ATP'1-V

Curso de actualizacin y formacin profesional: ATP2001-1Representacin de reactores y transformadores (introduccin).Representacin de reactores y transformadores (introduccin).

FUNINDES-USB-UTN ATP2001 - TemaV - pgina- 1

Universidad Simn BolvarUniversidad Simn BolvarCaracas Caracas -- VenezuelaVenezuela

Universidad Tecnolgica NacionalUniversidad Tecnolgica NacionalFacultad Regional Santa FeFacultad Regional Santa Fe

FUNINDES FUNINDES --USBUSB

ATP1-V - N 1

Curso de actualizacin y formacin profesional: ATP2001Curso de actualizacin y formacin profesional: ATP2001--11

IntroducciIntroduccin al uso del programa ATP/ EMTP en la n al uso del programa ATP/ EMTP en la simulacisimulacin de sistemas eln de sistemas elctricos de potencia e ctricos de potencia e

industrialesindustriales

GISEPGISEP--UTNUTNGrupo de investigacin en sistemasGrupo de investigacin en sistemas

elctricos de potenciaelctricos de potencia

SIEPSIEP--CTECTE--USBUSBGrupo de investigacin en sistemasGrupo de investigacin en sistemas

industriales de electrnica de potenciaindustriales de electrnica de potencia

y Dpto. de Conversin y Transporte de Energay Dpto. de Conversin y Transporte de Energa

0 2 4 6 8 1 12 14

-

-

-

t




ATP1-V - N 2




RRepresentacinepresentacinde reactores y de reactores y transformadorestransformadoreslineales y no lineales lineales y no lineales

(introduccin)(introduccin)..



ATP1-V - N 3FUNINDES-USB-UTN: Introduccin al uso del programa ATP/ EMTP en la simulacin

de sistemas elctricos de potencia e industriales ATP20011, Marzo 2001

TemarioTemario

l Elementos R-L con acoplamientos mutuosl Transformador de potencia

transformador monofsico lineal y con saturacin

inductancia no-lineal (histresis magntica)

transformador monofsico con representacin de la

histresis

transformador trifsico lineal, con saturacin e

histresis



L11R11BUS1 BUS2

R12 L12R13 L13

rama 1

rama 2

rama 3

Esquema para un caso de tres ramas

Elementos RElementos R--L con acoplamientos mutuosL con acoplamientos mutuos





l ITYPE (1 - 2) cdigo de identificacin del elemento:

51 primera rama.

52 segunda rama.

53 tercera rama.

.......

90 la cuadragsima rama y ltima admisible.

l BUS1, BUS2 (3-8, 9-14) formato A6: nombre de los nodos extremos.

l BUS4, BUS5 (15-20, 21-26) formato A6: nombre de los nodos extremos de alguna otra rama usada como referencia (para no repetir los valores se pueden usan RAMAS de REFERENCIA).




R11, L11 (wL11) (27-32, 33-44) formato E10.0: elementos propios de la 1ra rama.

R21, L21 (wL21) (27-32, 33-44) formato E10.0: elementos mutuos entre la 1ra y 2da rama.

R22, L22 (wL22) (45-50, 51-62) formato E10.0: elementos propios de la 2da rama.






Modelo de transformador de potenciaModelo de transformador de potenciaModelo lineal y con curva de saturacinModelo lineal y con curva de saturacin

l Se representa mediante su circuito equivalente clsico, mediante una caracterstica de saturacin:

L1R1BUS11 BUSTOP L2R2 BUS12N1 : N2

BUS21 BUS22TRANSFORMADOR IDEAL

DevanadoNo. 1

PRMARIO

DevanadoNo. 2

SECUNDARIO

Rmagi

y



Modelo del transformador (STC)Modelo del transformador (STC)Declaracin TRANSFORMER y entrada de datos Declaracin TRANSFORMER y entrada de datos

TRANSFORMER (3-14) (declaracin especial).

BUSREF (15-20) nombre del TRX de referencia.

ISTEADY (27-32) corriente de magnetizacin correspondiente al punto de trabajo en rgimen estacionario (amprespico).

YYSTEADY (33-38) flujo de magnetizacin correspondiente al punto de trabajo en rgimen permanente ( Vs pico).

BUSTOP (39-44) nombre del nodo interno al que se conecta la rama magnetizante.

RMAG (45-50) resistencia de la rama de magnetizacin, en W. Si este valor es 0 significa resistencia infinita.





Modelo del transformador (STC) (TRX)Modelo del transformador (STC) (TRX)Declaracin TRANSFORMER y entrada de datosDeclaracin TRANSFORMER y entrada de datos

IOUTMG (80) parmetro que indica que magnitud relacionada con la rama magnetizantese guardar en las salidas (*.LIS y *.PL4):

1 o 2 valores de corriente o tensin respectivamente

3 se guardarn los valores de las dos anteriores.

(i-yy)pico (1-16,17-32) corriente y flujo (amperios y Vs pico).

