APPENDIX Annexure

B.2.1 General.

Los estudios de estabilidad de sistemas van encaminados generalmente con cualquiera de los siguientes propósitos:

1. Planificación de Sistemas de Potencia, permitir la toma de decisiones en transmisión futura y requerimientos de generación.

2. Operación de Sistemas de Potencia, determinar los límites de operación en varias contingencias del sistema.

3. Análisis de Post-disturbio, simular eventos pasados que han ocurrido en el sistema. En la etapa inicial de un estudio de planeación, son requeridas muchas comparaciones de diferentes alternativas. En tales estudios, puede ser posible usar los modelos simples de la máquina síncrona, ya que solo una medida relativa del desarrollo de un número de diferentes configuraciones del sistema que está buscándose.

En las etapas posteriores de un estudio del sistema, el comportamiento de las alternativas del sistema elegido será estudiado a detalle. En algunos casos, para mantener la estabilidad del sistema puede estudiarse controles especiales ó esquemas de protección. Para estos estudios, el modelo del generador síncrono será mucho más completo.

En estudios de operación, modelos simplificados pueden ser adecuados para la determinación de tiempo real de límites de operación y para algunos estudios de análisis de contingencias. Para la determinación normal de los límites de operación incluyendo contingencias en el diseño del sistema o criterio de operación, un modelo más preciso es necesario, de nuevo se requiere un modelo del generador más detallado.

Es a menudo en la simulación de eventos pasados que han ocurrido actualmente en el sistema que la mayoría de las demandas son hechas en los modelos matemáticos utilizados en la simulación [29].

Para estudios de planeación y operación las siguientes siete categorías de grandes disturbios son normalmente las más significativas:

2. La estabilidad de una o más estaciones de generación, siguiendo una falla casi severa.

3. El comportamiento del control del sistema de excitación y su estabilidad, bajo cualquiera tipo de disturbio.

4. Determinación del límite de potencia transferida a través de una o más Inter.-áreas conectadas subsecuentes a disturbios.

5. La pérdida repentina de uno o más generadores grandes, o generación deliberada que no permite mantener la estabilidad.

6. El desarrollo del generador y del sistema de potencia con retardo para liberar la falla y el desarrollo del relevador de la línea de transmisión asociada.

7. Los efectos de grandes cargas industriales, o de derribamiento de carga deliberado. 8. Las oscilaciones en líneas enlazadas de un nodo de una magnitud pronunciada. Para generadores adyacentes a muchos de los disturbios arriba mencionados, los problemas importantes en la aplicación de modelos incluyen:

• El cálculo de la potencia o par del generador durante el período de falla, o durante la situación del comienzo.

• Los cálculos de post-disturbio de las potencias, ángulos y voltajes del generador, para períodos por encima de varios segundos de tiempo simulado.

En el caso de fallas de sistema de potencia inciso (1), en particular, los efectos de fallas no balanceadas no pueden ser pasadas por alto, pero como una regla general en estudios de gran escala, los cálculos de par o potencia eléctrica desarrollada balanceada del generador a través del entre-hierro de la máquina está basado en la consideración de una sistema balanceado o circuito de secuencia positivo. El efecto de una falla no balanceada en los cálculos de potencia de secuencia positiva es obtenido aplicando una impedancia a neutro apropiada en el punto de falla en circuito de secuencia positiva.

La representación del sistema de secuencia positiva utilizado en estudios de estabilidad no permite el efecto de compensaciones de cd en transitorios de la armadura para ser modelado [29].

B.2.2 Generadores de Polos Salientes – Pauta para Modelos de Estabilidad.

Los generadores de polos salientes con rotor laminado son usualmente construidos con barras amortiguadoras de cobre localizadas en las caras polares. Estas barras de amortiguamiento están conectadas con continuos anillos en las terminales y entonces, forman un circuito amortiguador jaula de ardilla que es efectivo para ambos ejes directo y de cuadratura. Ya que este amortiguador es el circuito físico solamente presente en el eje

q, un modelo de primer orden lo describe adecuadamente. Así que se recomienda el modelo 2.1 para la mayoría de los generadores de polos salientes [7, 29, 46].

B.2.3 Generadores de Rotor Cilíndrico – Pauta para Modelos de Estabilidad.

En máquinas de rotor cilíndrico, las ranuras están presentes encima de la parte de la circunferencia para alojar el devanado de campo. Las partes superiores de estas ranuras contienen cuñas para retener mecánicamente el embobinado de campo. Estás cuñas son normalmente hechas de un metal no magnético. En algunos casos, estas están segmentadas y hechas de hierro no magnético, mientras que en otros casos las cuñas están hechas de aluminio y pueden ser ó segmentada o de longitud completa. En muchas construcciones, un anillo conductivo bajo las terminales del devanado de campo reteniendo el anillo, con dedos extendidos bajo las terminales de las cuñas de las ranuras es utilizado para mejorar la conducción en estos puntos de conexión [7, 29, 46].

Para turbo-generadores, el modelo 2.2 puede normalmente describir la inductancia operacional en ambos ejes directo y de cuadratura adecuadamente, donde ninguna tira conductora esta localizada bajo las cuñas de la ranura y donde la región de la cara polar no tiene cuñas o barras de amortiguamiento.

La región de la cara polar es a menudo ranurada circunferencialmente ó en ocasiones puede ser ranurada longitudinalmente para flexibilidad del rotor y propósitos de balance. En algunos casos, las ranuras longitudinales de la cara polar pueden ser llenadas

con cuñas de hierro de baja conductividad ó en el caso de máquinas sujetas a resonancia sub-síncrona (SSR), material de alta conductividad para formar un amortiguador de eje de cuadratura. El modelo equivalente de circuito equivalente del eje q debe tomar para varias trayectorias de corriente en el rotor de hierro a lo largo de las caras polares. Las propiedades eléctricas de estas trayectorias pueden ser afectadas por el ranurado circunferencial o por las cuñas de la cara polar ó por las barras de amortiguamiento [29].

Sin embargo, cuando el área de la cara polar tener cuñas conductoras o barras de amortiguamiento, se recomienda el modelo 2.3. También se ha encontrado que para un rango de construcción de amortiguamiento del rotor, que una representación de tercer orden como puede ser un modelo 2.3 ó 3.3 da un mejor ajuste entre los valores medidos y calculados de L_q

( )

Tres valores de impedancia están entonces disponibles para describir las dinámicas del rotor del eje de cuadratura sobre los requisitos de rangos de frecuencia de sistemas de potencia en lugar de dos. Aparecería que el amortiguamiento eléctrico de las corrientes en el área de cara polar reflejaría precisamente mejor las condiciones actuales que utilizando un modelo en el eje de cuadratura de tercer orden y esta propuesta es preferible que el uso de factores de amortiguamiento.

El modelo 3.3 es también sugerido para casos donde detalla el modelo de tercer orden los efectos de los circuitos del rotor de eje directo y de cuadratura y el par del generador es considerado importante para estudios de oscilación del rotor. Este efecto es a menudo crítico en especial para cálculos de límites de estabilidad de potencia transitoria [4].