Resumen de Distribucion I 1er Parcial

8/16/2019 Resumen de Distribucion I 1er Parcial

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Carga Doméstica: Carga Doméstica: Carga Doméstica: Carga Doméstica:

Carga doméstica se compone principalmente de las luces, ventiladores,

refrigeradores, acondicionadores de aire, mezclador, molinos, hornos,

calentadores, pequeños motores de bombeo, etc.

Carga Comercial: Carga Comercial: Carga Comercial: Carga Comercial:

Carga comercial se compone principalmente de iluminación para comercios,

oficinas, etc. anuncios, ventiladores, calefacción, aire acondicionado y muchos

otros aparatos eléctricos utilizados en establecimientos comerciales tales como

mercados, restaurantes, etc.

Las cargas industriales: Las cargas industriales: Las cargas industriales: Las cargas industriales:

Cargas industriales se compone de pequeñas industrias, las industrias de

mediana escala, las industrias de gran escala, industria pesada y las industrias

artesanales

Carga Agricultura: Carga Agricultura: Carga Agricultura: Carga Agricultura:

Este tipo de carga es principalmente motor de la bomba conjuntos de carga para

fines de riego. Factor de carga para esta carga es muy pequeña, de 0.15 a 0.20.

Potencia de conexión: Potencia de conexión: Potencia de conexión: Potencia de conexión:

Cada aparato eléctrico tiene una capacidad nominal. La suma de los valores

continuos de todos los dispositivos eléctricos conectados al sistema de suministro

que se conoce como carga conectada.

Demanda: Demanda: Demanda: Demanda:

La demanda de una instalación o sistema es la carga en los terminales de

recepción promedio durante un intervalo de tiempo especificado. En este caso, la

carga se puede dar en kW, kVA, kiloamperios, o amperes.

La demanda Intervalo: La demanda Intervalo: La demanda Intervalo: La demanda Intervalo:

Es el período de tiempo durante el cual se calcula la carga media. El período de

tiempo puede ser de 30 minutos, 60 minutos o incluso más tiempo.

Demanda Máxi Demanda Máxi Demanda Máxi Demanda Máxima: ma: ma: ma:

La demanda máxima de una instalación o sistema es el más grande de todas las

demandas que se han producido durante el período de tiempo especificado. La

demanda máxima declaración debe expresar el intervalo de demanda se utiliza

para medir o ejemplo, la demanda específica podría ser la máxima de todas las

demandas, tales como diarios, semanales, mensuales o anuales.

Demanda Coincidente (o demanda diversificada): Demanda Coincidente (o demanda diversificada): Demanda Coincidente (o demanda diversificada): Demanda Coincidente (o demanda diversificada):

Es la demanda de un grupo compuesto, en su conjunto, de las cargas sin relación

alguna durante un período especificado de tiempo.Es la suma máxima de las


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contribuciones de las demandas individuales a la demanda diversificada en un

intervalo de tiempo específico.

La demanda no coincidentes: La demanda no coincidentes: La demanda no coincidentes: La demanda no coincidentes:

Es la suma de las demandas de un grupo de cargas, sin restricciones sobre el

intervalo en el que cada demanda es aplicable

La demanda Factor: La demanda Factor: La demanda Factor: La demanda Factor:

Es la relación de la demanda máxima de un sistema para la carga conectada

total del sistema. Por lo tanto, el factor de demanda (DF) está dada como:

. . El factor de demanda es por lo general menos de 1,0. Factor de demanda da una

indicación de la operación simultánea de la carga total conectada. Factor de

demanda también se pueden encontrar por una parte del sistema, por ejemplo, un

consumidor industrial o comercial o doméstico, en lugar o todo el sistema.

Utilización Factor: Utilización Factor: Utilización Factor: Utilización Factor:

Es la relación de la demanda máxima de un sistema a la capacidad nominal del

sistema. Por lo tanto, el factor de utilización (UF) esta dado por:

La capacidad nominal del sistema puede ser seleccionado para ser el más pequeño

de capacidad térmica-gota o de tensión. El factor de utilización también se puede

obtener para una parte del sistema.

