Calculo de temperaturas.

Planificacin del SEP para las ciudades Integrantes :Juan Pablo AcostaRodrigo Barrera Carlos FuentesEsteban Morales Fernando Ramos Juan Pablo LarenasProfesor: Bernardo Bravo M.

Descripcin del proyectoSe desea armar un sistema elctrico de potencia para alimentar tres ciudades, dos industriales y una residencial.

Las ciudades sern alimentadas por dos centrales elctricas, una central trmica y una hidroelctrica.

La eleccin y modelacin de los sistemas de generacin, lneas de transmisin, transformadores y cargas ser de acuerdo a consideraciones tcnico-econmicas que han sido expuestas en sesiones anteriores.

El sistema diseado ser posteriormente utilizado para anlisis de flujo de potencia y cortocircuitos.

Proceso a realizar

Requerimiento SistemaCiudad ATipo IndustrialFP: 0,86Consumo: 160 [MW]

Ciudad CTipo IndustrialFP: 0,86Consumo: 130 [MW]Ciudad BTipo ResidencialFP: 0,9Consumo: 95 [MW]El estudio ser realizado con una extensin de 10 aos, en donde la tasa de crecimiento de la demanda anual ser del 7%.5

La demanda debe ser abastecida por dos centrales, una trmica y otra hidrulica.Requerimiento del SistemaCentral 1 TermoelctricaCentral 2 HidroelctricaLa tasa de crecimiento es del 7% y el periodo de estudio 10 aos.Se debe cumplir criterio de contingencia n-1 para generadores, lneas de transmisin y transformadores, Con respecto a la transmisin de la ciudad B ,se ocupara doble circuito adems de ser un sistema radial.

Ciudad AIndustrialCiudad BResidencialCiudad CIndustrialCentral 1TermoelctricaCentral 2HidroelctricaSistema General150 Km150 Km250 Km250 Km200 Km

Diagrama unilineal del SEP: POWERWORLDSistema de generacinDebemos cumplir el criterio n-1 para las centrales por lo que tenemos que contar con ms de un generador. Por lo tanto la Hidroelctrica y la Trmica tendrn 3 generadores.Por simplicidad de calculo. En Ambas centrales ; los generadores sern modeladas como maquina sincrnica del tipo rotor cilndrico

Carta de operacin1) Impedancia en ohms:

2) Corriente de armadura:

3) Voltaje generado (para limite de corriente de campo):

4) Trazamos circunferencia con centro en 0 de radio 250 [MVA].

5) Se traza lnea de potencia activa mxima por turbina:

Central 1TipoTrmicaRotorCilndrico de 4 polosS540 MVAVLL13,8 kVfp0,37Pturb200 MWXd1,5 puCarta de operacin para la central 1 (Central trmica)6) Se obtiene el valor Q0, origen de la circunferencia para corriente de campo mediante:

7) Radio mximo por If:

8) Se calcula limite de subexcitacin de campo como el 10% de E nominal.

Carta de operacin para la central 1 (Central trmica)Carta de Operacin termica13

Corriente de ArmaduraCorriente de Campo maxCorriente de Campo minPotencia activaEstabilidad

200 [MW]1) Impedancia en ohms:

2) Corriente de armadura:

3) Voltaje generado (para limite de corriente de campo):

4) Trazamos circunferencia con centro en 0 de radio 280 [MVA].

5) Se traza lnea de potencia activa mxima por turbina:

Central 2TipoHidroelctricaRotorCilndrico de 4 polosS640 MVAVLL13,8 kVfp0,37Pturb400 MWXd1,5 pu14Carta de operacin para la central 2 (Central hidroelctrica)

6) Se obtiene el valor Q0, origen de la circunferencia para corriente de campo mediante:

7) Radio mximo por If:

8) Se calcula limite de subexcitacin de campo como el 10% de E nominal.

15Carta de operacin para la central 2 (Central hidroelctrica)Carta de Operacin G.H16

Corriente de ArmaduraCorriente de Campo maxCorriente de Campo minPotencia activaEstabilidad

250 [MW]Seleccin de los transformadores

Donde:Co: Costo del transformador conocidoSo: Potencia del transformador conocidoPfo: Prdidas en hierro de transformador conocidoRo: Resistencia equivalente del transformador conocido

Donde:Fsob: Factor de sobre cargaCe: Costo de la energa Cp: Costo de la potenciuaTc: Tasa de crecimientotd: Tasa de descuetoDatos Transformador BaseCo (MUS$) So(MVA)Pfo(KW)Ro (ohm)FsobVida til1000,010075,00,451,2530Ce (US$/KWH)Cp(US$/KW)tctc`tdaos(tc)0,075491,588550,0700,0300,1010Cof(US$/KW)Coe(us$/KW)Fcp752,18015289,766030,3Seleccin de los transformadoresPara las ciudades:Ciudad AN Transf.Sx min (MVA)Sx prac (MVA)Ctinv (MUS$)Ctpfe (MUS$)Ctpenr (MUS$)VAC (MUS$)2292,82954113,811426,00198,265738,072292,83004160,171442,07194,955797,192292,83104252,111473,94188,665914,713146,41503931,111362,67259,945553,723146,41604103,941422,58243,695770,213146,41704273,211481,25229,365983,81497,61004000,001386,55292,435678,98497,61104262,411477,51265,856005,76497,61204516,971565,75243,696326,41Ciudad BN Transf.Sx min (MVA)Sx prac (MVA)Ctinv (MUS$)Ctpfe (MUS$)Ctpenr (MUS$)VAC (MUS$)2166,121702848,80987,50110,743947,052166,121802959,451025,86104,594089,902166,121903068,071063,5199,094230,67383,06802585,32896,17156,893638,38383,06902796,51969,37139,463905,34383,061103196,811108,13114,104419,04455,37602845,51986,36156,893988,76455,37703153,491093,12134,484381,09455,37803447,101194,89117,674759,65Seleccin de los transformadoreslas ciudades:Ciudad CN Transf.Sx min (MVA)Sx prac (MVA)Ctinv (MUS$)Ctpfe (MUS$)Ctpenr (MUS$)VAC (MUS$)2237,892403585,121242,7453,924881,782237,892503684,031277,0251,775012,822237,892603781,631310,8549,775142,253118,941203387,731174,3171,904633,943118,941303573,421238,6866,374878,463118,942505526,051915,5334,517476,09479,30803447,101194,8980,884722,87479,30903728,681292,5071,905093,07479,301004000,001386,5564,715451,25Seleccin de los transformadoreslas de los generadores:

Central HidrulicaN Transf.Sx min (MVA)Sx prac (MVA)Ctinv (MUS$)Ctpfe (MUS$)Ctpenr (MUS$)VAC (MUS$)2492,314955808,982013,61298,988121,572492,315005848,042027,14295,998171,162492,315105925,752054,08290,188270,023246,152505526,051915,53394,657836,233246,152605672,441966,28379,478018,193246,152705816,972016,38365,428198,764164,101705697,611975,00435,278107,884164,101805918,912051,71411,098381,714164,101906136,152127,01389,468652,62Central TermoelctricaN Transf.Sx min (MVA)Sx prac (MVA)Ctinv (MUS$)Ctpfe (MUS$)Ctpenr (MUS$)VAC (MUS$)2415,384205206,301804,70274,317285,312415,384305288,621833,23267,947389,782415,384405370,301861,54261,857493,693207,692104919,651705,33365,756990,733207,692205074,611759,05349,137182,793207,692305227,251811,96333,957373,154138,461405005,861735,21411,477152,554138,461505241,481816,89384,047442,414138,461605471,921896,77360,047728,73ResumenSectorUnidadesPotencia x unidad[MVA]VAC (MUS$)Ciudad A31505553,72Ciudad B3803638,38Ciudad C4804722,87Termoelctrica32507836,23Hidrulica32106990,73Calculo del VAC de lneas.Lo primero que necesitamos realizar para el calculo del VAC es obtener los conductores factibles, es por esto que se analizaran bajo 3 niveles distintos de tensin: 44KV110KV 220 KV.

Esto nos ayudar a reducir los clculos del VAC para todas las ciudades.Factibilidad de transmisin va cable SubterrneoLa instalacin de un cable subterrneo de 100 km hace que el sistema colapse.

Debido al alto valor del parmetro capacitivo, el cable genera grandes cantidades de reactivos.

Longitud critica de un cable: Longitud que produce una potencia reactiva de la misma magnitud que la capacidad nominal del cable.

La capacidad trmica del cable puede ser consumida completamente por la corriente reactiva que generaNo se puede transmitir potencia real sin sobrecalentar el cable.

Longitud critica para un cable de poder de 1000mm2 (Power Technologies, Inc)

No resulta factible la instalacin de un cable subterrneo de tal longitud, por lo que la conexin a la ciudad B ser mediante una lnea area.En el grfico se aprecia la longitud critica y la capacidad de transmisin de un cable de poder para distintas tensiones:Resumen para tramo Hidroelctrica - ciudad A:.Para el nivel de tensin de 220 KV:Se pueden utilizar una mayor diversidad de conductores: 400, 500, 630, 2x400 y 2x630 mm2.

Resumen para tramo Hidroelctrica-ciudad C:Para el nivel de tensin de 220 KV:Se pueden utilizar una mayor diversidad de conductores: 500, 630, 2x400 y 2x500 mm2.

Resumen para tramo Termoelctrica - ciudad A:Para el nivel de tensin de 220 KV:Se pueden utilizar una mayor diversidad de conductores: 315, 400, 500, 630, 2x400 y 2x500 mm2.

Resumen para tramo Termoelctrica - ciudad B:Para el nivel de tensin de 220 KV:Se pueden utilizar una mayor diversidad de conductores: 500, 630, 2x400 y 2x500 mm2.

Resumen para tramo Termoelctrica - ciudad C:Para el nivel de tensin de 220 KV:Se pueden utilizar una mayor diversidad de conductores: 160,315,400,500, 630, 2x400 y 2x500 mm2.

Determinacin de VAC de Lneas : Planificacin SEP ciudades. 29Determinacin de VAC de Lneas : Planificacin SEP ciudades. Determinacin de VAC de Lneas : Planificacin SEP ciudades. Determinacin de VAC de Lneas : Planificacin SEP ciudades. Determinacin de VAC de Lneas : Planificacin SEP ciudades. ConclusionesPodemos notar que los generadores entregan reactivos elevados ,con lo cual es necesario compensar la carga, para reducir las cadas de tensin evitando inestabilidad del sistema en si. La utilizacin de una sola lnea lleva a blockout en el sistema (falla en la simulacin), con lo cual es necesario tener contingencia n-1, para poder abastecer la demanda energtica, de misma manera ocurre con los transformadores.Los altos reactivos en las lneas subterrneas debido a la distancia, potencia y tensin en lo que trabajan, no hacen factibles su utilizacin en esta propuesta de proyecto.Existe cadas de tensiones debido a la gran influencia de reactivos existentes al momento de simular el sistema. Las lneas no se sobrecargan al realizar los simulacin con los parmetros obtenidos, pero; no cumplen con la regulacin de tensin en el ao 10