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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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