practica-4 - Y C

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N0 
13,2 kV 
N5 
13,2 kV 
N7 
13,2 kV 
PRÁCTICA # 4 
FLUJO DE POTENCIA EN SISTEMAS RADIALES 
 
1. Objetivos 
 
a. Estudiar el comportamiento de los flujos de potencia activa y reactiva en un sistema de 
potencia radial. 
b. Estudiar el efecto de las cargas desbalanceadas en un sistema de potencia radial 
c. Estudiar los perfiles de carga 
d. Mejorar el perfil de tensión 
e. Realizar un análisis de flujos de potencia en un periodo de tiempo dado (24 horas) 
 
2. Preinforme 
 
2.1 Explique con buen detalle, los métodos de flujo de potencia empleados en sistemas de 
distribución radial 
2.2 Explique que son los reguladores de tensión, como se modelan. 
2.3 Explique que es la generación distribuida y como interactúa en un sistema de potencia 
radial. 
2.4 Explique el flujo de potencia trifásico, ¿qué consideraciones se debe tener en cuenta? 
2.5 ¿Qué es el perfil de carga? 
2.6 ¿Cómo se realiza el flujo de carga teniendo en cuenta los perfiles de carga? 
2.7 Investigar cómo se simulan los sistemas de distribución radiales desbalanceados en 
NEPLAN 
 
3. Procedimiento 
 
3.1 Implemente el sistema radial de la figura 1. Datos de la Tabla 1 y Tabla 2. 
 
 
Figura 1. Sistema de prueba radial 
L36 
Carga6 
L13 
N1 
13,2 kV 
N2 
13,2 kV 
L01 L12 L25 
Equivalente 
Carga5 
Carga1 
L24 
N4 
13,2 kV 
L47 
Carga7 
N6 
13,2 kV 
N3 
13,2 kV 
 
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Tabla 1. Datos Barras 
 
Nodos 
Vnominal Vmín Vmáx 
Tipo 
Voperación Sd fp 
 (kV) (%) (%) (%) (kVA) 
0 13,2 95 105 Sl 100 
1 13,2 95 105 PQ 750 0,9 
2 13,2 95 105 PQ 
3 13,2 95 105 PQ 
4 13,2 95 105 PQ 
5 13,2 95 105 PQ 3000 0,7 
6 13,2 95 105 PQ 750 0,8 
 7 13,2 95 105 PQ 250 0,8 
 
Tabla 2. Datos Tramos 
 Tramo Longitud (m) 
0-1 400 
1-2 300 
2-5 160 
1-3 300 
3-6 80 
2-4 100 
 4-7 200 
 
Todas las cargas deben ser del tipo y con las unidades que se muestran en la siguiente figura 
 
Figura 2. 
 
Todas las líneas tienen los mismos parámetros de resistencia e inductancia, se desprecia el 
efecto capacitivo debido a que son líneas cortas. Para las líneas se calcula la resistencia y 
reactancia de secuencia positiva y negativa partiendo de la resistencia y reactancia por fase 
para un conductor PENGUIN que opera a 25°C y tiene una configuración como se muestra 
en la Figura 8 (a). Para esto se utiliza la transformada de Fortescue. 
 
 
 
 
 
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Después de hacer el cálculo, se obtienen las siguientes impedancias de secuencia, las cuales 
se deben ingresar en todas las líneas: 
 
 
 
Figura 3. 
 
Corra el flujo de carga y visualice los resultados, respecto a tensiones, flujos de potencia y 
pérdidas de potencia. Adicionalmente grafique (emplear EXCEL) los perfiles de tensión a lo 
largo de las barras. 
 
3.2 Para el sistema de la figura 1. Ingrese los perfiles de carga horarios siguiendo el 
procedimiento que se describe a continuación: 
 
Paso 1. En una de las cargas ingresar a la opción: “Factor de escalamiento” así como se 
muestra en la siguiente figura: 
 
Figura 4. Paso 1 
 
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Paso 2. En la opción de definir factor de escalamiento de la figura antetior, crear un nuevo 
factor con el nombre “CargaResidencial” y otro con el nombre “CargaIndustrial”. Así como 
se muestra en la siguiente figura: 
 
Figura 5. Paso 2 
 
Paso 3. En la opción “Diaria” de la figura anterior, definir dos tipos nuevos de carga, uno 
con nombre “Residencial” y el otro “Industrial”. Así como se muestra en la siguiente figura: 
 
Figura 6. Paso 3 
 
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Paso 4. En la ventana de la figura anterior ingresar los dos perfiles de carga mostrados en la 
Tabla 3 y Tabla 4. Para el perfil de carga residencial se debe habilitar la opción de “Valores 
de escal. Iguales para P y Q”. 
 
