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Febrero de 2017. Universidad Tecnológica de Pereira. 
 
 
 
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3. Control para flujo de potencia 
 
Control for power flows. 
Luis Felipe Giraldo Mora Gr. 9 
Facultad de Ingenierías, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia 
Correo-e: luisfeligiraldom@utp.edu.co 
 
 
Resumen— Este Informe contiene todos los puntos desarrollados 
durante la tercera práctica de laboratorio de sistemas de potencia. 
 
Palabras Clave— Modelo, SEP, Diagrama Unifilar, Potencia, 
Simulación, Flujo de Carga, Análisis. 
 
 
I. INTRODUCCIÓN 
 
La potencia reactiva es uno de los conceptos más 
malintepretados en la electricidad. Por definición, una potencia 
activa es la energía eléctrica que realiza un trabajo activo tales 
como brindar luz a los focos y encender los ejes del motor para 
suministrar potencia eléctrica. La potencia reactiva es un 
componente misterioso de la electricidad única a un sistema de 
corriente alterna (AC). Los voltiamperios reactivos (VAR) es 
la medida de la cantidad de corriente que conforma el 
componente reactivo. El componente VAR de un sistema 
eléctrico fluye fuera de fase con respecto al componente real y 
típicamente está retrasado al flujo de potencia activa. Se 
necesitan las VAR para sostener los campos magnéticos en los 
transformadores y en los devanados de los motores. 
 
En el mercado de energía eléctrica de hoy, está creciendo la 
preocupación por los kVAR, o la porción inútil del sistema 
eléctrico. Los sistemas eléctricos sin regulación desean que se 
mantenga al mínimo el flujo de kVAR para asegurar el máximo 
flujo de potencia activa (kW) a través de los circuitos de 
transmisión y de distribución. Los flicker de la potencia 
reactiva pueden ocasionar perturbaciones en la calidad de 
energía de un sistema eléctrico. Los clientes que ven las 
recargos por las penalidades del factor de potencia aplicados a 
sus cuentas eléctricas pagan una penalidad por ello. 
 
Figura 1. Diagrama Unifilar simulado en NEPLAN. 
II. CONTENIDO 
 
1. Objetivos: 
a. Estudiar el comportamiento de los flujos de potencia 
activa y reactiva en un sistema de potencia. 
b. Estudiar el efecto de los transformadores con tap sobre 
el sistema. 
c. Estudiar las curvas de capacidad de los generadores 
d. Analizar la compensación de reactivos para el control 
de tensión. 
e. Realizar un análisis de flujos de potencia sobre un 
sistema de prueba implementado en NEPLAN, usando 
transformadores con taps, compensación de reactivos, 
generadores con límites de potencia reactiva. 
 
2. Procedimiento: 
 
2.1. Inicie el programa Neplan e implemente el sistema 
IEEE de 9 barras de la Figura, con la información 
descrita en las tablas, teniendo en cuenta que el voltaje 
base es de 230kV en el lado de alta tensión y la potencia 
base es de 100MVA. 
 
Figura 2. Circuito montado en NEPLAN 
 
2.2. A partir del caso base crear las siguientes sub-variantes: 
 
Figura 3. Subvariantes. 
 
Tenga en cuenta que la sub-variante taps_2 deben 
crearla después de realizar el procedimiento descrito 
para la sub-variante taps. Para el caso base se obtiene 
los siguientes resultados: Voltaje en el nodo 4 de 
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102,58%, una potencia generada en el SLACK de 
71,641MW y 27,0646Mvar 
2.5. Identifique cuanto es la potencia reactiva generada por 
el generador G2 y reactiva absorbida por el generador 
G3, identifique el valor de pérdidas de potencia activa 
y reactiva del sistema 
 
El generador G2 genera una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔2 = 6,654𝑀𝑣𝑎𝑟 
El generador G3 consume una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔3 = 10,860𝑀𝑣𝑎𝑟 
Las pérdidas del sistema son las siguientes: 
𝑃𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 4,641𝑀𝑣𝑎𝑟 
𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = −115,211𝑀𝑣𝑎𝑟 
 
El sistema no es principalmente resistivo, por lo cual 
las pérdidas por potencia activa son menores a las 
reactivas. 
 
2.6. En la sub-variante “limitesG2”, editar los límites de 
generación de potencia reactiva generada por el 
generador G2. Qmín=-3Mvar y Qmás=3Mvar. 
Identifique cuanto es la potencia reactiva generada por 
el generador G1, G2 y G3, identifique el valor de las 
pérdidas de potencia activa y reactiva del sistema. 
 
