Este documento trata sobre la estabilidad en sistemas eléctricos de potencia. Explica que la estabilidad se refiere a la capacidad de un sistema eléctrico de mantener su estado de equilibrio antes y después de ser sometido a perturbaciones. Describe los tipos de estabilidad como la transitoria y la estacionaria. También analiza factores que afectan la estabilidad transitoria como la carga, potencia, tiempo de despeje de fallas y parámetros del generador.

1. Docente:
Ing. Manuel Lima
Realizado por:
Wilpia Centeno
C.I: 28.360.548
Trayecto IV Fase II
El Tigre, Enero del 2021

2. La estabilidad en los sistemas eléctricos de potencia es una propiedad que
les permite a estos sistemas mantenerse en un estado de operación en
equilibrio bajo condiciones operativas normales y recuperar otro estado de
equilibrio después de haber sido sometido a una perturbación.
La estabilidad
transitoria se refiere a la
capacidad del sistema
eléctrico para mantener
el sincronismo cuando es
sometido a una
perturbación fuerte, por
ejemplo una falta en la
red de transporte,
pérdida de generación o
pérdida de una cantidad
importante de carga
La estabilidad
estacionaria engloba a la
capacidad de un sistema
de energía eléctrica para
mantener su condición
inicial después de una
pequeña interrupción o
para alcanzar una
condición muy cercana a
la inicial cuando la
perturbación aún está
presente.

3. Estator: es el elemento que opera
como base, permitiendo que desde
ese punto se lleve a cabo la
rotación del motor. El estator no se
mueve mecánicamente, pero si
magnéticamente. Existen dos tipos
de estatores el de polos salientes y
ranurados.
Rotor: es el elemento de
transferencia mecánica, ya que
de él depende la conversión de
energía eléctrica a mecánica. Los
rotores, son un conjunto de
láminas de acero al silicio que
forman un paquete, y pueden ser
básicamente de tres tipos,
ranurado, de polos salientes, de
jaula de ardilla.
Carcasa: La carcasa es la parte
que protege y cubre al estator y al
rotor, el material empleado para su
fabricación depende del tipo de
motor, de su diseño y su aplicación.
Así pues, la carcasa puede ser
totalmente abierta, abierta, a prueba
de goteo, a prueba de explosiones,
de tipo sumergible.
Base: es el elemento en
donde se soporta toda la
fuerza mecánica de
operación del motor, puede
ser de dos tipos, frontal y
lateral.
Caja de conexiones: es un
elemento que protege a los
conductores que alimentan al
motor, resguardándolos de la
operación mecánica del mismo, y
contra cualquier elemento que
pudiera dañarlos.
Tapas: Son los
elementos que van a
sostener en la gran
mayoría de los casos a los
cojinetes o rodamientos
que soportan la acción del
rotor.
Rodamientos: contribuyen a
la óptima operación de las
partes giratorias del motor. Se
utilizan para sostener y fijar
ejes mecánicos, y para reducir
la fricción,

4. Para este caso la potencia máxima viene
dada por la siguiente relación, en donde el
valor de la tensión nominal y la máxima
corriente de armadura participan de la
manera que se muestra a continuación
S=V x Ia max
De una manera gráfica se vería de la
siguiente manera, en donde la capacidad
del generador, se puede determinar
trazando una recta paralela al eje Q
distante en una magnitud igual a la
potencia activa máxima impuesta por el
rotor
La corriente de excitación máxima
trae consigo un valor máximo de la
fuerza electromotriz inducida. El lugar
geométrico de este límite se
representa como una
semicircunferencia en el semiplano
positivo P de centro en el punto (-
V²/Xs, 0), el cual produce un ángulo
en este caso representado por σ de
acuerdo a la ecuación anterior.

