Determinacion Curvas de Cargabilidad
Determinacion Curvas de Cargabilidad
Determinacion Curvas de Cargabilidad
San Carlos
Tutores:
Clara Rosa Rojo Ceballos
Carlos Alberto Serna Machado
Dedicatoria
A mis padres:
A mi hermano:
A mi novia:
A mis tutores:
A mis compaeros:
A Dios:
Por todo
Introduccin
Dado el requerimiento comprendido en el cuarto prrafo de la pgina 4 del
acuerdo CON No. 639 (Consejo Nacional de Operacin) cita que: Los agentes
generadores de plantas despachadas centralmente deben reportar al CND la
curva de carga con las restricciones de cada unidad y la caracterstica de cada
uno de los limitadores en un plano PQ, para tensin nominal en bornes del
generador, se crea la necesidad de validar y actualizar dicha curva para los
generadores de la central Hidroelctrica San Carlos.
Para realizar el proceso de validacin y actualizacin de las curvas se plantea
hacer un programa en el software MatLab, en el cual se introducen los datos
necesarios para realizar dicha curva. En el desarrollo de este trabajo, primero se
hace un estudio de los temas que comprende el desarrollo de la curva de carga,
cuales son los lmites y la forma en que se han recreado estas curvas
anteriormente para los distintos tipos de generadores.
Adems se realiza un estudio de los fundamentos tericos de los tipos de
generadores y como se modelan estos para determinar los parmetros necesarios
para obtener las curvas de carga. Tambin se explica que es una curva de
cargabilidad y se da una explicacin de cmo se hallan cada uno de los lmites en
los dos tipos de generadores contemplados en este trabajo. Esta metodologa es
la implementada en el desarrollo del programa Curvas que se encarga de dibujar
la curva de cargabilidad en valores reales o en p.u. para mquinas de rotor
cilndrico y de polos salientes.
Luego se realizan los clculos de los parmetros para cada mquina de la central
Hidroelctrica San Carlos con la metodologa que se describe en los prrafos
anteriores y se trazan las curvas de cargabilidad para cada mquina las cuales se
comparan con la curva que se tiene actualmente para todas en general.
Tabla de contenido
Dedicatoria.......................................................................................................................... 2
Introduccin......................................................................................................................... 3
Tabla de contenido.............................................................................................................. 4
Tabla de ilustraciones.......................................................................................................... 6
Captulo 1. Estado del arte................................................................................................10
Determinacin de curvas de cargabilidad para maquinas sincrnicas...................11
Captulo 2. Marco terico..................................................................................................19
1.
Maquina sncrona.................................................................................................19
1.1
Estator............................................................................................... 19
1.2
Rotor.................................................................................................. 20
2.
3.
4.
5.2
Lnea de entrehierro............................................................................26
5.3
Curva de cortocircuito........................................................................26
5.4
5.5
2.
3.
2.2
2.3
2.4
2.5
3.2
3.3
3.4
4.
3.5
3.6
Validacin de resultados......................................................................................36
4.1
4.2
Maquina sncrona de polos lisos de Tesis Determinacin terica y
experimental de la capacidad de potencia reactiva de generadores sncronos.38
4.3
Maquina sncrona de polos salientes de Tesis Determinacin terica y
experimental de la capacidad de potencia reactiva de generadores sncronos.39
5.
Manual de Usuario................................................................................................41
Calculo de parmetros.........................................................................................44
2.
3.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
Anlisis de resultados..........................................................................................79
Conclusiones..................................................................................................................... 80
Referencias....................................................................................................................... 82
Anexo 1. Informe de la central...........................................................................................84
1.
Conformacin de la central..................................................................................84
2.
Embalse............................................................................................. 84
2.2.
Torres de captacin............................................................................ 85
2.3.
Tneles de conduccin.......................................................................86
2.4.
Almenaras.......................................................................................... 86
2.5.
Vlvulas............................................................................................. 86
2.6.
Distribuidores (Caracol)......................................................................87
2.7.
Turbinas............................................................................................. 89
5
3.
2.8.
Generadores....................................................................................... 89
2.9.
Interruptores de potencia....................................................................92
2.10.
Transformadores de potencia...........................................................93
2.11.
Cables de potencia..........................................................................94
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
Plantas Disel..................................................................................... 97
3.6.
Compresores de aire...........................................................................97
3.7.
Puente-gra........................................................................................ 97
3.8.
3.9.
Bomba de aceite................................................................................. 98
3.10.
Cojinetes......................................................................................... 99
3.11.
3.12.