Planta Factor: Planta Factor: Planta Factor: Planta Factor:

También conocido como factor de capacidad o el factor de uso. Es la relación de

la energía total real producido durante un período especificado de tiempo para

la energía que se habría producido si la planta (o unidades generadoras) había

operado continuamente en régimen máximo. Por lo tanto, el factor de planta es:

á áá á . . Factor de planta se utiliza sobre todo en los estudios de generación. También se

da como:

á áá á

Diversidad Factor: Diversidad Factor: Diversidad Factor: Diversidad Factor:


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Es la relación de la suma de las demandas máximas individuales de las distintas

subdivisiones o grupos o de los consumidores, a la demanda máxima de todo el

sistema. Por lo tanto, el factor de diversidad (FD) se da como:

á áá á

á áá á

El factor de diversidad puede ser igual o mayor que la unidad. Del factor dedemanda tenemos:

Para el consumidor i-ésima, vamos a suponer, la carga total conectada = TCPi y el

factor de demanda = DFi.

Por lo tanto, la ecuación anterior de se puede escribir como:

Entonces conseguimos:

Factor de Coincidencia: Factor de Coincidencia: Factor de Coincidencia: Factor de Coincidencia:

Es la relación de la máxima demanda coincidente total de un grupo de

consumidores a la suma de las demandas de potencia máxima de los

consumidores individuales que comprenden el grupo ambas tomadas en el mismopunto de suministro para el mismo tiempo. Por lo tanto, la coincidencia de los

factores.


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Por lo tanto, el factor de coincidencia es el recíproco del factor de diversidad.

Carga diversidad: Carga diversidad: Carga diversidad: Carga diversidad:

Es la diferencia entre la suma de los picos de dos o más cargas individuales y el

pico de la carga combinada. Por lo tanto la diversidad de carga (LD) se define

como:

Contribución Factor: Contribución Factor: Contribución Factor: Contribución Factor:

Se expresará en tanto por uno de la demanda máxima individual de la carga i-

ésima. Si Ci es el factor de contribución de la carga i-ésima para el grupo de lademanda máxima.

Caso1:


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Esto es, el factor coincidente es igual al factor de contribución media.

Caso 2:

Es decir, el factor de coincidencia es igual al factor de contribución.

Factor de carga: Factor de carga: Factor de carga: Factor de carga:

Es la relación de la carga media de un período de tiempo designado para la

carga máxima que se presenta en ese período. Por lo tanto, el factor de carga (LF)

se define como:

Donde T= tiempo, en días, semanas, meses o años.SiTes grande,LFes pequeño. La

razón de estoes queparalamismademanda máxima, elconsumo de energíaabarca

un período detiempomás grandey resulta en unacarga mediamás pequeña.Factor

de carga esmenor que oigual a la unidad. Factor de cargaanualse definecomo:

Factor de pérdida: Factor de pérdida: Factor de pérdida: Factor de pérdida:

Es la relación de la pérdida de potencia media a la pérdida de potencia de carga

máxima durante un período de tiempo especificado. Por lo tanto, el factor de

pérdida (LLF) se define como:

é éé é é éé é á áá á Es aplicable para las pérdidas en el cobre del sistema, pero no para las pérdidas de

hierro.


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EJERCICIO EJERCICIO EJERCICIO EJERCICIO 1: 1: 1: 1:Una central de energía proporciona la carga como indicada a

continuación:

a) Representar la curva de carga y averiguar el factor de carga.

b) Determinar el número y tamaño apropiado de las unidades generadoras desuministrar esta carga.

c) Determinar la capacidad de reserva de la planta y el factor de planta.

d) Conocer el horario de funcionamiento de las unidades generadoras

seleccionados.

SOLUCION: SOLUCION: SOLUCION: SOLUCION:

a) La curva de la carga nos quedaría así:

Las unidades generadas durante las 24 horas son:

21.2 12 33 21.5 42.5 21.8 12 21 60.5 10.8 . .


