Stand: 09.03.05

Transitorios Electromagnticos en PowerFactory

Documentacin de Entrenamiento

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CONTENIDO:

TRANSITORIOS ELECTROMAGNTICOS EN POWERFACTORY....................................................... 1

DOCUMENTACIN DE ENTRENAMIENTO ................................................................................................ 1

1 ANLISIS DE FALLAS EN DOMINIO DEL TIEMPO. ......................................................................... 2

1.1 DEFINICIN DEL SISTEMA ........................................................................................................................ 2 1.2 FALLA MONOFSICA EN LA BARRA UW-3................................................................................................ 2 1.3 FALLA MONOFSICA EN LA LNEA L-3-1 ................................................................................................. 3 1.4 FALLA INTERCIRCUITO ENTRE LAS LNEAS L-3-1 Y L-3-2........................................................................ 3

2 CORRIENTE DE ARRANQUE DE TRANSFORMADORES. CARACTERSTICA DE SATURACIN...................................................................................................................................................... 4

2.1 DEFINICIN DE LA RED............................................................................................................................. 4 2.2 ENERGIZACIN DEL TRANSFORMADOR SIN FLUJOS RESIDUALES .............................................................. 5 2.3 ENERGIZACIN DEL TRANSFORMADOR CON FLUJO RESIDUAL .................................................................. 5

3 SOBRETENSIONES DE MANIOBRA ...................................................................................................... 6

3.1 ENERGIZACIN DE LNEAS. CASO BASE. .................................................................................................. 6 3.2 PARMETROS DISTRIBUIDOS CONSTANTES Y DEPENDIENTES DE LA FRECUENCIA .................................... 8 3.3 COMPARACIN DE LOS MODELOS DE LNEA ............................................................................................. 8 3.4 INTERRUPTORES ESTADSTICOS................................................................................................................ 8 3.5 DESCARGADORES .................................................................................................................................... 9 3.6 BARRIDO EN FRECUENCIA ....................................................................................................................... 9

4 SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFRICO............................................................................ 10

4.1 PREPARACIN DE LA RED PARA EL ESTUDIO .......................................................................................... 10 4.2 IMPULSO DE TENSIN 1,2/50 US ............................................................................................................. 12 4.3 CONTORNEO DE LA CADENA DE AISLADORES......................................................................................... 12 4.4 PROTECCIN CON DESCARGADORES DE XIDO DE ZINC ......................................................................... 12

5 ARRANQUE DE MOTORES.................................................................................................................... 14

5.1 CONFIGURACIN DE LA RED .................................................................................................................. 14 5.2 ARRANQUE DIRECTO UTILZANDO MACRO EN PF. SIMULACIN RMS..................................................... 14 5.3 ARRANQUE DIRECTO USANDO SIMULACIN STANDARD. RMS VS. EMT................................................ 15 5.4 ARRANQUE DE MOTOR CON CONEXIN ESTRELLA-TRINGULO.............................................................. 15 5.5 ARRANQUE CON RESISTENCIA VARIABLE DE ROTOR .............................................................................. 16 5.6 ARRANQUE CON MODIFICACIN DEL TAP DEL TRANSFORMADOR........................................................... 16

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Introduccin:

El objetivo de los siguientes ejercicios es introducir las herramientas y mtodos de anlisis para transitorios electromagnticos (EMT) en PowerFactory. Las diferentes tcnicas de anlisis disponibles se irn introduciendo a lo largo de los ejercicios de manera de permitirle familiarizarse con el uso del programa.

Las instrucciones son sencillas y claras. Es la intencin que usted trate de resolver los ejercicios por s mismo. Por cualquier inquietud o problema que pudiera surgir durante la tarea, no dude en dirigirse al instructor que supervisa el desarrollo de los ejercicios.

Trabaje a su propio ritmo; lo importante es entender la filosofa del manejo de las herramientas disponibles en PowerFactory. No se preocupe si no alcanza a desarrollar los ejercicios integramente. Con la documentacin de este curso se entregar una copia de los ejercicios ya resueltos para que le quede como referencia.

