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Tesis de grado de ingenieria eléctrica




RESUMEN

Se realizara el análisis de rechazo de carga en las turbinas hidráulicas en la Planta de Papallacta para determinar las máximas frecuencias permisibles de operación para distintas condiciones de exportación de potencia/energía a la Empresa Eléctrica Quito S.A. (EEQSA) y así fijar los niveles de ajuste de lo relés de sobre velocidad.

Se estudia el seccionamiento de carga para diferentes condiciones de demanda definidas por el contrato de venta de potencia/energía a la EEQSA en Pifo, cargas de Baeza, Papallacta, Cuyuja, El chaco y otros. Y los transmisores de radio de HCJB EN Pifo con el objeto de fijar los niveles de ajuste de relé de baja frecuencia.

Se determina los máximos niveles de potencia a venderse a la EEQSA en varias épocas estacionales dentro de un margen de seguridad y confiabilidad del sistema eléctrico de HCJB.

CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES

El sistema eléctrico de HCJB constituido por: a. una mini central hidráulica de 6.4 MW abastece de energía a las cargas de Papallacta, Petroecuador, Cuyuja, Baeza, El Chaco, Borja, y otros pueblos aledaños del Cantón Quijos, transmisores de radio de HCJB y un contrato de potencia/energía con la Empresa Eléctrica Quito S.A. ( EEQSA ); b. un sistema de Subtransmisión a 43.8 KV desde Papallacta hacia Pifo y c. dos subestaciones ( S/E ) de 6.6 MVA, 22.8/43.8 KV ( elevación/reducción).

En las fotografías 1.1.1 y 1.1.2 se observan la mini central hidroeléctrica de HCJB en Papallacta y la S/E de HCJB DE 6.6 MVA, 43.8/22.8 KV en Pifo, respectivamente.

En marzo de 1989 se realizo un estudio de análisis del Sistema de Potencia de HCJB por parte de Tim Warham, ingeniero visitante de Gran Bretaña, que contiene resultados de simulaciones de flujos de potencia, análisis de fallas y análisis de estabilidad transitoria para rechazo de carga n las unidades hidráulicas de Papallacta.

Como resultado de estudio de Tim Warham se optaron por: nuevas políticas de operación de exportación de potencia a la EEQSA dependiendo de nivel de agua en lotero, cambio de ciertas secciones de la línea de Subtransmisión Papallacta-Pifo para disminuir las pérdidas de potencia, cambios del nivel d ajuste de los relés de sobre velocidad y los gobernadores de velocidad de las unidades hidráulicas.

El presente trabajo tiene como finalidad: primero, afinar las simulaciones de Tim Warham, ya que en su estudio utiliza un modelo de excitación tipo DC1 de la IEEE para las dos unidades hidráulicas, la unidad 2 utiliza un puente de conversores de 6 pulsos no controlados y debe ser modelado con un tipo de excitación AC2 de la IEEE. Considerar más casos de exportación a la EEQSA de mayor potencia y energía, incluir en la simulación todos los tipos de relés que se encuentran en el sistema de potencia de HCJB, estudiar cambios de los parámetros de los reguladores de velocidad y extender el estudio hasta las subestaciones Tumbaco y Cumbaya que son parte del sistema eléctrico Quito. Segundo, realizar un estudio de seccionamiento de carga del sistema de HCJB, al separarse de sistema eléctrico Quito, en el cual se simulan dos tipos de casos: uno, fijando el nivel de ajuste de relé de baja frecuencia en 59.5 Hz (existente) y otro en 59.4 Hz (propuesto).

Finalmente se realizan contrastaciones con las pruebas realizadas por ingenieros de HCJB en agosto de 1995, contrastaciones con los resultados de las simulaciones De Tim Warham y formulaciones de conclusiones y recomendaciones para la operación del sistema en las mejores condiciones de funcionalidad, seguridad y calidad.

Para la realización de las simulaciones se recopila toda la información existente proporcionada por directivos de HCJB y de la Empresa Eléctrica Quito, se los evalúa y contrasta con parámetros típicos obtenidos de artículos de la IEEE y datos de fabricantes de generadores eléctricos y relés de protección.

En las fotografías 1.1.3 y 1.1.4 se observan las dos unidades hidráulicas de HCJB en Papallacta.

Para el desarrollo y evaluación de resultados el autor de esta tesis tuvo que visitar varias veces la central hidroeléctrica de Papallacta y la planta de transmisores de Pifo.

1.2 OBJETIVO

Determinar los efectos de rechazo de carga en las turbinas hidráulicas en Papallacta para diferentes condiciones de demanda, incluyendo las impuestas por el contrato de venta de potencia/energía con la EEQSA, en la subestación de HCJB en Pifo, así como también, las magnitudes de carga a seccionarse en condiciones de pérdida de generación o separación del sistema eléctrico.

1.3 JUSTIFICACIÓN

Debido a la importancia de la difusión radial de HCJB a nivel mundial durante las 24 horas de los 365 días del año, existe la necesidad de mantener las cargas vivas de los transmisores da radio de HCJB frente a cortes de suministro de energía desde la EEQSA o desde Papallacta. Además, los ingresos percibidos por la venta de la energía a la EEQSA justifican la continuidad del servicio y un estudio de tal envergadura, sin descuidar la protección de los generadores contra sobre o baja velocidad.

1.4 ALCANCE

Realizar el análisis de rechazo de carga en las turbinas hidráulicas de la planta hidroeléctrica de Papallacta para determinar las máximas frecuencias permisibles de operación y contrastarlas con los límites de sobre velocidad dadas por los fabricantes.

Realizar el estudio de seccionamiento de carga para diferentes condiciones de demanda, definidas por el contrato de venta de potencia/energía a la EEQSA en Pifo, carga de Baeza, Papallacta, Cuyuja, El chaco y otros. Y los transmisores de radio de HCJB en Pifo (cargas principales del sistema) con lo cual se fijara el nivel de ajuste de relé de baja frecuencia en la planta de Pifo.

Determinar los máximos niveles de potencia a venderse a la EEQSA en Pifo para diferentes condiciones estacionales, dentro de un margen de funcionalidad, seguridad y calidad para los dos sistemas interconectados, los mismos que permitirán mayores ingresos a la Misión HCJB.

1.5 DESARROLLO DE TRABAJO DE TESIS

En el capítulo I se introduce al desarrollo de la presente tesis, presentando objetivo, justificación de realizarlo y alcance.

En el capítulo II se presentan la operación actual del sistema eléctrico de HCJB, la configuración de su red eléctrica, las demandas principales del sistema y una descripción del sistema de protección existente.

En el capítulo III se presenta los resultados de la simulación para el estudio de rechazo de carga, su análisis y contratación con pruebas realizadas para ingenieros de HCJB y con el estudio de Tim Warham.

En el capítulo IV se presentan los resultados de la simulación de seccionamiento de carga, su análisis y recomendaciones para el nivel de ajuste de relé de baja frecuencia en Pifo.

En el capítulo V se presentan las conclusiones y recomendaciones para la operación segura del sistema Eléctrico de HCJB frente a una perturbación de rechazo y seccionamiento de carga.

En los anexos se presentan los resultados de las corridas de la simulación, copias de los manuales de los relés de protección, copia de contrato de venta de energía con la EEQSA, copia de las pruebas realizadas por los ingenieros de HCJB, resultados de las simulaciones de Tim Warham y un esquema ejemplo de la conexión de los relés de protección utilizados.

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