Descripción

El curso Transmisión de Potencia parte de los conocimientos obtenidos en cursos previos en temas de circuitos en corriente alterna para desarrollar los conceptos fundamentales necesarios para analizar y modelar los sistemas de transporte de electricidad en corriente alterna considerando un sistema en condiciones de régimen permanente y ante fallas, en la frecuencia fundamental. El curso inicia con el modelado de líneas de transmisión, para posteriormente realizar cálculos de transmisión de potencia y analizar características como la impedancia característica, potencia natural, estabilidad de tensión, entre otros. Posteriormente, se estudia el modelado de los varios componentes del sistema de potencia para análisis de cortocircuito balanceado y desbalanceado. Además, de la teoría y la práctica, el curso se apoya en herramientas de simulación, herramientas didácticas como Mediación Virtual UCR, y promueve el desarrollo de habilidades de programación para resolución de problemas y escritura técnica por parte del estudiantado para elaboración de reportes.

Contenidos

Tema 1: Introducción al curso (1 semana)

• Repaso de conceptos básicos
• Equipos utilizados en redes de transmisión

Tema 2: Parámetros de las líneas de transmisión (4 semanas)

• Introducción a líneas de transmisión
• Componentes y tipos de torres de transmisión
• Tipos de conductores
• Efecto piel
• Haces de conductores
• Resistencia
• Conductancia
• Inductancia de línea con n conductores
• Concepto y cálculo de RMG y DMG (GMR y GMD por su nombre en inglés)
• Inductancia en línea monofásica
• Inductancia de línea trifásica con conductores equidistantes
• Inductancia de línea trifásica no transpuesta
• Transposición de líneas de transmisión
• Inductancia de línea trifásica con haces de conductores (2, 3 y 4 subconductores por fase)
• Inductancia de línea trifásica transpuesta
• Capacitancia de línea con n conductores
• Capacitancia de línea trifásica no transpuesta
• Capacitancia de línea trifásica con haces de conductores (2, 3 y 4 subconductores por fase)
• Capacitancia de línea trifásica transpuesta
• Efecto de la tierra en el cálculo de la capacitancia (método de las imágenes)
• Ecuaciones de Carson para el cálculo de las impedancias de líneas de transmisión
• Reducción de Kron y aproximación de líneas transpuestas
• Transposición, acople entre fases, operación balanceada/desbalanceada, necesidad de modelar una o las tres fases

Tema 3: Modelado de las líneas de transmisión (2 semanas)

• Modelo de línea infinitesimalmente pequeña
• Solución de la ecuación de onda y condiciones de frontera
• Constante de propagación de la línea e impedancia característica
• Ecuaciones de tensión y corriente en función de valores al inicio de la línea
• Ecuaciones de tensión y corriente en función de valores al final de la línea
• Modelo de línea de transmisión con parámetros distribuidos (línea larga)
• Modelo Pi equivalente de la línea de transmisión (línea larga)
• Línea sin pérdidas, velocidad de propagación de onda y longitud de onda.
• Simplificaciones al modelo pi (línea mediana y corta)
• Modelo de línea con parámetros ABCD
• Cálculo de trasiego de potencia en línea de transmisión con modelos de línea larga, mediana y corta.

Tema 4: Fundamentos de transmisión de potencia (2 semanas)

• La línea con una carga igual a su impedancia característica
• Concepto de cargabilidad a la impedancia de sobretensión (SIL por su nombre en inglés)
• Perfil de tensión en línea de transmisión con carga igual a SIL
• Regulación de tensión en línea de transmisión
• Flujo de potencia de la línea de transmisión
• Efecto de trasiego de potencia activa en ángulos de barra de inicio y final
• Efecto de trasiego de potencia reactiva en magnitud de tensión en barra de inicio y final
• Curvas PV de línea de transmisión
• Compensación en líneas de transmisión.
• Límites de cargabilidad de la línea de Alta Tensión (AT): límite térmico, límite de estabilidad de tensión y estabilidad de ángulo
• Simulación de transmisión de potencia en línea AT y curvas PV de línea en software.

Tema 5: Análisis de fallas balanceadas (2 semanas)

• ¿Qué son fallas? ¿Qué causa las fallas?
• Tipos de falla en redes eléctricas
• ¿Para qué se calculan las magnitudes de las fallas?
• Modelo de fuentes (contribuyentes a corrientes de falla)
• Modelo de la red y cargas en cálculo de fallas
• Concepto de nivel (capacidad) de corto circuito
• Cálculos de corrientes de falla balanceadas (método de equivalente de Thévenin)
• Cálculo de aporte de corrientes de fuentes a la falla
• Cálculo de corrientes de cortocircuito en sistemas grandes de potencia (inversión de matriz Y)
• Cálculo de las tensiones en todas las barras durante la falla balanceada.
• Normas IEC y ANSI IEEE para cálculo de fallas en software de simulación.
• Simulación de fallas balanceadas en software.

Tema 6: Modelado de sistemas de potencia en componentes de secuencia (2 semanas)

• Introducción a componentes simétricas (Transformación de Fortescue)
• Modelo de generadores, transformadores, líneas y cargas en componentes de secuencia
• Cálculo de parámetros de generadores, transformadores y líneas de transmisión de secuencia positiva, negativa y cero.
• Redes de secuencia positiva, negativa y cero
• Equivalentes de Thévenin en redes de secuencia positiva, negativa y cero.

Tema 7: Análisis de fallas desbalanceadas (3 semanas)

• Análisis y cálculo de corrientes de fallas monofásicas a tierra, bifásicas a tierra y bifásicas por componentes simétricas y los equivalentes de Thévenin.
• Cálculo de corrientes de falla en sistemas grandes de potencia (método de inversión de las matrices Y de secuencia positiva, negativa y cero).
• Cálculo de las tensiones en todas las barras durante la falla desbalanceada.
• Simulación de fallas desbalanceadas en software.

Competencias

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