El generador G1 genera una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔1 = 29,424𝑀𝑣𝑎𝑟 
El generador G2 genera una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔2 = 3𝑀𝑣𝑎𝑟 
El generador G3 consume una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔3 = 8,174𝑀𝑣𝑎𝑟 
Las pérdidas del sistema son las siguientes: 
𝑃𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 4,691𝑀𝑣𝑎𝑟 
𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = −114,081𝑀𝑣𝑎𝑟 
 
Al fijar rangos de potencia reactiva en el generador 2, 
se puede apreciar un incremento en la potencia reactiva 
generada en los otros dos transformadores, para suplir 
la demanda del sistema. 
 
2.7. En la sub-variante “limitesG3”, editar los límites de 
generación de potencia reactiva generada por el 
generador G3. Qmín=-7Mvar y Qmás=7Mvar. 
Identifique cuanto es la potencia reactiva generada por 
el generador G1, G2 y G3, identifique el valor de las 
pérdidas de potencia activa y reactiva del sistema. 
 
El generador G1 genera una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔1 = 24,737𝑀𝑣𝑎𝑟 
El generador G2 genera una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔2 = 3,981𝑀𝑣𝑎𝑟 
El generador G3 consume una potencia reactiva de: 
𝑄𝑔3 = 7𝑀𝑣𝑎𝑟 
Las pérdidas del sistema son las siguientes: 
𝑃𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 4,616𝑀𝑣𝑎𝑟 
𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = −116,148𝑀𝑣𝑎𝑟 
Se puede apreciar un decremento en la potencia 
reactiva generada por el generador G1, para suplir la 
potencia reactiva que deja de consumir el generador G3 
por los límites establecidos. 
 
2.8. Qué pasa con las pérdidas de potencia activa y reactiva 
en 2.6 y 2.7 respecto al caso base, a que se debe estos 
cambios. 
 
Estas potencias varían dependiendo de los cambios de 
potencia reactiva permisible en los generadores 
involucrados, ya que al presentarse estas variaciones 
hay un cambio en los flujos de potencia del sistema, los 
cuales repercuten en pérdidas mayores o menores de 
forma general y conjunta. 
 
2.9. En el caso de 2.7 respecto al caso base, cuanto es la 
potencia reactiva total generada en ambos casos, que 
pasa con la diferencia de potencia reactiva total 
generada en ambos casos. Donde se ve reflejada esta 
diferencia en el caso 2.7 
 
Al referirnos al caso base, se identifica una potencia 
reactiva total generada igual a: 
𝑄𝑔𝑒𝑛 = 22,84𝑀𝑣𝑎𝑟 
Respecto al punto 2.7, la potencia reactiva total 
generada es de: 
𝑄𝑔𝑒𝑛 = 21,717𝑀𝑣𝑎𝑟 
 
Al comparar estas potencias reactivas se encuentra una 
diferencia de: 
𝛥𝑄𝑔𝑒𝑛 = 1,123𝑀𝑣𝑎𝑟 
 
Esta diferencia es producto de las pérdidas de potencia 
reactiva causadas por la redistribución de flujo de 
potencia en las líneas y elementos del sistema. 
 
2.10. Para el caso 2.7, qué efectos trae en el sistema el 
exceso de reactivos (comparar respecto al caso base y 
justifique). 
 
El exceso de reactivos causa un aumento de pérdidas 
de potencia útil (activa) en el sistema, esto puede 
derivar en pérdidas económicas de suma importancia 
para el sistema planteado en la simulación, si llevamos 
el ejemplo a la vida práctica. Las diferencias mostradas 
de un caso respecto al otro son debido a la 
redistribución del flujo de potencia reactiva en el 
sistema. 
 
2.11. En la sub-variante “Compensación” aumente el valor 
de la carga al doble, tanto en potencia activa como en 
reactiva. Haga uso de un factor de escalamiento de 2. 
 