Se indican en una tabla, tantos como puntos i-y existan, el punto i=0, y=0 se asume internamente.

La tabla de valores de (i-y)pico puede obtenerse a partir de otra (i-v)rms, mediante la rutina auxiliar SATURA.

9999(13-16) indica la finalizacin de los registros de (i- y)pico.



Modelo del transformador (TRX)Modelo del transformador (TRX)Entrada de datos: datos y parmetrosEntrada de datos: datos y parmetros

l Registro de devanados (tantos como pares de ellos existan): K (1-2)nmero de identificacin del devanado. BUS1K, BUS2K (3-8,9-14) nombre de los nodos extremos del

devanado K-simo. RK (27-32)resistencia del devanado K-simo. VOLTS (NK) (39-44) tensin nominal, en KV, nmero de

espiras del devanado K-simo.l LK (wwLK) (33-38) inductancia de dispersin del devanado K-

simo, en mH si XOPT=0 u WW si XOPT = ww > 0 No puede ser cero excepto para K = 1 si R10 IOUT (80) indicador de salida: si IOUT= 0 corriente del

devanado (solo permitiendo para el primer devanado K = 1).





Modelo del transformador (TRX)Modelo del transformador (TRX)Requerimientos de conectividadRequerimientos de conectividad

l Un ejemplo de un error de conectividad muy comn es la conexin de un transformador en tringulo sin carga. Esto se soluciona adicionndole capacitoresentre sus vrtices y tierra, asimilndolos como capacidades parsitas de sus devanados (un valor de 0.003 mmF resulta aceptable)



l Se debe poder pasar desde cualquier punto de una red a cualquier nodo de otra red a travs de ramas de impedancia finita.

l Debe haber un camino, a travs de impedancias finitas desde cualquier nodo de la red a tierra.

l Los elementos no linealesy variables en el tiempose ignoran cuando se hace la verificacin de conectividad

R(t)

Problema !!!

Recordatorio: requerimientos de conectividad en el Recordatorio: requerimientos de conectividad en el ATP/EMTPATP/EMTP

R(t)

solucin





PICO RMS BASE BASE

PICO RMS BASE BASE

I 2I (pu)S (MVA) 1000 V (kV) A

V (pu)V (kV) 1000 2 f (Hz) V s

=

l = p

l Permite obtener la tabla de valores (i-yy)pico a partir de la tabla (i-v)rms, con la finalidad de representar inductores no lineales.

l Utiliza interpolacin lineal entre los puntos y una aproximacin finita diferencial para una excitacin sinusoidal. La histresis es ignorada.

l La tabla de valores de salida (i-yy)pico se obtiene mediante la subrutina SATURA con las siguientes ecuaciones (internas del EMTP):


Subrutina Auxiliar SATURASubrutina Auxiliar SATURA



l Las especificaciones de parmetros se ingresan en la tarjeta 4:

FREQ (1-8) frecuencia en Hz de la fuente de voltaje sinusoidal.

VBASE (9-16) voltaje base monofsico en kV.

SBASE (17-24) potencia base monofsica en MVA.

KTHIRD (33-40) parmetro que controla el tipo de salida: 0 salida del primer cuadrante nicamente. 1 salida del primer cuadrante y tercer cuadrante.

l Los datos de la curva (i-v)rms se ingresan en la tarjeta 5:

IRMS (1-16) corrientes rms en por unidad.

VRMS (17-32) voltajes rmsen por unidad.


Subrutina Auxiliar SATURASubrutina Auxiliar SATURA






Inductancia noInductancia no--lineal con histresis (lineal con histresis (pseudopseudoinductancia noinductancia no--lineal)lineal)

l Elemento 96 del ATP. Sus datos se obtienen a partir de la subrutina auxiliar HYSDAT.

H

B Elemento 96del ATP inductancia

no-linealcon caracterstica

de histresis




Subrutina auxiliar HYSDATSubrutina auxiliar HYSDAT

l Permite obtener la curva de histresis a partir de un punto de la curva de saturacin corriente - flujo.

l Las especificaciones para la forma de la curva se ingresan en latarjeta 4:

ITYPE (1-8) especifica el tipo de material magntico del inductor 1 material ARMCO Mh.

LEVEL (9-16) especifica el nmero de puntos a representar mediante el lazo de histresis:

1 representacin en 4 a 5 puntos. 2 representacin en 10 puntos. 3 representacin en 15 puntos. 4 representacin en 20 a 25 puntos.





l El denominado punto de saturacin positivo, se ingresa en la tarjeta 5:

CURSAT (1-16) corriente en ampresdel punto de saturacin positiva.

FLXSAT (17-32) flujo magntico, en Vs del punto de saturacin positivo.

l Este par de valores representa el punto del primer cuadrante de la curva que pertenece a los dos sentidos del lazo de histresis. A partir de esta coordenada, la corriente instantnea cambia bruscamente ante pequeas variaciones de enlaces de flujo.