Tabla de ilustraciones
Ilustracin 1 Diagrama fundamental de un generador sncrono. Fuente: (Szwander, 1944)
.......................................................................................................................................... 11
Ilustracin 2 Mtodo para determinar limite practico de estabilidad. Fuente: (Szwander,
1944)................................................................................................................................. 12
Ilustracin 3. Grfico de la curva de carga basado en el diagrama fasorial. Fuente:
(Szwander, 1944)..............................................................................................................12
Ilustracin 4. Curva de cargabilidad tpica en un generador sncrono. Fuente (Nilsson &
Mercurio, 1994)................................................................................................................. 13
Ilustracin 5. Curvas de cargabilidad para generadores de diferentes turbinas. Fuente
(Elsamahy, Gokaraju, & Faried, 2010)...............................................................................14
Ilustracin 6. Curva de Cargabilidad. Fuente: (ABB, 2011)...............................................15
Ilustracin 7. Curva de cargabilidad. Fuente: (ABB, 2008)................................................15
Ilustracin 8. Curva de cargabilidad generador sncrono de polos salientes. Fuente: (ABB,
2011)................................................................................................................................. 16
Ilustracin 9. Ventana principal del programa para graficar cartas de Operacin. Fuente:
(Barrera Naranjo, 2013)....................................................................................................17
Ilustracin 10. Estator generador central San Carlos. Fuente (ISAGEN, 2014).................19
Ilustracin 11. Maquina sncrona de polos salientes y polos lisos. Fuente (Laloux, 2001).20
Ilustracin 12.Circuito equivalente por fase que muestra la fem inducida en el devanado
de armadura debida a la reaccin de armadura. Fuente (Guru & Hiziroglu, 2006)............20
Ilustracin 13. Representacin de circuito equivalente de un generador sncrono de polos
salientes. Fuete (Guru & Hiziroglu, 2006)..........................................................................22
Ilustracin 14. Estudio de la estabilidad esttica de un generador sncrono en red de
potencia infinita. Fuente (Rodrguez Pozueta)...................................................................24
Ilustracin 15. Determinacin de reactancia de Poti er. Fuente: (Electric Machinery
Committee, 2010).............................................................................................................. 25
Ilustracin 16. Lmite de corriente mxima de armadura. Fuente Elaboracin propia.......28
Ilustracin 17. Lmite de potencia mxima. Fuente Elaboracin propia.............................29
Ilustracin 18. Lmite de mxima corriente de excitacin. Fuente elaboracin propia.......30
Ilustracin 19. Curva de cargabilidad con lmites de estabilidad terico y prctico. Fuete
elaboracin propia............................................................................................................. 31
Ilustracin 20. Curva de cargabilidad con lmite de cavitacin..........................................32
Ilustracin 21.Limite de estabilidad terico para distintos valores de corriente de campo.
Fuente (Barrera Naranjo, 2013)........................................................................................33
Ilustracin 22. Curva de cargabilidad para generador de polos salientes. Fuente
elaboracin propia.............................................................................................................34
Ilustracin 23. Curva de capabilidad de una unidad de la central hidroelctrica Hunico.
Fuente: (Huatuco, Arons, & Casas, 2007).......................................................................36
Ilustracin 24. Curva de cargabilidad Hutaco. Fuente: Elaboracin propia........................36
Ilustracin 25. Generador de polos lisos. Fuente: (Barrera Naranjo, 2013).......................37
Ilustracin 26. Curva de cargabilidad generador polos lisos. Fuente elaboracin propia.. 38
Ilustracin 27. Generador de polos lisos. Fuente: (Barrera Naranjo, 2013).......................39
7
Ilustracin 28. Curva de cargabilidad generador polos salientes. Fuente elaboracin propia
.......................................................................................................................................... 39
Ilustracin 29. Interfaz grfica programa "Curvas". Fuente: Elaboracin Propia...............40
Ilustracin 30. Partes del software. Fuente: Elaboracin propia........................................41
Ilustracin 31. Valores de lmite de temperatura en cabezales. Fuente: Elaboracin Propia
.......................................................................................................................................... 42
Ilustracin 32. Curva de cortocircuito unidad 1. Fuente: elaboracin propia......................44
Ilustracin 33. Curva de cortocircuito unidad 2. Fuente: elaboracin propia......................44
Ilustracin 34. Curva de cortocircuito unidad 3. Fuente: elaboracin propia......................45
Ilustracin 35. Curva de cortocircuito unidad 4. Fuente: elaboracin propia......................46
Ilustracin 36. Curva de cortocircuito unidad 5. Fuente: elaboracin propia......................46
Ilustracin 37. Curva de cortocircuito unidad 6. Fuente: elaboracin propia......................47
Ilustracin 38. Curva de cortocircuito unidad 7. Fuente: elaboracin propia......................48
Ilustracin 39. Curva de cortocircuito unidad 8. Fuente: elaboracin propia......................48
Ilustracin 40. Curva de vaco y entrehierro unidad 1. Fuente: elaboracin propia...........49
Ilustracin 41. Curva de vaco y entrehierro unidad 2. Fuente: elaboracin propia...........50
Ilustracin 42. . Curva de vaco y entrehierro unidad 3. Fuente: elaboracin propia.........51
Ilustracin 43. Curva de vaco y entrehierro unidad 4. Fuente: elaboracin propia...........52
Ilustracin 44. Curva de vaco y entrehierro unidad 5. Fuente: elaboracin propia...........53