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37.824 . 1.5753

.1

b) La demanda máxima = 3 MW. Por lo tanto, 4 unidades de generación de

Puntuación de 1,0 MW cada uno pueden ser seleccionadas. Durante el período de

máxima demanda 3 unidades va a operar y 1 unidad permanecerá detenida

(como reserva).

c) 4 1.0 4.0 .

37.8 . 4.0 24 1.5754.0 ó .

.

d) Horario de funcionamiento será el siguiente:

Primera unidad generadora de 1 MW: 24 horas 24 horas 24 horas 24 horas

Segundaunidad generadora de 1 MW: 8 AM8 AM8 AM8 AM- -- - 9PM (15 horas) 9PM (15 horas) 9PM (15 horas) 9PM (15 horas)

Terceraunidad generadora de 1 MW: 9AM9AM9AM9AM- -- - 12PM y 2PM12PM y 2PM12PM y 2PM12PM y 2PM- -- -6PM (7 horas) 6PM (7 horas) 6PM (7 horas) 6PM (7 horas)


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EJERCICIO 2:EJERCICIO 2:EJERCICIO 2:EJERCICIO 2: Una estación generadora tiene una demanda máxima de 80 MW y

una potencia instalada de 150 MW. Si los MW.h generado en un año son de 400 ×

10 ^ 3, calcule (a) Factor decarga (b) Factor de demanda y c) Factor de planta.


Demanda máxima o carga máxima=80MW.

Potencia instalada o carga total conectada=150MW

Unidades generadas (Energía) en un año=400 × 10 ^ 3 MW.h

Número total de horas en un año. T=8760 horas

a)

40010.8760 . 45.6621004680

.1

b)

80150

. c)

400101508760 .


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EJERCICIO 3: EJERCICIO 3: EJERCICIO 3: EJERCICIO 3: Un sistema de distribución se muestra en la siguiente figura. Uno de

los alimentadores suministra una carga industrial con un pico de 2 MW y el otro

con cargas residenciales con un pico de 2 MW. Combinado la demanda pico es de

3 MW. Determinar: (a) el factor de diversidad de la carga conectada al

transformador (b) la carga de la diversidad de la carga conectada al

transformador, (c) el factor de coincidencia de la carga conectada altransformador.


a)

á áá á á áá á 1 2

2 23 .

b)

2 2 3

c)

11.33333333 .


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Elementos constitutivos de una subestación: Elementos constitutivos de una subestación: Elementos constitutivos de una subestación: Elementos constitutivos de una subestación:Los elementos que constituyen una subestación se pueden clasificar en elementosprincipales y elementos secundarios.

Figura 1.2 Elementos de una subestación Figura 1.2 Elementos de una subestación Figura 1.2 Elementos de una subestación Figura 1.2 Elementos de una subestación

Tipos de Tipos de Tipos de Tipos de Esquemas de Barras: Esquemas de Barras: Esquemas de Barras: Esquemas de Barras:La forma como se distribuyen los elementos o equipos que conforman una

subestación, así como el orden que se sigue para lograrlo, en función de de lasactividades que se llevaran a cabo en la subestación, cumpliendo con lasdistancias establecidas y el arreglo eléctrico dado por el diagrama unifilar,constituyen parte de de las características que rigen un esquema de barras de unasubestación.Comúnmente una subestación se compone por un número definido de circuitossemejantes, llamados bahías o posiciones, las que pueden incluir una parte delsistema de barras, del conjunto de interruptores, o de transformadores.El tamaño de la subestación, o el nivel de voltaje de trabajo, es otro factor quedetermina el grado de complejidad en el arreglo de una subestación de altovoltaje.Sin embargo, en todos los casos, la manera más fácil de conectar cierto número de

circuitos a niveles de voltaje iguales, es unir éstos a una barra.


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Existen distintos tipos de configuraciones, guiados a mejorar la flexibilidad en lasoperaciones de los sistemas, facilitar el mantenimiento de los elementos que loconstituyen y mejorar la seguridad, tanto de la subestación como de aquellos queen ella se desempeñan. Algunas de estas configuraciones presentan ventajas sobreotras, pero pueden incurrir en gastos mayores.