Le deseamos mucho xito !

1 Anlisis de fallas en dominio del tiempo.

El objetivo de este ejercicio es familiarizarse con la preparacin y la ejecucin de simulaciones EMT en PowerFactory, a partir de un anlisis de fallas en dominio del tiempo para un sistema de potencia de 110 kV.

Como parte del ejercicio se definirn eventos de fallas de distintos tipos, despejes de fallas, recierres de interruptores, etc, como as tambien se definirn los set de variables a monitorear y representacin grfica y evaluacin de los resultados.

1.1 Definicin del sistema

Se trabajar sobre un sistema de 110 kV previamente definido. Importar para ello el archivo Exercise1_Initial del directorio indicado por el instructor. Una vez importado calcular un flujo de carga para verificar la integridad de los datos.

1.2 Falla monofsica en la barra UW-3

1. Crear un nuevo caso de estudio dentro del proyecto, activarlo y agregar las dos redes de 110 kV y 20 kV. El nuevo caso de estudio se podr llamar SHC UW-3.

2. Inicializar la simulacin EMT (por ejemplo para t= - 100 ms) y definir como variables de monitoreo para la simulacin las tensiones de fase en la barra fallada y en SW-1, y las corrientes de cortocircuito en la lnea L-2-1.

3. Definir un evento de cortocircuito monofsico a tierra en la barra UW-3 para t=0. La impedancia de falla deber ser 5+j5 ohms.

4. Despejar el evento de cortocircuito anteriormente definido para t= 40 ms

5. Graficar las corrientes y tensiones elegidas para la simulacin.

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1.3 Falla Monofsica en la lnea L-3-1

1. Crear un nuevo caso de estudio dentro del proyecto, activarlo y agregar las dos redes de 110 kV y 20 kV. El nuevo caso de estudio se podr llamar SHC L-3-1.

2. Inicializar la simulacin EMT (por ejemplo para t= - 100 ms) y definir como variables de monitoreo para la simulacin las corrientes y tensiones de fase a ambos extremos de la lnea L-3-1 y las tensiones de fase en la barra UW-3.

3. Definir un evento de cortocircuito monofsico a tierra (fase A) al 80% de la lnea L-3-1 con una impedancia de falla de 5+j5 ohms para t=0. Observar que para que poder simular fallas sobre la lnea deber primero habilitarse esta opcin en la pgina EMT del elemento de lnea.

4. Mediante un evento de switcheo, definir la apertura de los dos interruptores de lnea para t= 35 ms. Los interruptores solo debern abrir la fase A, para el cruce por cero de la corriente.

5. Despejar la falla monofsica para t= 50 ms. Para ello se define un nuevo evento de falla, con la opcin despejar.

6. Definir mediante un evento de switcheo el recierre de las fases A de ambos interruptores para t= 60 ms.

7. Graficar los resultados para las variables de monitoreo elegidas.

8. Modificar la apertura de los interruptores para que abran de manera inmediata. Que se observa en la simulacin?

9. Poner fuera de servicio el evento de despeje de falla. Observar las diferencias con el caso anterior cuando se produce el recierre del interruptor.

1.4 Falla Intercircuito entre las lneas L-3-1 y L-3-2

1. Crear un nuevo caso de estudio dentro del proyecto, activarlo y agregar las dos redes de 110 kV y 20 kV. El nuevo caso de estudio se podr llamar SHC L-3-1 y L-3-2.

2. Inicializar la simulacin EMT (por ejemplo para t= - 100 ms) y definir como variables de monitoreo para la simulacin las corrientes y tensiones de fase a ambos extremos de las lneas L-3-1 y L-3-2.

3. Definir un evento de falla intercircuito entre las fase A de la lnea L-3-1 y la fase C de la lnea L-3-2 al 80% de la longitud de la lnea y para t=0.