2.12. Observe que la tensión en el nodo 5 es de 87,11%. El 
objetivo es elevar la tensión de este nodo al 95%, para 
esto aumente el tamaño del nodo y conecte una 
maquina síncrona, asígnele la clasificación de PV, con 
 
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una tensión de operación de 95% y una potencia de 
generación igual a cero. La tensión nominal debe ser 
igual a la tensión en el nodo en kV y en la potencia 
aparente nominal asigne un valor grande y un factor de 
potencia nominal de 0,9. Posteriormente, corra el flujo 
de potencia y observe que el nodo opera a la tensión 
objetivo. Además, observe la potencia reactiva 
generada por la maquina síncrona, esta potencia es la 
que se requiere para elevar la tensión al valor requerido, 
verifique que este valor sea de 69,004 Mvar. 
 
En este caso se realiza la implementación de un 
generador síncrono, el cual aporta una potencia reactiva 
necesaria para elevar la tensión en el nodo a un valor 
deseado, esto es muy útil cuando se desea garantizar 
una tensión en un nodo con cierta demanda. 
 
2.13. Este generador será reemplazado por un banco de 
capacitores que inyecte la potencia reactiva necesaria 
para controlar la tensión en el valor deseado. Para esto, 
conecte una carga al nodo 5 y deshabilite la maquina 
síncrona. Asigne a la carga una potencia reactiva igual 
a la obtenida en el caso anterior pero negativa. Corra el 
flujo de potencia y observe que la tensión se encuentra 
en el valor deseado. 
 
Acá es posible apreciar que existen cargas que pueden 
arrojar reactivos al sistema, lo cual puede resultar 
beneficioso al momento de querer controlar un valor 
deseado de tensión. 
 
2.14. Para la sub-variante taps, en este caso incremente la 
demanda un 200% mediante la misma metodología 
empleada en el paso 2.11 de este procedimiento. Corra 
el flujo de carga y observe la tensión en el nodo 4 y 5. 
Justifique la causa del valor de tensión en dichos nodos. 
Una vez realizado el cambio en las demandas crear a 
partir de este la sub-variante taps_2. 
 
La tensión en los nodos 4 y 5 caen, ya que debido al 
aumento de carga y la generación constante, estos 
nodos no pueden mantener sus valores nominales de 
operación. 
 
2.15. Partiendo de la sub-variante taps. Configurar el valor 
del tap en el transformador conectado al Slack. Se debe 
tener en cuenta que el devanado 1 en NEPLAN se va a 
conectar al nodo de alta y el devanado 2 al nodo de baja. 
Ajuste el valor del tap actual de acuerdo a los 
parámetros suministrados. Gradúe manualmente el 
valor del tap actual hasta obtener una tensión en el nodo 
4 de 100%. ¿Cuál fue el valor del tap y la tensión 
obtenida en los nodos 4 y 5? 
 
El valor del tap para este caso fue de 1, y las tensiones 
obtenidas fueron, para el nodo 4 de 98,9% y para el 
nodo 5 de 90,49%. Estos valores de tensión se ven 
afectados directamente por la relación de 
transformación del transformador dispuesto en el nodo 
4. 
2.16. Ahora el proceso se realizará con el cambio 
automático del tap, para esto realice lo siguiente: 
presionar ALT+P y en la ventana parámetros flujo de 
carga habilite la opción Actualizar tap oper con valores 
calc. Luego en la configuración de regulación del 
transformador habilite la opción cambiar tap bajo carga 
y adicionalmente colocar el voltaje objetivo de (Vobj 
%) de 101%. También habilite la opción Secundario o 
Primario (según donde esté conectado el nodo 4) en el 
recuadro Nodo Voltaje Controlado. Ejecutar de nuevo 
el flujo de carga y observar que el tap haya cambiado 
de valor y adicionalmente la tensión en los nodos 4 y 5 
esté dentro de los límites de operación. Indique el valor 
del tap y explique por qué el voltaje en el nodo 
controlado del transformador no es exactamente igual 
al voltaje objetivo. 
 
En este caso el tap obtiene un valor de 2, el voltaje en 
el nodo controlado es de 102,49% y este es distinto al 
voltaje objetivo debido a que el transformador tiene 
unos deltas de variación fijos, los cuales impiden 
físicamente llegar al valor deseado. 
 
2.17. Partiendo de la sub-variante taps_2. Crear una copia 
del transformador conectado al nodo Slack, conectar 
dicho transformador en paralelo. Para uno de los 
transformadores realice la configuración de la Tabla 5, 
con un tap actual de 0 y para el otro realice la misma 
configuración cambiando Delta V%=10, tap nominal 
de 5 y tap actual de 4. En los límites del transformador 
habilite en ambos la opción Evaluación según Sr y 
establezca un límite de 250 MVA. Ejecute el flujo de 
carga y observe los flujos de potencia activa y reactiva 
en ambos transformadores, también la cargabilidad en 
ambos transformadores, explique lo sucedido. 
 