•

Configuración Barra Simple.Configuración Barra Simple.Configuración Barra Simple.Configuración Barra Simple.- -- -

Figura 1.3 Barra Simple Figura 1.3 Barra Simple Figura 1.3 Barra Simple Figura 1.3 Barra Simple

Ventajas- Es el esquema más simple y más económico- Fácilmente expandible- Protección sencilla

Desventajas- Su mantenimiento es difícil- Índice muy bajo de confiabilidad- Una falla en un breaker o en la barra toda la subestación de desenergiza

-

•

Configuración Barra Simple con by Configuración Barra Simple con by Configuración Barra Simple con by Configuración Barra Simple con by- -- -pass. pass. pass. pass.- -- -

Figura 1.4 Barra Simple con by Figura 1.4 Barra Simple con by Figura 1.4 Barra Simple con by Figura 1.4 Barra Simple con by- -- -pass pass pass pass

- El seleccionador by-pass aísla al interruptor para su mantenimiento sininterrumpir el suministro

- Resto de características igual a la barra simple


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• Configuración Barra Seccionada.Configuración Barra Seccionada.Configuración Barra Seccionada.Configuración Barra Seccionada.- -- -

Figura 1.5 Barra Seccionada Figura 1.5 Barra Seccionada Figura 1.5 Barra Seccionada Figura 1.5 Barra Seccionada

Ventajas- Mayor grado de confiabilidad que la barra simple- Se puede aislar parte de las barras para mantenimiento- Cuando hay una falla en un breaker o en una barra se va solo una parte de la

subestación

Desventajas- Costo aumenta y hay un breaker adicional- La seccionalizaciòn puede causar el disparo de los otros elementos de

protección al conectar o desconectar el breaker de la barra.

• Configuración Barra Principal y de Transferencia.Configuración Barra Principal y de Transferencia.Configuración Barra Principal y de Transferencia.Configuración Barra Principal y de Transferencia.- -- -

Figura 1.6 Principal y de Transferencia (auxiliar) Figura 1.6 Principal y de Transferencia (auxiliar) Figura 1.6 Principal y de Transferencia (auxiliar) Figura 1.6 Principal y de Transferencia (auxiliar)

Ventajas- Una de las más usadas en nuestro medio- Sigue funcionando cuando deseamos hacer mantenimiento- Costo más razonable- Necesita un área no tan grande

Desventajas- Se requiere un breaker adicional entre la unión de las 2 barras- La calibración del nuevo breaker debe ser muy parecida al de los otros


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- Si hay falla en la barra principal toda la subestación se desenergiza• Configuración Tipo Anillo.Configuración Tipo Anillo.Configuración Tipo Anillo.Configuración Tipo Anillo.- -- -

Figura 1.7 Barra Tipo Anillo Figura 1.7 Barra Tipo Anillo Figura 1.7 Barra Tipo Anillo Figura 1.7 Barra Tipo Anillo

Ventajas- Operación flexible- Alta confiabilidad

- Se puede aislar un breaker o parte de la barra- Cada circuito tiene doble alimentación- No hay barras principales- El diseño es relativamente económico

Desventajas- Si hay falla en más de una parte algunas partes se quedan sin servicio- Por el hecho de tener alimentación en ambos sentidos debe tener su propio

equipo de relés

• Configuración Breaker½ .Configuración Breaker½ .Configuración Breaker½ .Configuración Breaker½ .- -- -

Figura 1.8 Barra Breaker ½Figura 1.8 Barra Breaker ½Figura 1.8 Barra Breaker ½Figura 1.8 Barra Breaker ½

Ventajas- Operación sensible- Alta confiabilidad- Se puede alimentar cualquiera de las 2 partes sin que exista interrupción de

servicio- Cada circuito tiene doble alimentación

Desventajas- Se necesita 1½ breaker para cada sistema

- La calibración de relés es un poco complicado ya que los centrales debenresponder en cualquier sentido


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- Cada circuito debe tener fuente propia para los equipos de protección

