CURVAS DE CAPACIDAD DE UN GENERADOR Luis Pilca Laboratorio de Maquinas Eléctricas, Departamento de Energía Eléctrica, Escuela Politécnica Nacional Escuela Politécnica Nacional Quito, Ecuador
[email protected] INTRODUCCION: INTRODUCCION: Al inicio inicio de la práctica práctica se dio una explicación de la obtención de las curvas de capacidad y los parámetros que se deben tomar en cuenta para la realización de la práctica.
INFORME A. Tabular los datos de la placa de las máquinas utilizadas (maquina motriz y maquina sincrónica).
Luego se procedió a realizar el circuito de conexión con el que se ha venido trabajando, después de conectar el generador se realizó la conexión de la red de la EEQ. Tras alimentar a las mesas de trabajo con el panel, se inició a práctica. Mas tarde se conectó en paralelo al generador con la EEQ tomando en cuenta que estén trabajando bajo las mismas condiciones de voltaje, frecuencia, secuencia de fases y ángulo de desfase.
MAQUINA MOTRIZ
1 KB1205-4 BB60 67514562/C1 220 18/ 10 4.1 – 1.45 2100/750 60
Tipo N° V (V) I (A) P (KW)
Después se variaron velocidad y la corriente de campo para llegar a tener cambios en los parámetros de potencia activa y potencia reactiva en cuatro diferentes puntos de la curva de capacidad. Finalmente se tomó datos y se desconectó los circuitos.
w (rpm) f (Hz)
Tabla 1. Datos de placa
SIEMES Alternador Trifásico Tipo
1
062949901001
V (V) I (A) S (KVA)
∅
COS ( ) w (rpm) Fases f(Hz)
230 8.7 3.5 0,8 1800 3 60
B. Tabular las mediciones obtenidas para cada punto de intersección.
Tabla 2. Datos de placa
Tabla 5. Datos del punto A
Tabla 3. Datos de placa
Tabla 6. Datos del punto B
Tabla 4. Datos de placa
2
= 3 = 11 1.35Ω 4 =10.91 Ω 5 =− 6 =− 3.2.5844 7 =36.65 8 =++ 9 =215.2∠0 +(9.√ 739 ∠36.65 )1.35+10.91 Ω 10 =262.011∠9.87 11 =− 12 =− 3.1.042 13 =62.38 14 =++ 15 =214.7∠0 +(8.√ 632 ∠62.38 )1.35+10.91 Ω 16 =266.617∠4.14 17 Punto A
Tabla 7. Datos del punto C
Punto B
Tabla 8. Datos del punto D
C. Calcular el voltaje interno generado E y el ángulo δ de la fase A, para cada uno de los puntos obtenidos (utilice los valores de P, Q S y f.p. de la hoja de datos del generador sincrónico.
=11Ω 1 =1.35Ω 2
3
D. Calcular E y δ teóricos del generador sincrónico (utilice los valores de P, S y f.p. de los datos de placa), en valores reales y en p.u.
Punto C
=− 18 =− 1.1.5424 19 =18.67 20 =++ 21 =215.3∠0 +(3.√ 837 ∠18.67 )1.35+10.91 Ω 22 =227.042∠5.60 23 =− 24 =− 2.2.9767 25 =20.64 26 =++ 27 =216.2∠0 +(7.√ 339 ∠20.64 )1.35+10.91 Ω 28 =241.595∠9.90 29
Con los datos placa.
=cos∅ 30 =3.5 cos0.8 31 =2.8 32 =3.5 sen0.8 33 =2.1 34 = 35 36 = 37 = = 38 = 39 8 10.22091Ω 40 2.1 = 2.
Despejando Ea
Punto D
Reemplazando (36) en (37)
[1]
4
2.8220 41 =− 2.1+ 10.91Ω =23.18 42 2.8∗10. 9 1Ω = 220 23.18 43 =352.76 44 45 ..= ..= 352.22076 46 ..=1.60 ∠23.18 47
..= 2657.3.5 67 51 ..=0.76 52
Despejando (36)
Sustituyendo en 37
53 0 1 ∗ 9. 8 7 215. 2 = 3∗215.2 ∗262. 10.91 Ω 10.91 Ω =2540.62 54 ..= 55 ..= 2540.3.562 56 ..=0.73 57 6 1 ∗ 4 . 1 4 = 3∗214.7 ∗266. 58 10.91 Ω =1136.31 59 ..= 60 ..= 1136.3.5 31 61 ..=0.33 62
En valores p.u.
