Este artículo técnico explica cómo calcular y dibujar un diagrama unifilar del sistema de alimentación trifásico del sistema de 60 Hz con generadores, motores, transformadores y líneas.
Índice del artículo
- Diagrama de una sola línea
- Procedimiento de calcular y dibujar un diagrama unifilar
- 1. Identificar los símbolos apropiados
- 2. Dibuje el sistema requerido
- Cálculos relacionados
- Método por unidad para calcular y dibujar un diagrama unifilar
- Procedimiento para calcular en 8 pasos el dibujar un diagrama unifilar
- Otros Cálculos relacionados
Diagrama de una sola línea
Los siguientes componentes comprenden una versión simplificada de un sistema de energía, enumerada en orden físico secuencial desde la ubicación del generador hasta la carga:
- Dos generadores eléctricos de vapor, cada uno a 13,2 kV
- Dos transformadores elevadores, 13.2 / 66 kV
- Bus de alta tensión de extremo de envío a 66 kV
- Una larga línea de transmisión a 66 kV.
- Bus final de recepción a 66 kV
- Una segunda línea de transmisión de 66 kV con un bus de derivación central
- Transformador reductor en el bus del extremo receptor, 66/12 kV , que suministra cuatro motores de 12 kV en paralelo y
- Un transformador reductor , 66 / 7.2 kV , fuera del bus de derivación central, que suministra un motor de 7.2 kV
Procedimiento de calcular y dibujar un diagrama unifilar
1. Identificar los símbolos apropiados
Para las redes de energía eléctrica, se muestra una selección apropiada de símbolos gráficos en la Figura 1 (símbolos de energía comunes utilizados en diagramas de una sola línea):
2. Dibuje el sistema requerido
El sistema que a continuación describimos en la Figura 2. Los interruptores de circuito de aceite se agregan en los puntos apropiados para el aislamiento adecuado del equipo.
Cálculos relacionados
Es el procedimiento general utilizar diagramas unifilares para representar sistemas trifásicos . Cuando el análisis se realiza utilizando componentes simétricos, se pueden dibujar diferentes diagramas que representarán los circuitos eléctricos para componentes de secuencia positiva, negativa y cero.
Además, a menudo es necesario identificar la conexión a tierra o si el dispositivo está conectado en estrella o en triángulo.
Este tipo de notación se muestra en la Figura 3.
Método por unidad para calcular y dibujar un diagrama unifilar
Para el sistema que se muestra en la Figura 4, dibuje el diagrama del circuito eléctrico o de reactancia , con todas las reactancias marcadas en valores por unidad (pu), y encuentre el voltaje del terminal del generador asumiendo que ambos motores funcionan a 12 kV, carga de tres cuartos y unidad Factor de potencia.
| Generador | Transformadores (cada uno) | Motor A | Motor B | Línea de transmisión |
| 13.8kV | 25,000 kVA | 15,000 kVA | 10,000 kVA | – |
| 25,000 kVA trifásico | 13,2 / 69 kV | 13.0 kV | 13.0 kV | – |
| X ”= 15 por ciento | X L = 15 por ciento | X ”= 15 por ciento | X ”= 15 por ciento | X = 65 Ω |
Procedimiento para calcular en 8 pasos el dibujar un diagrama unifilar
1. Establecer voltaje base a través del sistema
Al observar la magnitud de los componentes en el sistema, se elige un valor base de potencia aparente S. Debe ser de la magnitud general de los componentes, y la elección es arbitraria. En este problema, se eligen 25,000 kVA como base S , y simultáneamente, en el extremo del generador, se seleccionan 13.8 kV como voltaje base V base .
El voltaje base de la línea de transmisión se determina por la relación de espiras del transformador de conexión:
(13.8 kV) (69 kV / 13.2 kV) = 72.136 kV
La tensión base de los motores también se determina pero con el valor de 72.136 kV, por lo tanto:
(72.136 kV) (13.2 kV / 69 kV) = 13.8 kV
El valor base S seleccionado permanece constante en todo el sistema, pero el voltaje base es 13.8 kV en el generador y en los motores, y 72.136 kV en la línea de transmisión .
