Pruebas para las tensiones

Una vez comprobados los valores de las corrientes se hace necesario realizar la verificación de las tensiones en los nodos del sistema.

Con la ayuda del programa concebido por profesores de la Universidad Central ‘Marta Abreu’ de Las Villas para el análisis de redes de transmisión, Power System Explorer

(PSX), se simularon tres tipos de circuitos para poder comprobar las tensiones en los nodos de un sistema trifásico balanceado, uno bifásico y uno monofásico desbalanceado. El sistema radial que se consideró es el que se muestra en la figura 3.3 y se compone de una línea de 1 000 m con estructuras de tipo CE5 y conductores de tipo cobre 2. Para dicha línea se obtuvieron los valores de resistencia y reactancia, el valor de la impedancia de la línea en ohms es de 0.58+j0.4414 Ω.

a. b. c.

Fig. 3.3 circuitos para la comprobación de los voltajes a. sistema trifásico, b. sistema fase- fase, c. sistema fase- neutro.

La tensión del circuito es de 4.16 kV y se tomaron cargas diferentes para cada uno de los casos.

3.2.1 Tensiones en circuitos trifásicos balanceados

Para realizar una comparación de los cálculos de las tensiones en cada uno de los

software de flujo de carga para el caso de un sistema trifásico balanceado, se tomó en cuenta una carga de 800+j600 kV.A y un transformador trifásico sin impedancias ni pérdidas de hierro para no considerar la influencia de las mismas en el circuito, al realizar

la simulación (tanto para flujo de carga monofásico como para el trifásico) se pudo arribar a los resultados que se muestran en la tabla 3.6.

Tabla 3.6: Resultados de las simulaciones de la prueba de las tensiones para carga trifásica.

Software kV ΔP(kW) ΔQ(kV.Ar) PSX* 3.98 37 28 RADIAL 1φ 3.98 37 28 RADIAL 3φ 3.98 37 28 MATLAB 1φ 3.98 37 28 MATLAB 3φ 3.98 37 28

*los algoritmos de flujo de carga implementados tanto en RADIAL como en MATLAB calculan los voltajes considerando el flujo de carga trifásico o monofásico según sea el caso, el programa PSX considera solamente el flujo de carga

monofásico.

Los resultados que se exponen en dicha tabla muestran amplias similitudes, siendo casi inapreciable la diferencia en ellos; tanto los algoritmos de flujo de carga del RADIAL como del MATLAB, son capaces de calcular de forma correcta los voltajes en los nodos de un sistema trifásico en general.

3.2.2 Tensiones considerando carga bifásica.

Para el caso de un sistema con un transformador conectado entre fases se asumió una carga de 600+j360 kV.A de potencia conectada entre las fases a y b de dicho circuito. Para realizar la simulación utilizando el PSX se empleó el artificio de duplicar la impedancia de la línea. Los resultados obtenidos en estas simulaciones se muestran en la tabla 3.7.

Tabla 3.7: Resultados de las simulaciones de la prueba de los voltajes.

En la que se aprecian irregularidades en la comparación entre los voltajes obtenidos por los softwares PSX y MATLAB, y aquellos que se obtienen mediante el RADIAL. En este caso resulta difícil detectar la causa de la imprecisión, puesto que, como se señaló anteriormente, no se tiene acceso al código fuente. Todo parece indicar que RADIAL no

Software kV ΔP(kW) ΔQ(kV.Ar) PSX 3.90 37 28 RADIAL 1φ 3.98 36 27 RADIAL 3φ 3.98 38 28 MATLAB 1φ 3.90 37 28 MATLAB 3φ 3.90 37 28

considera que en este caso las caídas de tensión se duplican, aunque solo analizando el programa fuente es posible encontrar la verdadera causa de dichas imprecisiones. Este tipo de circuito es de uso casi inexistente en las redes cubanas, razón por la cual su detección ha sido posible tras un exhaustivo trabajo de verificación. Por lo anterior se puede asegurar que las implicaciones de esta inconsistencia son prácticamente inexistentes.

3.2.3 Tensiones considerando carga de fase a tierra.

Para el caso de análisis de un sistema con un transformador conectado entre una de las fases y el neutro se consideró una carga conectada en la fase a de dicho circuito de 400+j300 kV.A de potencia. Para simularla en el PSX se realizó el artificio de utilizar una impedancia de línea seis veces mayor. La tabla 3.8 muestra los resultados de las simulaciones realizadas.

Tabla 3.8: Resultados de las simulaciones de la prueba de los voltajes.

Como bien se puede apreciar, también existen algunas imprecisiones tanto en el flujo balanceado como en el desbalanceado, la causa probable puede ser similar al caso de la carga conectada entre fases.

En el caso del flujo trifásico se puede apreciar que las pérdidas por potencia reactiva poseen un valor muy elevado respecto a la referencia tomada del PSX e incluso no responde a la relación (X/R) con la potencia activa; la causa probable de este error puede ser programática o en la forma de considerar los datos en el algoritmo de cálculo para el caso específico del transformador conectado entre fase y neutro.

Las diferencias detectadas en estos dos casos, si bien restan cierta precisión a los estudios de flujo de potencia, estas solo se presentan en ramales asimétricos que constituyen un por ciento pequeño en cualquier circuito de distribución, por lo que no es

Software kV ΔP(kW) ΔQ(kV.Ar) PSX 3.54 69 53 RADIAL 1φ 3.84 60 42 RADIAL 3φ 3.42 74 78 MATLAB 1φ 3.54 69 53 MATLAB 3φ 3.54 69 53

arriesgado afirmar que su influencia sobre el conjunto no va más allá de la que pueden tener otras variables tales como la precisión de los datos de las cargas. No quiere esto decir que este problema no deba ser atendido de forma prioritaria en el plazo más corto posible. Gracias a este trabajo ha sido posible encontrar estos errores.

3.2.4 Generalidades de la prueba de las tensiones

De las pruebas realizadas en este epígrafe se puede generalizar que:

1. Las tensiones calculadas mediante la ecuación general (2.25) para el caso de una carga trifásica, ya sea balanceada o no, no presentan irregularidades para ninguno de los dos métodos (Balanceado o desbalanceado).

2. Las tensiones calculadas para el caso de una carga conectada entre líneas poseen irregularidades, para el caso del flujo balanceado, debidas probablemente a que a los valores obtenidos de caídas de tensión no se les halla el doble. 3. Las tensiones calculadas para el caso de una carga conectada entre líneas

poseen irregularidades, para el caso del flujo desbalanceado. La primera de ellas es que RADIAL solo muestra los resultados en tensiones de fase y no calcula las tensiones de línea en un sistema que no existe neutro.

4. Las tensiones calculadas para el caso de una carga conectada entre fase y neutro poseen irregularidades, para el caso del flujo balanceado. Una de estas puede estar en que no se duplica el valor de la caída de voltaje, siempre tomando como referencia la tensión que existe entre fase y neutro del sistema.

5. En el caso del flujo de potencia desbalanceado para una conexión de la carga entre fase y neutro, la principal irregularidad que se encuentra en este caso está en el cálculo de las pérdidas de potencia reactiva, debido probablemente a un error de programación en la implementación de los algoritmos.

6. Las irregularidades en los cálculos de las tensiones en los flujos de carga desbalanceados, se pueden solucionar si se utiliza la ecuación general del cálculo de las tensiones (2.25) para los casos particulares de las cargas bifásicas y monofásicas. Realizar especificaciones para considerar estos tipos de cargas de forma diferente puede llevar a errores en los resultados.