4. Para t = 35 ms definir mediante un evento de switcheo la apertura de los interruptores de lnea para L-3-1 Fase A y para L-3-2 fase C. Los interruptores debern abrir para el cruce por cero de la corriente.

5. Despejar la falla para t = 50 ms. Para ello se deber definir un nuevo evento de falla intercircuito con la opcin de despejar falla.

6. Mediante un evento de switcheo definir el recierre de los interruptores (fase A para L-3-1 y fase C para L-3-2).

7. Graficar los resultados para las variables de monitoreo elegidas.

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2 Corriente de arranque de transformadores. Caracterstica de saturacin.

2.1 Definicin de la red.

Transformador60MVA_210/10.6 kV

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

0

Interruptor

0.0

0

0.0

0

0.0

0

0.0

0

Lnea Transmisin 50.00 km

0.0

2

0.0

0

0.0

0

-0.0

0

V~

Fuente

AC

0.0

2

-0.0

0

B04

0.0

00

0.0

00

0.0

00

B03

0.0

00

0.0

00

0.0

00

B02

297.7

61

1.0

03

-0.0

16

B01

297.3

26

1.0

01

-0.0

06

DIg

SIL

EN

T

Figura 1: Configuracin de la red. 1.- Crear un nuevo proyecto en PowerFactory y definir la red mostrada en el diagrama unifilar de la Figura 1.

La fuente de tensin representa una subestacin con transformadores, reactores y varias lneas que acometen. Para esta simulacin, utilizamos una representacin con una fuente de tensiones simtrica con las siguientes impedancias internas:

Hz 50 para == 2,6X6,0R pospos

Hz 50 para == 8,4X5,0R zerozero

La lnea de transmisin de 210 kV y 50 km de longitud es transpuesta. Sus valores por unidad de longitud para 50 Hz son:

S/km3,7C pos === km/316,0Xkm/035,0R pospos

S/km2C zero 68,km/37,1Xkm/41,0R zerozero ===

Los datos del transformador de dos arrollameintos son:

Potencia Nominal: 60 MVA

Grupo de Conexin: YNd5

Tensiones Nominales: 210/10,6 kV

Reactancia de cortocircuito de secuencia positiva: 12,4%

Resistencia de cortocircuito de secuencia positiva: 0,6%

Corriente magneitzante de secuencia positiva: 0.16%

Reactancia de cortocircuito de secuencia homopolar: 9,9%

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Resistencia de cortocircuito de secuencia homopolar: 0,4%

Se define adems la caracterstica de saturacin del transformador con los siguientes datos:

Tensin de codo: 1,21 pu

Reactancia no saturada: 625 pu

Reactancia saturada: 0,181 pu

Utilizar una caractersitica lineal por tramos.

2.2 Energizacin del transformador sin flujos residuales

1.- Simular en dominio del tiempo (EMT) la energizacin del transformador, cerrando para ello el interruptor de potencia de la Figura 1. Definir para ello un evento de cierre del interruptor para t=0 una vez inicializada la simulacin. Se desea monitorear las tensiones, corrientes y flujos en el transformador.

2.- Una vez corrida la simulacin, graficar las tensiones, corrientes y flujo de las 3 fases del transformador. Determinar cual es el instante de tiempo mas desfavorable para el cierre del interruptor, desde el punto de vista de las corrientes de arranque del transformador. Ajustar el evento de cierre para esta condicin y correr la simulacin nuevamente.

3.- Mediante un diagrama X-Y graficar la caracterstica de saturacin del transformador. Ajustar el rango de tiempo para los puntos usados en este diagrama.

4.- Editar el tipo del transformador, y elegir ahora una caracterstica de saturacin polinomial. Elegir un factor de saturacin ksat de 15. Correr nuevamente la simulacin y observar las diferencias.

5.- Mediante la herramienta Transformada de Fourier (FFT) generar el contenido armnico de la corriente de arranque del transformador.