Respecto al nodo 4, el transformador 1 tiene los 
siguientes datos: 
𝑃𝑔1 = −189,129𝑀𝑊 
𝑄𝑔1 = −138,885𝑀𝑣𝑎𝑟 
𝐿𝑜𝑎𝑑1 = 93,86% 
 
Respecto al nodo 4, el transformador 2 tiene los 
siguientes datos: 
𝑃𝑔2 = −210,140𝑀𝑊 
𝑄𝑔2 = 38,871𝑀𝑣𝑎𝑟 
𝐿𝑜𝑎𝑑2 = 85,84% 
 
Se puede denotar una mayor fatiga en el primer 
transformador, ya que tiene el tap en 0, esto conlleva a 
requerir mayor cantidad de potencia reactiva del 
sistema para funcionar bajo las operaciones indicadas. 
Estos problemas son infactibles en la vida real, ya que 
 
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al estar conectados en paralelo, los dos transformadores 
deberían mantener los mismos valores de operación. 
 
2.18. Habilite la opción de cambiar tap bajo carga para 
ambos transformadores ajuste un Vobj% de 102 para 
ambos transformadores, por último habilite la opción 
Actualizar tap oper con valores calc en la ventana 
parámetros de flujo de carga (Figura 2). Ejecute de 
nuevo el flujo de carga y observe los resultados para 
cada transformador. Repita el procedimiento 
cambiando del Vobj a 100% para ambos 
transformadores y observe los resultados nuevamente. 
 
Para ambos transformadores y respecto al nodo 4 se 
tienen los siguientes datos: 
𝑃𝑔 = −198,495𝑀𝑊 
𝑄𝑔 = −58,767𝑀𝑣𝑎𝑟 
𝐿𝑜𝑎𝑑 = 82,80% 
 
Se puede denotar un balance entre los dos 
transformadores, evitando la sobrecarga de alguno de 
los dos, también es posible apreciar que al cambiar el 
voltaje objetivo, los valores de potencia y cargabilidad 
no fluctúan, esto último puede ser un problema en la 
simulación, ya que ante cambios de voltaje nodal, 
deberían modificarse dichos valores. 
 
 
III. CONCLUSIONES 
 
❖ En estudios de sistemas eléctricos de potencia es muy 
importante controlar los reactivos para disminuir las 
pérdidas del sistema y aprovechar la mayor cantidad 
de la energía generada. 
 
❖ Existen técnicas eficientes para realizar la 
compensación de reactivos las cuales brindan una 
mayor calidad en el servicio y una mayor 
confiabilidad en el sistema. 
 
❖ Es posible manejar límites de potencia reactivos y 
activos en software de simulación para aproximar 
cálculos referentes al SEP. 
 
 
REFERENCIAS 
 
1] GUÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE 
OPERACIÓN, CURVA DE CAPACIDAD, PRUEBAS Y 
MANTENIMIENTO PREDICTIVO DE GENERADORES 
SÍNCRONOS 
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0514_EA.pdf 
[2] TOMAS O TAPS DE TRANSFORMADORES 
MONOFÁSICOS Y TRIFÁSICOS 
http://faradayos.blogspot.com.co/2015/02/tomas-taps-de- 
transformadores-monofasicos-trifasicos.html 
 
[3] REGULACIÓN/COMPENSACIÓN DE POTENCIA 
REACTIVA.http://www.reinhausen.com/es/desktopdefault.as 
px/tabid-1526/1845_read-4666/ 
 
[4] Condensadores Síncronos para Compensar Energía 
Reactivahttp://www.abb.com/product/seitp322/c474083d887b 
d353c1257c9e00411877.aspx 
 
[5] COMPENSADORES ESTÁTICOS DE POTENCIA 
REACTIVA 
http://carrillo.webs.uvigo.es/publicaciones/SVC.pdf 
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0514_EA.pdf
http://faradayos.blogspot.com.co/2015/02/tomas-taps-de-
http://www.reinhausen.com/es/desktopdefault.as
http://www.abb.com/product/seitp322/c474083d887b
http://www.abb.com/product/seitp322/c474083d887b
http://carrillo.webs.uvigo.es/publicaciones/SVC.pdf