Resistencia AC del conductor), sin embargo se observa claramente que este efecto es mucho mayor en la impedancia de secuencia positiva ( ) ya que en la impedancia de secuencia cero el valor de la re (Resistencia de Carson) es constante.

2)

Para la línea bajo estudio la impedancia de secuencia cero ( ) redujo su valor en 14%, 18% y 21% al aumentar el número de conductores en haz a 2,3 y 4 respectivamente.

3)

Para la línea bajo estudio la impedancia de secuencia positiva ( ) redujo su valor en 47%, 62% y 70% al aumentar el número de conductores en haz a 2,3 y 4 respectivamente.