6.- Cerrar nuevamente el interruptor para t=0 y se correr la simulacin. Qu se observa con la componente de continua de la corriente en la fase A? Analizar esto a partir del espectro.

2.3 Energizacin del transformador con flujo residual

1.- Ajustar el tiempo de cierre del interruptor para t = 0,015 s.

2.- Agregar para el instante de cierre del interruptor un flujo residual de 1,296 pu para la fase A (componente d del flujo en el sistema d-q). Esto se realiza mediante la definicin de un evento de simulacin para la variable psimd del transformador

3.- Correr nuevamente la simulacin. Que se puede concluir?

4.- Analizar la variacin del contenido armnico en este caso con respecto al caso anterior.

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3 Sobretensiones de maniobra

El objetivo de este ejercicio es estudiar las sobretensiones de maniobra que se presentan durante la energizacin de una lnea de 110 kV. Se utilizarn para ello diferentes modelos de lneas de parmetros concentrados y distribuidos.

3.1 Energizacin de lneas. Caso Base.

1. Importar el archivo Exercise 3_initial.dz.

2. Los parmetros de la lnea L-3-1 sern redefinidos ahora a partir de una geometra de torre (TypGeo). Para ello elegir un nuevo tipo de torre para la lnea de acuerdo a la geometra mostrada en la Figura 2. Los valores de las flechas mximas y el tipo de los conductores de fase y del hilo de guardia se definen en el elemento de lnea (ElmLne). Utilizar los siguientes tipos provistos en la biblioteca del proyecto:

Tipo del Conductor para conductores de fase: 265/35 Aldrey/Steel 115 kV

Tipo de Conductor para Hilo de Guardia: Earh Wire

3. Verificar que en los conductores se encuentre activada la opcin efecto skin.

4. Verificar la definicin de los datos de la lnea mediante un clculo de flujo de cargas.

5. Definir una simulacin EMT de energizacin de la lnea. Para ello, el interruptor de lnea lado UW-2 cierra para el instante t=0 (los tres polos de manera simulatnea) y el interruptor de lnea lado UW-3 con un retardo de 3 ms.

6. Graficar las tensiones de las 3 fases a ambos extremos de la lnea. Identificar a partir del anlisis de los resultados cual sera el instante ms desfavorable para el cierre de los interruptores.

7. Mediante la herramienta de FFT, calcular el espectro armnico de las sobretensiones generadas durante la energizacin de la lnea. Nota: el espectro de frecuencia obtenido se debera verificar con las oscilaciones observadas en las ondas de tensin.

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Figura 2 : Geometra de Torre.

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3.2 Parmetros distribuidos constantes y dependientes de la frecuencia

1. Crear una nueva revisin del caso de estudio base y activarla.

2. Modificar la lnea L-3-1 para que ahora trabaje con parmetros distribuidos constantes. Para la eleccin de la frecuencia para la estimacin del tiempo de trnsito de puede usar el resultado del estudio de armnicos del punto anterior (por ejemplo 50 Hz si se quiere analizar mas bien la evolucin del estado transitorio al de estado estacionario, o bien una frecuencia mayor si interesan la sobretensiones durante las reflexiones de las ondas en los primeros ms). Nota: no olvidar presionar el botn Parmetros de Lnea para que el modelo de la lnea se actualizado. En la ventana de dilogo del elemento se mostrarn los valores resultantes de la impedancia caracterstica de la lnea y de los tiempos de trnsitos.

3. Correr nuevamente la simulacin y observar los resultados. Calcular nuevamente el espectro de frecuencia de las sobretensiones al final de la lnea.

4. Crear una nueva revisin del caso de estudio base, y definir ahora para la lnea un modelo de parmetros distribuidos dependientes de la frecuencia. Definir un rango de frecuencias para el ajuste del modelo. Presionar el botn Parmetros de Lnea para que el modelo de la lnea se actualizado.