Tabla 3. Perfil de carga residencial 
 Hora Factor-P 
Tabla 4. Perfil de carga industrial 
 Hora Factor-P Factor-Q 
 
0 0,3 0 0,6 0,6 
1 0,3 1 0,6 0,6 
2 0,4 2 0,55 0,6 
3 0,4 3 0,5 0,6 
4 0,5 4 0,5 0,6 
5 0,6 5 0,6 0,6 
6 0,6 6 0,7 0,7 
7 0,65 7 0,7 0,7 
8 0,6 8 0,9 0,9 
9 0,7 9 1 0,9 
10 0,5 10 0,99 1 
11 0,45 11 1 1 
12 0,5 12 0,9 1 
13 0,7 13 1 1 
14 0,75 14 1 1 
15 0,75 15 0,99 1 
16 0,7 16 1 1 
17 0,75 17 0,9 1 
18 0,8 18 0,9 1 
19 0,9 19 0,9 0,9 
20 1 20 0,8 0,8 
21 0,9 21 0,65 0,65 
22 0,7 22 0,6 0,6 
 23 0,5 23 0,6 0,6 
 
Paso 5. En la ventana que se describe en el paso 2, establecer el número de estaciones en 1 e 
ingresar el perfil de carga correspondiente para cada tipo durante toda la semana. Ejemplo: 
para el perfil “CargaResidencial”, ingresar el tipo “Residencial” para toda la semana, así 
como se muestra en la siguiente figura: 
 
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Figura 7. Paso 5 
 
Paso 6. En la ventana del paso 1, insertar el tipo de carga según la Tabla 5. 
 
 Tabla 5. Tipo de Perfile 
 Carga Tipo de Perfil 
1 Residencial 
5 60% Res 40% Ind 
6 Residencial 
 7 Industrial 
 
Finalmente, corra el flujo con la opción: “Flujo Carga con Perfiles de Carga”. Grafique los 
perfiles de tensión horarios para todos los nodos (fase L1), potencia activa y reactiva 
entregada por el equivalente de red (en las 3 fases), perfil de pérdidas de potencia activa y 
reactiva. Analice los resultados. 
 
3.3 A partir del sistema de prueba se implementará un sistema desbalanceado, 
adicionalmente se reemplazarán 2 tramos de línea por líneas asimétricas (crear una sub- 
variante o proyecto nuevo). 
 
Para las estructuras tener en cuenta lo siguiente: 
• Poste de 12m con una profundidad de enterramiento 0.1h+0.6 
• Conductor por fase 1/0 ACSR RAVEN (Ver tablas de Centelsa [1]) 
• Los conjuntos especificados son de acuerdo a la norma de la empresa de energía de 
Pereira (Figura 8) 
 
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Remplazar el tramo 3-6 por una línea asimétrica, con las características mostradas en la 
Figura 8(a), adicionalmente remplazar el tramo 4-7 por una línea asimétrica donde el 90% 
del tramo está distribuido según el conjunto de la Figura 8(b) y el 10% restante está 
distribuido de acuerdo al conjunto de la Figura 8(a). Ambos tramos presentan transposición. 
Una vez realizada la configuración, indique para cada tramo la matriz R, X, C (por metro) 
obtenido. 
 
(a) (b) 
Figura 8. Conjuntos (a) TST2 (b) TSB2. Tomado de la referencia [2]. 
 
En la Figura 9 se especifica dónde sacar la torre para el tramo 3-6. 
 
Figura 9. Tramo 3-6 Con línea asimétrica 
Las cargas en el nodo 5 y 7 presentan el desbalance mostrado en Tabla 6. 
Tabla 6 Distribución de las cargas en cada una de las fases 
 Carga Fase 1 Fase 2 Fase 3 
Carga 5 20% 60% 20% 
 Carga 7 70% 20% 10% 
 
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Para el equivalente de red tener en cuenta que Sk’’máx=10000MVA y Sk’’mín=1000MVA. 
Finalmente, para los tramos terminales especificar la capacidad de corriente del conductor 
1/0. 
 
3.4 Una vez realizada las configuraciones de los tramos, cargas y equivalente de red, ejecutar 
el flujo de carga e identificar el flujo de potencia entregado por el alimentador en cada 
una de las fases, así como el flujo de potencia en cada uno de los tramos, los voltajes 
nodales, pérdidas totales de potencia y cargabilidad en los tramos terminales. 
 
3.5 Repetir el procedimiento del ítem anterior, considerando que las cargas 5 y 7 son 
balanceadas. Compare los resultados obtenidos y justifique cuales son los efectos de tener 
las cargas desbalanceadas en la red. 
 
4. Informe 
 
4.1 Complete las preguntas realizadas en el procedimiento, justifique detalladamente cada 
uno de los resultados obtenidos. 
 
5. Bibliografía 
 
[1] CENTELSA, “Cables de Aluminio Desnudo.” [Online]. Available: 
http://www.centelsa.com/pdf/CablesdeAluminioDesnudo.pdf.[2] Empresa de Energía de Pereira, “Normas Técnicas de Instalaciones Eléctricas.” 
[Online]. Available: 
http://www.eep.com.co/images/stories/normatividad/Normas_Tecnicas_de_Instalaci 
ones_Electricas.pdf. 
[3] W. H. Kersting, “Distribution System Modeling and Analysis”, Third Edition. 2012. 
[4] T. Gönen, “Electric power distribution system engineering”, McGraw-Hill College, 
1986. 
[5] John J. Grainger, William D. Stevenson Jr., “Análisis de Sistemas de Potencia”, Mc 
Graw-Hill, 1996. 
[6] Arthur R. Bergen, “Power Systems Analysis”, Prentice Hall, 2nd Ed. 
http://www.centelsa.com/pdf/CablesdeAluminioDesnudo.pdf
http://www.eep.com.co/images/stories/normatividad/Normas_Tecnicas_de_Instalaci