5. Suponiendo que el primotor e acopla al rotor de un generador, si l fuerza de
giro no es suficientemente grande, no gira el rotor, es decir, aun cuando se
aplica un par no hay potencia mecánica, para obtenerla se debe tener
movimiento. La potencia es la capacidad de usar energía, es decir, que la
potencia mecánica depende de la velocidad y del par.
En el sistema métrico de unidades, la potencia mecánica se mide en watts
(W) y la velocidad del rotor generalmente se mide en revoluciones por minuto
(r.p.m) esta es la velocidad que resulta del par, la ecuación para el cálculo de
la potencia es:
𝑃𝑀 =
𝑁 𝑥 𝑇
9,55
En donde:
• Pm: Potencia mecánica en watts
• N: velocidad en revoluciones por minuto
• T: par en Newton-metro
• 9,55: constante en el sistema métrico de medición

6. En general, la estabilidad o inestabilidad del sistema depende en forma decisiva
del hecho de si la falla es sostenida (permanente) o si se elimina en un tiempo
determinado. Existe un tiempo máximo permisible para eliminar la falla tal que el
sistema sea estable. Este tiempo medido respecto a la iniciación de la falla, se
denomina " Tiempo crítico de despeje"
El emplear la curva de oscilación en forma exclusiva para determinar el tiempo
crítico de despeje, es un método de aproximaciones sucesivas, por lo que no es
eficiente. El método consiste en calcular la curva de oscilación para falla sostenida
y luego para distintos tiempos de despeje supuestos. Del análisis de todas las
diferentes curvas se determina el tiempo crítico de despeje.

7. Durante una falla el generador cambia ciertos parámetros lo que
modifica su ecuación de oscilación, el generador se acelera de tal forma
que alcanza y sobrepasa el punto referente al ángulo para. En este caso
al sobrepasarlo el generador queda sometido a un diferencial de potencia
y continua acelerándose hasta que pierde el sincronismo, ya que el
sistema generador- barra infinita posee estabilidad transitoria, a
continuación se muestra para este caso la ecuación de oscilación:
Existen diferentes métodos para la evaluación numérica de las
ecuaciones diferenciales de segundo orden como la planteada, tales
como Punto a Punto, Euler, Euler Modificado, Runge-Kutta, etc. La
mayoría de ellos, son prácticos solamente cuando se emplean
computadores, sobre todo si se estudia sistemas de gran tamaño. Se
trata de determinar δ como función de t, graficando la respuesta y de esta
forma saber si el sistema es estable o no.

8. En un sistema
de multimaquinas,
se crea un
conjunto de
ecuaciones
diferencial de
segundo orden
compuesto de la
ecuación de
oscilación
individual
considerando
cada uno de los
sistemas de
generación, como
se muestra en la
imagen a
continuación:
Procedimiento:
•Resolver un flujo de carga para conocer el estado inicial del
sistema
•Conseguir la matriz de admitancia de barra Ybus durante la falla
incluyendo la impedancia de los generadores y las cargas, esto se
denomina la matriz de admitancia de barra Y
•Reducir la matriz Ybus_aug a una que contenga solamente los
nodos agregados en el punto anterior
•Conseguir la ecuación de oscilación para cada generador.
•Repetir los puntos 2, 3 y 4 después de limpiar la falla o cualquier
otro cambio de estado
•Resolver las ecuaciones de oscilación por algún método
numérico.

9. Los siguientes factores que afectan a la estabilidad transitoria de un
generador síncrono:
• La carga del generador.
• La potencia eléctrica vertida por el generador durante la falta.
• El tiempo de despeje de falta.
• El equivalente eléctrico del sistema después del fallo.
• La inercia del generador.
• La tensión interna del generador, que a su vez depende de la
excitación del rotor.
• La tensión de la red de transporte.

10. Para que un SEP sea confiable debe ser seguro y para ser seguro debe ser
estable; aunque la seguridad también se debe satisfacer ante otras
contingencias no relacionadas con la estabilidad (daños a equipos, fallas en
torres de transmisión, fallas en cables, etc.) La confiabilidad se asocia a la
capacidad de un SEP de mantener el servicio con pocas interrupciones durante
largos períodos de tiempo, se mide por la frecuencia, duración y por la magnitud
de las afectaciones del servicio a los consumidores. La seguridad se define
como la capacidad un SEP de soportar perturbaciones grandes, sin provocar
interrupciones del servicio a los consumidores; está asociada a la robustez del
mismo y a las condiciones de operación.
La estabilidad en un sistema de potencia es la capacidad de un sistema de
potencia, dado un punto de operación, de retornar al estado de equilibrio
después de haber estado sometido a una perturbación física. En términos
simples es la capacidad de recuperación del sistema de potencia después de
haber estado sometido a perturbaciones grandes o pequeñas.