5. Mediante el DPL-Script VerifyDistParams que se encuentra en la librera global de PowerFactory verificar mediante la respuesta en frecuencia de la lnea el ajuste del modelo para el rango de frecuencias de inters. Repetir de ser necesario el paso anterior, hasta que el modelo tenga una respuesta aceptable dentro del rango de frecuencias de inters.

6. Correr nuevamente la simulacin y observar los resultados. Calcular nuevamente el espectro de frecuencia de las sobretensiones al final de la lnea.

3.3 Comparacin de los modelos de lnea

1. Utilizando los resultados de las simulaciones anteriores para la lnea con parmetros concentrados y distribuidos, generar un nuevo diagrama para comparar las formas de ondas resultantes en ambos casos.

Nota: para evitar modificar los casos de estudio analizados hasta el momento, es aconsejable crear aqu un nuevo caso de estudio y hacer una copia all de los archivos de resultados (ElmRes) de los casos anteriores.

3.4 Interruptores estadsticos

Interesa ahora estudiar el compartamiento estadstico de las sobretensiones de maniobra. Para ello se har uso del escrito DPL Stochastic Switching que se encuentra en la librera del proyecto.

Crear una nueva resvisin del caso de estudio para el cual se ha definido un modelo de lnea de parmetros distribuidos constantes (punto 3.2.2).

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Iniciar nuevamente la simulacin de energizacin de la lnea, y definir como variables de resultado las tensiones de las tres fases al final de la lnea L-3-1 (lado UW-3).

Correr una simulacin. Generar las grficas de estas tres tensiones.

Editar el DPL-Script Stochastical Switching. Ajustar el tiempo de cierre del interruptor (parmetro Tmax) a 0,0033 s y el tiempo de dispersin para el cierre de los polos del interruptor (Tscattermax) a 0,0005 s. Interesa conocer adems la sobretensin con una probabilidad del 50% (variable MaxProb= 50).

Ejecutar el DPL. Cual es la mxima sobretensin a esperar con una probabilidad del 50%?

3.5 Descargadores

Agregar a ambos extremos de la lnea descargadores con la siguiente caracterstica de proteccin:

Caracterstica de Proteccin para onda 30/60 us

I descarga [kA] U residual [kV]

1 134

2 143

3 149

Nota: para definir un nuevo descargador ir al cubculo correspondiente, editar los elementos y luego definir nuevo elemento -> descargador (StaSua).

Correr nuevamente la simulacin y observar las mximas sobretensiones de maniobra con y sin el descargador.

Ejecutar nuevamente el DPL-Script Stochastical Switching para una probabilidad del 50%. Compara con el resultado del punto 3.4. Qu se puede concluir de la influencia del descargador?

3.6 Barrido en Frecuencia

Interesa conocer ahora la respuesta en frecuencia de la red para detectar posibles frecuencias de resonancia. Para ello se har uso de la herramienta Barrido de Frecuencia de PowerFactory.

Crear una revisin del caso de estudio del ejercicio 3.1.1 en donde se ha definido un nuevo tipo de geometra de torre y se la ha asignado a la lnea L-3-1.

Cerrar los interruptores de lnea de L-3-1 y calcular un flujo de carga para verificar la integridad de los datos.

Interesa determinar la impedancia vista por la red de alimentacin externa Ein-380 kV. Para ello abrir el interruptor de la red externa y definir como variable de resultado para el

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clculo de barrido en frecuencia a la impedancia (amplitud y fase) de la barra Terminal de 380 kV (lado de alta tensin del transformador T-1).

Ejecutar el anlisis de barrido en frecuencia entre 1 Hz y 10 kHz. Generar las curvas de amplitud y fase de la impedancia en la barra en funcin de la frecuencia. Utilizar para el eje de frecuencia una escala logartmca.

Identificar en el diagrama los puntos de resonancia serie y paralelo.