[2]
Punto B Reemplazando en 35
E. Calcular los valores teóricos de P y Q para los puntos correspondientes a los obtenidos en la práctica en valores reales y p.u. (Utilice los datos calculados de E, en el punto c). Punto A Reemplazando en 35
= 3∗215.2 ∗262.10.9.101Ω∗ 9.87 48 =2657.67 49 ..= 50 5
=630.90 74 ..= 75 ..= 630.3.590 76 ..=0.18 77 5 9 ∗ 9 . 9 0 = 3∗216.2 ∗241. 78 10.91 Ω =2469.39 79 ..= 80 ..= 2469.3.5 39 81 ..=0.71 82
Sustituyendo en 37
63 6 1 ∗ 4. 1 4 214. 7 = 3∗214.7 ∗266. 10.91 Ω 10.91 Ω =3023.58 64 ..= 65 ..= 3023.3.558 66 ..=0.86 67 = 3∗215.3 ∗227. 10.9014Ω∗ 5.60 68 =1311.66 69 ..= 70 ..= 1311.3.5 66 71 ..=0.38 72
Punto D Reemplazando en 35
Punto C Reemplazando en 35
Sustituyendo en 37
83 5 9 ∗ 9. 9 0 216. 2 = 3∗216.2 ∗241. 10.91 Ω 10.91 Ω =1295.85 84 ..= 85
Sustituyendo en 37
73 0 4 ∗ 5. 6 0 215. 3 = 3∗215.3 ∗227. 10.91 Ω 10.91 Ω 6
..= 1295.3.585 86 ..=0.37 87
Para cubrir la potencia que demandan los servicios auxiliares de las centrales de generación es abastecida por la potencia de entrega de la maquina sincrónica, es decir que parte de la generación está destinada a alimentar los servicios auxiliares. Para evitar que colapsen estos servicios se los considera en las zonas seguras de operación del generador.
[3]
F. Graficar en papel milimetrado y con la escala adecuada, la zona de operación segura del generador en base a los datos teóricos calculados en el punto e. Presentar en dicha grafica los puntos obtenidos en la práctica (A-B-C-D). Anexo 1 G. Explicar la razón por la cual no es posible llegar a todos los puntos teóricos previstos
Fig.1 Servicios auxiliares de la maquina sincrónica
Limite por margen de estabilidad en estado estable
Cuando se realiza la práctica no es accesible poder alcanzar a los puntos de teóricos ya que el generador siempre tiene un voltaje remanente, lo que provocaría tener un cierto porcentaje de potencia debido al uso, tomando en cuenta que siempre va a haber una potencia reactiva por más mínima que sea, además que siempre va a existir una diferencia entre lo teórico y lo práctico. [4]
El margen de estabilidad en estado estable es una reserva que se considera en los generadores sincrónicos cuando está entregando su máxima potencia, es decir que cuando está operando en el pico máximo de la curva P y δ, y al existir una variación en la demanda de la carga, el generador estaría en una situación inestable.
H. Indicar el procedimiento practico que se debe seguir para desplazarse en la curva de capacidad, desde el punto inicial (P≈0 Y Q≈400 VAr) hasta el punto A (Pn=1.98kVAr). Para llegar al punto indicado se debe variar la corriente de excitación con el fin de aumentar la potencia reactiva, para ello se maneja las resistencias hasta llegar a la corriente de campo máxima (If =1.28) Además de eso al variar la velocidad del generador variara la potencia activa. [5] I.
Además de los limites por corriente de armadura y de campo en la potencia reactiva, ¿cuáles otros limites existen? Ex plique cada uno de ellos.
Fig.2 Margen de estabilidad en el plano E y δ
[6]
Límite de voltaje de servicios auxiliares
7
I. CONCLUSIONES ANEXOS
Se logró comprender la relación directa que tiene la velocidad del generador con la variación de la potencia activa de salida, así mismo la corriente de campo con la potencia reactiva, produciendo los cambios necesarios para lograr obtener las curvas de capacidad del generador.
ANEXO 1
Se pudo trazar las curvas de capacidad del generador para los cuatro diferentes puntos que se tomaron en la práctica, observando que existe un descenso del punto A hacia B y luego un aumento hacia C y D. Se pudo apreciar la forma de desplazarse a través de la curva de capacidad, mediante el uso correcto de los parámetros para encontrarse dentro de los limites seguros de operación, además de observar el comportamiento de la potencia activa y reactiva del generadores
PLACAS DE MÁQUINAS UTILIZADAS EN LA PRÁCTICA
II. RECOMENDACIONES
Ubicar correctamente posición los elementos del laboratorio para evitar errores en la medición. Manejar la velocidad de los generadores para no sobrepasar sus valores nominales ubicar correctamente el ángulo de fase para poder conectar en paralelo al generador con el red de la EEQ. Tomar las debidas precauciones en el momento de alimentar el circuito ya que puede existir alguna mala conexión.
III. Referencias [1] [2] [3] B.S.Guru. Maquinas Eléctricas y Transformadores. Oxford. Tercera edición. Capítulo 7 [4] [5] Apuntes de clase. Dr. Hugo Arcos. [6]Ramírez D. Análisis de colapso de voltaje por el método de continuación de flujos de potencia considerando zonas seguras de operación de generadores sincrónicos. Consultado el 05 de junio del 2017. Disponible en: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/907/1/CD-1788%282008-11-19-09-5325%29.pdf
8
PUNTO B
9
PUNTO D
PUNTO C
10
HOJA DE DATOS
11