Punto de Saturacin Positivo

i

yy

l Punto de saturacin positivo en el lazo de histresis.







l Tienen un circuito magntico no lineal que relaciona la fuerza magneto-motriz con el flujo.

l En presencia de una tensin senoidal de excitacin, el flujo ser tambin senoidal. Ley de Faraday: e(t) = dyy/dt

l La rama magnetizantedel TRX se puede representar mediante la pseudo inductancia no-lineal, elemento 96 del ATP.

l Como la relacin entre el flujo y la corriente de excitacin no es lineal, la corriente tiene armnicas. Cuando el transformador est en carga el fenmeno es prcticamente despreciable.


Aplicaciones y VentajasAplicaciones y Ventajas



Modelo del transformador (TRX)Modelo del transformador (TRX)Curva de histresis y corriente de excitacin de un Curva de histresis y corriente de excitacin de un

transformador de potenciatransformador de potencia

t

im

H

B

Elemento 96 del ATP inductancia no-lineal





i

y

L1R1BUS11 BUSTOPL2R2 BUS12

N1 : N2

BUS21 BUS22

DevanadoNo. 1

DevanadoNo. 2

Rmag

reactor no lineal (elemento 96 del ATP)

transformador ideal

TRANSFORMER

Modelo de transformador de potenciaModelo de transformador de potenciaModelo con histresis magnticaModelo con histresis magntica



Casos de estudio: reactores y transformadoresCasos de estudio: reactores y transformadores

l Archivo de datos: SATURA.dat

Uso de la subrutina auxiliar SATURA

l Archivo de datos: TR001.dat

TRX monofsico lineal, con carga lineal, caso base

TRX monofsico con saturacin y carga lineal

l Archivo de datos: HYSDAT.dat

Uso de la subrutina auxiliar HYSDAT

l Archivo de datos: REAC.dat

Pseudoinductancia no lineal (HYSDAT)





Reactores y transformadoresReactores y transformadoresResumen de los casos en estudio (continuacin)Resumen de los casos en estudio (continuacin)


TRX monofsico con histresis magntica y carga lineal.

TRX trifsico con histresis y carga lineal (ver lazo y-im)


TRX monofsico con histresis magntica y fuente de tensin distorsionada, con alto contenido de 5ta armnica (ver lazo y-im)


Sistema elctrico formado por alimentacin, transformador trifsico en conexin Y-D con carga armnica modelada mediante fuentes de corrientes armnicas.



Sistema simulado en el ATP:Sistema simulado en el ATP:Parmetros del caso baseParmetros del caso base

~~Y- Y

13.8 kV 0.48 kV300 kVA

l Sn = 300 kVAl 13,8 kV / 480 Vl Zcc = 6,63 %l Po = 1,5 %l X/R = 5

PARMETROS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE

r1 = r2 = 0.0065 pux1 = x2 = 0.0325 pu

rmag= 250 pu





Archivo de datos:TR001.Archivo de datos:TR001.datdatTransformador monofsico con saturacin Transformador monofsico con saturacin

TRX1pr TR1TOP

~~

TRX1se

CARGA 1

Devanadosdel transformador

medicin



Archivo de datos: TR002.Archivo de datos: TR002.datdat-- Transformador monofsico con histresis magntica Transformador monofsico con histresis magntica

-- Transformador trifsico con histresis magntica Transformador trifsico con histresis magntica

TRX1pr TR1TOP

~~

TRX1se

CARGA1


medicin

i

y

medicin

ImagT1





Archivo de datos: TR003.Archivo de datos: TR003.datdatTransformador monofsico alimentado con una Transformador monofsico alimentado con una

tensin distorsionada con 5tensin distorsionada con 5ta.ta.armnica armnica

TRX1pr TR1TOP

~~

TRX1se

CARGA1


medicin

i

y

medicin

ImagT1

60 Hz300 Hz

Fuente con 5ta

armnica



Archivo de datos: TR004.Archivo de datos: TR004.datdat(Fase a)(Fase a)Transformador trifsico (YTransformador trifsico (Y--DDDD)) operando con carga no operando con carga no

lineallineal

TRX2apr TR2aTOP

~

TRX2ase


i

y

medicinImagaT2

Fuentes de corriente

de distintasfrecuencias

50 % Carga lineal

50 % Carga no lineal

ImSUMACONEXIN D

Fase a





Archivo de datos: REAC.Archivo de datos: REAC.datdatReactor monofsico simuladoReactor monofsico simuladocon el dispositivo 96 del ATPcon el dispositivo 96 del ATP

~ iy

VFTE

VREA

Rmag

Rfou




ATP1-V - N 30




Fin del temario correspondiente aFin del temario correspondiente aCurso ATPCurso ATP--20011 20011 -- Tema VTema V

Representacin de reactores y transformadores lineales y no Representacin de reactores y transformadores lineales y no lineales (introduccin).lineales (introduccin).

Alternative Transient ProgramAlternative Transient Program/ / ElectroMagnetic Transients ProgramElectroMagnetic Transients Program

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