4 Sobretensiones de origen atmosfrico

El objetivo de este ejercicio es modelar el impacto de un rayo sobre el hilo de guardia de la lnea L-3-1 de 110 kV de la Figura 3. Por el incremento de la tensin en el hilo de guardia y de la torre, el aislador de la fase A resulta contorneado (efecto de back-flashover). La corriente de descarga circular ahora por el conductor de fase, provocando sobretensiones que pueden poner en peligro el aislamiento no autorecuperable al final de la lnea. Se deber determinar la amplitud de las sobretensiones al final de la lnea y el efecto de limitacin de los descargadores.

4.1 Preparacin de la red para el estudio

1. Importar el archivo Exercise 4_initial.

2. Para la lnea L-3-1 se deber modelar de manera explcita el hilo de guardia. Definir dos nuevos terminales para el hilo de guardia a los extremos de la lnea, tal como se indica en la Figura 3. Estos dos terminales debern ser puestos a tierra (utilizar para ello el elemento ElmVac) siendo al reactancia de puesta a tierra igual a 5 ohms. Conectar luego entre ambos terminales una la lnea monofsica que representar el hilo de guardia. La longitud total de la lnea L-3-1 (y del hilo de guardia) es de 80 km.

3. A la mitad de la lnea conectar el capacitor que representa el aislador que ser posteriormente contorneado. Su valor es de 10 pF. Observar que las lneas representando los conductores de fase y el hilo de guardia sern automticamente separadas en tramos de lnea (ElmLneroutes).

4. Para el primer tramo de lnea (A) definir el acoplamiento entre los conductores de fase y el hilo de guardia (ElmTow) utilizando para ello la geometra de torre 1 Circuit + Not reduced Earth Wire provista en la librera del proyecto. Repetir la operacin para el segundo tramo de lnea.

5. Para los dos acoplamientos recientemente creados (ElmTow) elegir ahora un modelo de parmetros distribuidos. En la hoja para EMT de la ventana de dilogo seleccionar una frecuencia de 50 Hz y calcular los parmetros.

6. Verificar la nueva topologa de la red mediante una corrida de flujo de carga. Se est ahora en condiciones de definir la fuente impulsiva que modela el impacto del rayo y el contorneo de la cadena de aisladores.

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Figura 3: C

onfiguracin de la red para anlisis de sobretensiones atmosfricas

Circuit magnetically coupled

(ElmTow)

Isolator

Discharge voltage= 600 kV

Flashover modelled by a voltage controlled breaker

Voltage Impulse Source

Stroke at Ground Wire

Phase Conductors Phase Conductors

Ground Wire Ground Wire

V~

Rayo

Iso

lato

r

HG-BHG-A

Ground_BGround_A

Genera

l L..

Ein

-38

0kV

BL

-UW

2

G ~

Ge

n-2

46 M

VA

GT

G ~

Ge

n-1

46 M

VA

GT

T-KW-2T-110/10-..

0

T-KW-1T-110/10-..

0

L-2-1Al/St 185..

BL

-UW

4

L-1-2Al/St 185..

L-1-1Al/St 185..

T-1T-380/110..

0

L-3-1 BL-3-1 A

UW

-3

UW

-1/S

1

UW

-2/S

0.1

UW

-2/S

0.0

DIg

SIL

EN

T

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4.2 Impulso de tensin 1,2/50 us

1. Agregar una fuente de tensin (ElmVac) que modela al rayo tal como se indica en la Figura 3.

2. Editar el modelo compuesto Rayo 12/50.ElmComp (ubicar mediante el editor de datos flexibles) y seleccionar en el casillero correspondiente a la fuente de tensin, la fuente recientemente creado. Poner el elemento compuesto en servicio.

3. Inicializar una simulacin EMT eligiendo las siguientes variables de monitoreo:

- Tensiones y corrientes en ambos extremos de la lnea

- Tension y corriente de la fuente de tensin impulsiva

- Cada de tensin en la cadena de aisladores (capacitor, elegir aqu la variable Umov).