• Configuración Doble Barra doble breaker.Configuración Doble Barra doble breaker.Configuración Doble Barra doble breaker.Configuración Doble Barra doble breaker.- -- -

Figura 1.9 Doble breaker doble barra Figura 1.9 Doble breaker doble barra Figura 1.9 Doble breaker doble barra Figura 1.9 Doble breaker doble barra

Ventajas- Operación muy flexible- Alta confiabilidad- El aislamiento de cualquiera de las barras no interrumpe el servicio- El mantenimiento de cada uno de los breaker no provoca falta de servicio- Ningún circuito se queda sin servicio si hay falla en una barra

Desventajas- Costo muy alto porque se requiere 2 breaker por cada circuito

Tipo de Alimentadoras o Primario: Tipo de Alimentadoras o Primario: Tipo de Alimentadoras o Primario: Tipo de Alimentadoras o Primario:Los tipos de alimentadoras son:- Uniformemente Distribuida- Uniformemente Distribuida + Concentrada al final- Real- Expresa

Clasificación de las Alimentadoras por su forma física es:- Radial- Anillo-

Tipo Mala

•

Alimentadora Uniformemente Distribuida.Alimentadora Uniformemente Distribuida.Alimentadora Uniformemente Distribuida.Alimentadora Uniformemente Distribuida.- -- -Las pérdidas en todos los puntos son los mismos y los voltajes en todos los puntosdisminuyen de forma gradual


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,

; . Desarrollando →

.

Desarrollando → .

•

Alimentadora Uniformemente Distribuida + Concentrada al final.Alimentadora Uniformemente Distribuida + Concentrada al final.Alimentadora Uniformemente Distribuida + Concentrada al final.Alimentadora Uniformemente Distribuida + Concentrada al final.- -- -

Desarrollando →


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• Alimentadora Real.Alimentadora Real.Alimentadora Real.Alimentadora Real.- -- -

→

3

3 Desarrollando → 1

Si → Pérdidas Alimentadora ExpresaSi

0→

Pérdidas Alimentadora Distribuida

.

. 1

.

2

.

2

. 2000 2 1 2000 2 , :

A continuación mostraremos un ejemplo de la aplicación de los métodos

adicionales:


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Alimentadora de las siguientes características: Alimentadora de las siguientes características: Alimentadora de las siguientes características: Alimentadora de las siguientes características:

Voltaje nominal Voltaje nominal Voltaje nominal Voltaje nominal 7620/13200 v (100%) 7620/13200 v (100%) 7620/13200 v (100%) 7620/13200 v (100%)

Voltaje en Subestación Voltaje en Subestación Voltaje en Subestación Voltaje en Subestación 13800 v 13800 v 13800 v 13800 v

Características de los conductores: Características de los conductores: Características de los conductores: Características de los conductores:

Resistencia Resistencia Resistencia Resistencia Reactancia Reactancia Reactancia Reactancia (Ω/1000 pies) (Ω/1000 pies) (Ω/1000 pies) (Ω/1000 pies)ACSR ACSR ACSR ACSR 336.4 336.4 336.4 336.4 MCMMCMMCMMCM 0.05680.05680.05680.0568 0.1360 0.1360 0.1360 0.1360

Al Al Al Al 4/0 4/0 4/0 4/0 AWG AWG AWG AWG 0.0907 0.0907 0.0907 0.0907 0.13380.13380.13380.1338

Al Al Al Al 2/0 2/0 2/0 2/0 AWG AWG AWG AWG 0.1410 0.1410 0.1410 0.1410 0.13750.13750.13750.1375

Características de las cargas: Características de las cargas: Características de las cargas: Características de las cargas:

A: A: A: A: 5+j4 5+j4 5+j4 5+j4 MVAMVAMVAMVA

B: B: B: B: 4+j34+j34+j34+j3 MVAMVAMVAMVA

C: C: C: C: 2+j12+j12+j12+j1 MVAMVAMVAMVA

Distancias y tipos de conductor: Distancias y tipos de conductor: Distancias y tipos de conductor: Distancias y tipos de conductor:

De S/E al punto ADe S/E al punto ADe S/E al punto ADe S/E al punto A ACSR ACSR ACSR ACSR 336.336.336.336.4 44 4 MCMMCMMCMMCM 4000 pies 4000 pies 4000 pies 4000 pies

Del punto A al BDel punto A al BDel punto A al BDel punto A al B Al Al Al Al 4/0 4/0 4/0 4/0 AWG AWG AWG AWG 6000 pies 6000 pies 6000 pies 6000 piesDel punto B al C Del punto B al C Del punto B al C Del punto B al C Al Al Al Al 2/0 2/0 2/0 2/0 AWG AWG AWG AWG 2000 pies 2000 pies 2000 pies 2000 pies

Usando el método escalera (voltio Usando el método escalera (voltio Usando el método escalera (voltio Usando el método escalera (voltio- -- -amperio amperio amperio amperio- -- -ohmio) hacer el cálculo de caída deohmio) hacer el cálculo de caída deohmio) hacer el cálculo de caída deohmio) hacer el cálculo de caída de

tensión y pérdidas. Encontrar el valor inicial del voltaje del punto C usando eltensión y pérdidas. Encontrar el valor inicial del voltaje del punto C usando eltensión y pérdidas. Encontrar el valor inicial del voltaje del punto C usando eltensión y pérdidas. Encontrar el valor inicial del voltaje del punto C usando el

método de la constante K.método de la constante K.método de la constante K.método de la constante K.

Solución:

Primero calculamos el valor de las impedancias por tramo, en ohmio,

multiplicando las características de impedancia de cada conductor por la

distancia entre cargas.

0.05680.1260 Ω1000 4000 0.22720.504Ω

0.09070.1338 Ω1000 60000.54480.8028Ω

0.14100.1375 Ω1000 20000.2920.275Ω

S/E

336.4 MCM 4/0 2/0 C

4000 ies 6000 ies 2000 ies

5+ 4 4+ 3 2+ 1 MVA


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Para determinar el valor de la constante K, tomamos la potencia equivalente por

cada punto de carga y la impedancia del conductor en dicho punto, mantenemos

el nivel de tensión nominal de la alimentadora.

Método K

Punto A:

5 4 4 3 2 1 11 8 13.601470508 36.027373385 1013.2100.2272cos36.027373385 0.504sin36.027373385 3.628613763 % ||

13.601470508

3.6286137633.748393021

% % % 13.813.2 3.748393021 % .

Punto B:

4 3 2 1 6 4 7.211102551 33.690067526 1013.2100.5442cos33.690067526 0.8028sin33.690067526 1.940063165 % || 7.2111025511.940063165 3.716942148 % % %100.7970615243.716942148

% . Punto C:

2 1 2.236067977 26.565051177 1013.2100.282cos26.565051177 0.275sin26.565051177 4.643772162 % || 2.2360679774.643772162 0.481519742 % %97.080119350.481519742

% .

S/E

S/E

S/E


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Ya con ese valor porcentual de voltaje de la carga más distante a la subestación,

ultima carga, comenzamos a desarrollar los diferentes cálculos en el método

escalera.

Método Escalera:

Tramo BC:

1320096.5985996321320012751.0151515 √ 3 7361.80203015 20001000 200010003 10 90.55753794245278768971 || 101.246405357 101.246405357 0.2820.275

.. 3||0.2820.275 ..

Tramo AB:

7399.7909173212.134710084

40003000 20001000 6008.6722206069654008.4569385431 6008.6722206069654008.45693854313 10 270.371725186181.009600178 || 325.369551643 325.369551643 0.54420.8028

.. 3||0.54420.8028

S/E

C

5+ 4 4+ 3 2+ 1 MVA


20/20

.. Tramo SA:

7692.84171719130.683706646

110008000 11172.835762469 8284.966097226 11172.8357624698284.9660972263 10 477.945135523365.838088698 || 601.887912914 601.887912914 0.22720.504

..

3||0.22720.504 ..

7985.21324868288.449641197 . .

% 7990.421379537620 100.%.% .% % %

Resumen de Distribucion I 1er Parcial

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