SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

1. BALANCE DE CARGA Y TENSIÓN
BALANCE DE CARGA Y TENSIÓN

2. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Una carga balanceada, es cuando se producen corrientes
balanceadas y simétricas, al colocarse en un sistema de
tensiones balanceadas y simétricas.
●
El análisis de circuitos trifásicos, generalmente se asumen
cargas balanceadas, alimentadas por tensiones
balanceadas. En caso contrario se recurre a componentes
simétricas y siempre se reutiliza, el análisis por fase
unifilar balanceado pero descompuesto en sus
componentes simétricas.

3. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Un circuito de tres terminales y un neutro se
considera balanceado, si la corriente en el
neutro es cero.
●
Si las impedancias linea a neutro son iguales
y la tensión línea a neutro aplicada es
balanceada, la corriente en el neutro es cero.

4. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Un balance razonable de las cargas, de un
sistema trifásico es posible. Este “balance
razonable” existe, cuando un balance entre la
carga ubicada en una fase, se equilibra con
las otras dos fases. Por lo tanto, puede
conseguirse una carga trifásica balanceada,
en puntos discretos de la red.

5. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
TENSIONES BALANCEADAS

6. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Normalmente si los voltajes generados, son
balanceados simétricos, solo corrientes
balanceadas y simétricas pueden fluir. Sin
embargo las tensiones, pueden devenir en
desbalanceados asimétricos si existen, fuertes
corrientes desbalanceadas y asimétricas o
circuitos asimétricos.

7. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Dos métodos son aplicables, denotando un
sistema de tensiones desbalanceadas.
●
Uno de los métodos designa un desbalance
de tensión en un sistema trifásico como:

8. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Por ejemplo si la tensión promedio base del
sistema es 120 y el promedio de las tensiones
sea 119.5, entonces el desbalance vendría
dado por:

9. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Pero algunos ingenieros prefieren, el concepto
de disimetría. Esto debido al efecto, que las
componentes simétricas tienen en los
motores.
●
El factor de desbalance, es el que nos permite
cuantificar la disimetría.

10. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Viene dado por:

11. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Denota el cociente entre la tensión de
secuencia negativa a la tensión de secuencia
negativa. Donde:
●
V2= Tensión de secuencia negativa
●
V1= Tensión de secuencia positiva

12. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
El factor de desbalance en un circuito delta de
tres hilos, donde la tensión de secuencia cero
es cero, puede calcularse como sigue:

13. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Donde las tensiones a, b y c son línea a línea,
por fase y rms, donde el factor s, viene dado
por:

14. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSION
●
Si tenemos que las tensiones, se calculan en
por unidad de la tensión mas grande de las
tres fases, podemos reescribir el factor como:

15. BALANCE DE TENSIÓN Y CARGA
●
Donde si la tensión línea de las tres fases es
a, entonces:

16. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
La carta de la figura 5(a) es para cargas con
pequeños desbalances, donde se encuentra
hasta los ángulos.
●
En la figura 5(b) se muestra la carta donde se
gráfica la relación de magnitudes de
tensiones, esto es: |V2| / |V1|

17. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
La figura 5(a):

18. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
La figura 5(b):

19. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
El desbalance de tensión monofásica, es dado
por la diferencia de magnitudes de tensiónes
línea – neutro y la magnitud de la diferencia de
tensión entre ambas fases, esto es:

20. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Desbalance monofásico de tensiones:

21. BALANCE DE CARGA Y DE
TENSIÓN
●
Donde:
●
V1N y V2N, son las tensiones línea – neutro de
las fases 1 y 2 respectivamente.
●
V1N-2N, es la tensión línea a línea entre la fase
1 y la 2 respectivamente.

22. DISTRIBUCIÓN DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
Las cargas o grupo de cargas pueden estar concentradas en
un punto o distribuidas en una parte del sistema.
●
Las cargas concentradas son más fáciles de manejar, y
generalmente se utilizan en estudios de transmisión y
subtransmisión, pero son raras en estudios de distribución.
●
Las cargas sirven en estudios transitorios, como las caídas
de tensión debida a los arranques de los motores.