4. Inicializar la simulacin para t= -10 us tomado un paso de 0,1 us.

5. Correr la simulacin para unos 50 us aproximadamente y graficar las variables seleccionadas.

6. Qu se puede concluir de los resultados?

4.3 Contorneo de la cadena de aisladores

1. El contorneo de la cadena de aisladores ser representado por un interruptor controlado por tensin. Para ello:

2. Agregar un interruptor en paralelo con el capacitor (cadena de aisladores). Seleccionar como tipo el Isolator Gap Breaker provisto en la librera del proyecto. Observar aqu que este interruptor tiene una resistencia interna de 2 ohms.

3. Mediante el editor de datos flexibles editar el elemento compuesto Isolator Flashover Control.ElmComp. En el casillero para el interruptor de descarga seleccionar el interruptor creado recientemente. Poner el elemento compuesto en servicio.

4. Correr nuevamente la simulacin para un tiempo total de 200 us.

5. Qu diferencias se observan con el caso anterior?

6. A qu instante de tiempo es contorneada la cadena de aisladores?

7. Qu sobretensiones aparecen en ambos extremos de la lnea L-3-1?

4.4 Proteccin con descargadores de xido de zinc

Para reducir el nivel de aislamiento bsico (BIL) requerido para la aparamenta se instalan descargadores de xido de zinc en ambos extremos de la lnea. Estos dispositivos tiene la funcin de recortar la sobretensin drenando la corriente de la descarga a tierra.

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1. Agregar en ambos extremos de la lnea descargadores con la siguiente caracterstica de proteccin:

Caracterstica de Proteccin para onda 8/20 us

I descarga [kA] U residual [kV]

5 260

10 274

20 300

40 328

2. Cmo resultan ahora las sobretensiones al final de la lnea en comparacin con el caso anterior?

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5 Arranque de motores

5.1 Configuracin de la red

Es este ejercicio se usar una red de 9 nodos en 230 kV, conteniendo 3 tipos diferentes de generados y algunas cargas. En este caso, el equipo auxiliar del generador G3 ser modelado mediante un motor asincrnico. Luego se usarn diferentes modos de arranque para analizar su impacto en la red.

1. Importar el proyecto Exercise 5_initial.dz del directorio indicado por el instructor.

2. Definir una nueva revisin del caso de estudio, denominarla por ejemplo Arranque Motor.

3. Insertar el nuevo motor en la red de acuerdo a lo mostrado en el diagrama unifilar de la Figura 4. Para ello:

4. Insertar una nueva barra Motor Bus de tensin nominal 0,4 kV

5. Agregar el transformador de motor usando el tipo Motor-Trf provisto en la librera del proyecto.

6. Agregar el motor utilizando el tipo 2500kW Motor (TypAsmo) provisto en la librera del proyecto.

7. En la pgina para flujo de carga de la ventana de dilogo del motor, definir el motor como tipo AS y con una potencia activa de 2.23 MW.