2. Calcular la reactancia del generador
No es necesario ningún cálculo para corregir el valor de la reactancia del generador porque se da como 0.15 pu (15 por ciento) , basado en 25,000 kVA y 13.8 kV . Si se usara una base S diferente en este problema, entonces sería necesaria una corrección como se muestra para la línea de transmisión, motores eléctricos y transformadores de potencia.
3. Calcular la reactancia del transformador
Es necesario hacer una corrección cuando se usa la reactancia de la placa de identificación del transformador porque la operación calculada es a un voltaje diferente, 13.8 kV / 72.136 kV en lugar de 13.2 kV / 69 kV.Use la ecuación para la corrección: reactancia por unidad:
(placa de identificación por unidad de reactancia) (base kVA / placa de identificación kVA) (placa de identificación kV / base kV) 2 =
(0.11) (25,000 / 25,000) (13.2 / 13.8) 2 = 0.101 pu .
Esto se aplica a cada transformador.
4. Calcule la reactancia de la línea de transmisión
Usa la ecuación:
- X por unidad = (reactancia de ohmios) (base kVA) / (1000) (base kV) 2 =
- X por unidad = (65) (25,000) / (1000) (72.1) 2 = 0.313 pu
5. Calcular la reactancia de los motores
Deben realizarse correcciones en las clasificaciones de la placa de identificación de ambos motores debido a las diferencias de clasificaciones en kVA y kV en comparación con las seleccionadas para los cálculos en este problema. Use la ecuación de corrección del Paso 3, arriba.Para el motor A:
X ” A = (0.15 pu) (25,000 kVA / 15,000 kVA) (13.0 kV / 13.8 kV) 2 = 0.222 pu
Para el motor B:
X ” B = (0.15 pu) (25,000 kVA / 10,000 kVA) (13.0 kV / 13.8 kV) 2 = 0.333 pu
6. Dibuja el diagrama de reactancia
El diagrama de reactancia completo se muestra en la Figura 5:
7. Calcular las condiciones de funcionamiento de los motores.
Si los motores funcionan a 12 kV, esto representa 12 kV / 13.8 kV = 0.87 por unidad de voltaje . En el factor de potencia unitario, la carga se da como tres cuartos o 0.75 pu
Por lo tanto, expresado en unidades, la corriente combinada del motor se obtiene mediante la ecuación:
I por unidad = potencia por unidad / voltaje por unidad = 0,75 / 0,87 = 0,862 ∠0 ° pu
8. Calcule el voltaje del terminal del generador
El voltaje en los terminales del generador es:
- V G = V motor + caída de tensión a través de transformadores y línea de transmisión
- V G = 0.87 ∠ 0 ° + 0.862 ∠ 0 ° (j0.101 + j0.313 + j0.101)
- V G = 0.87 + j0.444 = 0.977 ∠27.03 ° pu
Para obtener el voltaje real, multiplique el voltaje por unidad por el voltaje base en el generador. Así,
- V G = (0.977 ∠ 27.03 °) (13.8 kV) = 13.48 ∠27.03 ° kV
Otros Cálculos relacionados
En la solución de estos problemas, la selección de la tensión base y la potencia aparente son arbitrarias. Sin embargo, el voltaje base en cada sección del circuito debe estar relacionado de acuerdo con las relaciones de transformación del transformador .
La impedancia base se puede calcular a partir de la ecuación:
Z base = (base kV) 2 (1000) / (base kVA) .
Para la sección de línea de transmisión en este problema, Z base = (72.136) 2 (1000) / (25,000) = 208.1
Por lo tanto, la reactancia por unidad de la línea de transmisión es igual a (ohmios reales) / (ohmios base) = 65 / 208.1 = 0.313 pu
Pequeño paseo a la sala de control de la subestación 66kv
Articulo de Referencia // Manual de el. cálculos de potencia por H. Wayne Beaty