23. DISTRIBUCIÓN DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA.
●
Sin embargo su estudio puede ser de interés en
estado estable, si dicha carga tiene una
característica que la hace diferente como su
magnitud.
●
Aunque un grupo de cargas pueda ser
distribuida, en una parte del sistema esta podría
considerarse como concentrada en dicho punto.

24. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
Las cargas distribuidas que no se pueden manejar
como concentradas, pueden distribuirse
uniformemente o no a lo largo del alimentador o por
unidad de longitud o de área.
●
Mientras que las cargas pueden que no sean
perfectamente distribuidas, se asume así para
poder llegar a resultados prácticos en estudios que
involucran dichas cargas.

25. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
La distribución de la carga, se asume en
general como tal para su utilización en
estudios económicos relacionados.
●
Las cargas en distribución, su conocimiento es
de interés puramente académico porque
cambian constantemente.

26. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
Una carga no uniforme, puede ser analizada
asumiendo que la carga, en todos los
transformadores de distribución en un circuito
es proporcional a un porcentaje de la
capacidad nominal de estos.

27. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
Con la ubicación y el valor nominal del
transformador se puede distribuir la carga
reactiva y real de todo el alimentador, en
función de la capacidad del transformador.

28. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
Asumiendo que dicho factor existe, y que el
factor de potencia es el mismo para toda las
cargas puede asumirse, que dicha carga esta
uniformemente repartida y el análisis puede
completarse.

29. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
Dos métodos se utilizan para hacer la distribución de carga,
por medio de el “la cubierta lineal” y la “cubierta por área”.
●
La densidad de carga, por cubierta lineal se mide utilizando
unidades de kva por unidad de miles de pies o algo similar.
●
La densidad de carga, por cubierta por área se mide utilizando
unidades de mva por unidad de millas cuadradas o algo
similar. Generalmente se utiliza en grandes extensiones,
alimentadas por subestaciones.

30. DISTRIBUCION DE CARGA Y
DENSIDAD DE CARGA
●
La conversión de cubierta lineal a cubierta por
área solo es posible para unos patrones
definidos de alimentadores.

31. CRECIMIENTO DE CARGA
●
Solo en raros casos, las instalaciones se
diseñan para cargas que en la que no se
presenta crecimiento, como en casos aislados.
●
En general el sistema tiende a crecer, por lo
que debe considerarse cierto grado de
crecimiento. Lo cual incluye los valores
nominales de los equipos y su normalización.

32. CRECIMIENTO DE CARGA
●
Si la razón de crecimiento de la carga es
conocida, sobre un periodo de años puede ser
determinada de la ecuación 39.

33. CRECIMIENTO DE CARGA
●
Donde:
●
Ln : es la carga despúes de n periodos en por
unidad de la carga inicial L0.
●
rn: razón de cambio periódica de crecimiento
en por unidad.
●
n: número de períodos.

34. CRECIMIENTO DE CARGA
●
La razón de cambio para un incremento
especifico es de caracter particular.
●
La curva de la figura 6, muestra la razón de
cambio rn, para un valor de interés que en este
caso es dos, o sea nos indica el valor de r en
función de n para que la carga inicial se
duplique.

35. CRECIMIENTO DE CARGA
●
El crecimiento de la carga economicamente es
determinante que afecta el diseño, eléctrico y mecánico.
●
Por sus efectos en la inversión inicial, el costo de los
equipos y el costo de la operación, así como otros
factores.
●
Independientemente de como los principios generales
de economía son aplicados, el crecimiento de la carga
es importante.

36. CRECIMIENTO DE CARGA
●
Figura 6:

37. CRECIMIENTO DE CARGA
●
El crecimiento de la carga, debe tomarse en cuenta
también, cuando implique un crecimiento en nivel de
falla, que deben soportar las protecciones.
●
Con respecto a que un factor de crecimiento de la
carga pueda afectar un la maxima demanda o la
maxima energía consumida o ambos. Se toman la
energía consumidad anualmente por consumidor y la
demanda máxima no coincidental por consumidor.

38. CRECIMIENTO DE LA CARGA
●
El crecimiento de la carga debe especificarse,
la cantidad con respecto al cual se esta
determinando el crecimiento.