8. Ejecutar un flujo de carga y verificar los resultados con aquellos indicados en la Figura 4.

5.2 Arranque directo utilzando macro en PF. Simulacin RMS.

1. Simular un arranque de motor utilizando la funcin automtica de PowerFactory:

2. Seleccionar el motor y las barras donde interese monitorear la tensin durante el arranque.

3. Ejecutar la simulacin de arranque durante 10 s.

4. Observar los diagramas que son automticamente creados, as como los eventos que son generados por el macro.

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M ~M

oto

r

2.2

3 M

W0

.84

Mva

r3

.50

kA

Motor Trf

2.2

4 M

W1

.09

Mva

r0

.10

kA

-2.2

3 M

W-0

.84

Mva

r3

.50

kA

-45.57 MW-13.98 Mvar

0.12 kA

Lin

e 5

47

.29

MW

-17

.12

Mva

r0

.12

kA

-46.47 MW-16.79 Mvar

0.12 kA

92.04 MW30.77 Mvar

0.24 kA

T3

-83

.50

MW

15

.05

Mva

r0

.21

kA

83

.50

MW

-11

.09

Mva

r3

.44

kA

G ~ G3

85

.74

MW

-10

.00

Mva

r3

.52

kA

Line 4

-22

.59

Mva

r0

.11

kA

36

.21

MW

2.0

8 M

va

r0

.09

kA

Load C

36

.00

Mva

r0

.27

kA

Mo

tor

Bu

s0

.39

0.9

82

6.0

0

Bus 3

14

.14

1.0

21

.40

Bus 9

23

7.4

21

.03

14

8.7

5

Figura 4 : Diagrama unifilar del motor a ser agregado al sistema de nueve barras

5.3 Arranque directo usando simulacin standard. RMS vs. EMT

1. Calcular un flujo de carga con el motor desconectado.

2. Inicializar la simulacin.

3. Definir un evento que cierre el interruptor de motor.

4. Definir variables de resultado. Interesan conocer la corriente de arranque, potencia elctrica, torque elctrico y mecnico, velocidad del motor, y las tensiones en las barras del transformador del motor.

5. Ejecutar una simulacin RMS y graficar los resultados.

6. Generar un diagrama de la caracterstica de arranque torque versus velocidad del motor.

7. Ejecutar nuevamente una simulacin del arranque del motor pero ahora mediante una simulacin EMT. Utilizar para ello un archivo de resultados (ElmRes) diferente. Graficar los resultados.

8. Comparar los resultados de la simulacin RMS y EMT. Qu se observa?

5.4 Arranque de motor con conexin estrella-tringulo

1. Crear una nueva revisin del caso de estudio para no modificar las simulaciones anteriores.

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Stand: 09.03.05

2. Inicializar la simulacin como en el punto anterior.

3. Definir un evento de de parmetro (SetParameter) para la variable i_star del motor, ponerla a 1 (esto indica que el motor est conectado en estrella). Este evento deber ser simultneo con el evento de cierrre del interruptor.

4. Definir luego otro evento SetParameter y poner i_star=0 (motor vuelve a conexin tringulo) para t= 10 s.

5. Generar los diagramas como en el punto anterior y comparar los resultados.

5.5 Arranque con resistencia variable de rotor

Simular un arranque con resistencia variable de rotor. Verificar la influencia de una resistencia retrica adicional sobre el comportamiento de arranque.

1. En vez de definir un evento que cambia la conexin del arrollamiento mediante el parmetro i_star como en el punto anterior, definir ahora un evento para la variable rradd (rotor resistance additional).

2. Poner el valor de rradd inicial al 50% (rrad = 0,5 pu para t=0)

3. Luego cambiar rradd a 0,30 pu para t=10 s.

4. Luego cambiar rradda 0,15 pu para t=15 s.

5. Luego cambiar rradd a 0 pu para t=20 s ( o sea sin resistencia retrica adicional).

6. Correr la simulacin y observar los resultados.

7. Graficar la caracterstica torque elctrico/mecnico en funcin de la velocidad. Qu diferencia se aprecia respecto a los casos anteriores?

5.6 Arranque con modificacin del tap del transformador

Se simular el arranque del motor modificando la posicin del tap del transformador Motor Trf. El tap del transformador est dividido en pasos de 2,5%. Verificar este dato en la pgina del flujo de carga del tipo correspondiente del transformador.

1. Definir un evento de parmetro para nntap_int del transformador del motor.

2. Inicialmente definir la variable nntap_int en la posicin 20 para t=0 (correspondiente al 50%)

3. Cambiar luego a la posicin 10 (75%) para t=10s.

4. Seguidamente cambiar a la posicin 4 (90%) para t=15s.

5. Finalmente cambiar a la posicin 0 (100%) para t=20s.

6. Correr la simulacin y observar los resultados.

7. Graficar la caracterstica torque elctrico/mecnico en funcin de la velocidad. Qu diferencia se aprecia respecto a los casos anteriores?