Ilustracin 45. Curva de vaco y entrehierro unidad 6. Fuente: elaboracin propia...........54
Ilustracin 46. Curva de vaco y entrehierro unidad 7. Fuente: elaboracin propia...........55
Ilustracin 47. Curva de vaco y entrehierro unidad 8. Fuente: elaboracin propia...........56
Ilustracin 48. Curva de cargabilidad segn datos del fabricante en p.u. Fuente:
elaboracin propia con programa Curvas.......................................................................59
Ilustracin 49. Curva de cargabilidad segn datos del fabricante en valores reales. Fuente:
elaboracin propia con programa Curvas.......................................................................60
Ilustracin 50. Curva de cargabilidad unidad 1 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 61
Ilustracin 51. Curva de cargabilidad unidad 1 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................62
Ilustracin 52. Curva de cargabilidad unidad 2 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 63
Ilustracin 53. Curva de cargabilidad unidad 2 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................64
Ilustracin 54. Curva de cargabilidad unidad 3 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 65
Ilustracin 55. Curva de cargabilidad unidad 3 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................66
Ilustracin 56. Curva de cargabilidad unidad 4 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 67
Ilustracin 57. Curva de cargabilidad unidad 4 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................68
Ilustracin 58. Curva de cargabilidad unidad 5 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 69
8
Ilustracin 59. Curva de cargabilidad unidad 5 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................70
Ilustracin 60. Curva de cargabilidad unidad 6 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 71
Ilustracin 61. Curva de cargabilidad unidad 6 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................72
Ilustracin 62. Curva de cargabilidad unidad 7 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 73
Ilustracin 63. Curva de cargabilidad unidad 7 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................74
Ilustracin 64. Curva de cargabilidad unidad 8 en p.u. Fuente: elaboracin propia con
programa Curvas............................................................................................................ 75
Ilustracin 65. Curva de cargabilidad unidad 8 valores reales. Fuente: elaboracin propia
con programa Curvas.....................................................................................................76
Ilustracin 66. Organizacin de la central Hidroelctrica San Carlos. Fuente: (ISAGEN,
2014)................................................................................................................................. 83
Ilustracin 67. Embalse Punchina. Tomado de
http://www.scielo.org.co/img/revistas/eia/n14/n14a08fig1.gif.............................................84
Ilustracin 68.Torres de captacin. Elaboracin propia.....................................................85
Ilustracin 69. Vlvula esfrica. Elaboracin propia..........................................................86
Ilustracin 70. Canjilones de turbina e inyectores. Elaboracin propia..............................87
Ilustracin 71. Sistema de regulador de velocidad. Elaboracin propia.............................87
Ilustracin 72. Turbina pelton Central Hidroelctrica San Carlos. Fuente: Elaboracin
propia................................................................................................................................ 88
Ilustracin 73. Devanado de armadura maquina San Carlos. Fuente: (ISAGEN, 2014)....90
Ilustracin 74. Rotor maquina San Carlos. Fuente: (ISAGEN, 2014)................................91
Ilustracin 75. Interruptores monopolares de maquina San Carlos. Fuente: elaboracin
propia................................................................................................................................ 92
Ilustracin 76. Transformador de potencia San Carlos. Fuente: Elaboracin propia.........93
Ilustracin 77. Cables de potencia San Carlos. Fuente: Elaboracin propia.....................93
Ilustracin 78. Subestacin principal San Carlos. Fuente: Elaboracin propia..................94
Ilustracin 79. Banco de bateras San Carlos. Fuente: Elaboracin propia.......................95
Ilustracin 80. Compresores de aire San Carlos. Fuente: Elaboracin propia...................96
Ilustracin 81. Intercambiador de calor San Carlos. Fuente:Elaboracin propia...............97
Ilustracin 82. Ductos de conduccin de aire para cabinas de transformacin. Fuente
Elaboracin propia............................................................................................................97
Ilustracin 83. Bomba de aceite cojinete inferior. Fuente: Elaboracin propia...................98
Ilustracin 84. parte superior de maquina San Carlos. Fuente: Elaboracin propia..........99
Ilustracin 85. Tnel de cables y funicular San Carlos. Fuente: Elaboracin propia..........99
Ilustracin 86.Inicio programa curvas de cargabilidad con Excel. Fuente elaboracin
propia.............................................................................................................................. 101
Ilustracin 87. Interfaz para clculo de curva de cargabilidad con Excel de maquina con
polos salientes. Fuete elaboracin propia.......................................................................102
Ilustracin 88.Interfaz para clculo de curva de cargabilidad con Excel de maquina con
polos lisos. Fuete elaboracin propia..............................................................................103
Ilustracin 89. Ejemplo curva de cargabilidad. Fuente: Elaboracin propia.....................104
10
12
13
14
15
16
17
18
120f
p
(1)
Donde:
Ns
f
19
Ilustracin 10. Estator generador central San Carlos. Fuente (ISAGEN, 2014)
1.2 Rotor.
El rotor segn su construccin puede ser de 2 tipos, cilndricos y de polos
salientes. Este se hace girar por medio de una fuente de energa mecnica
externa a velocidad sncrona y se compone del mismo nmero de polos que el
estator los cuales se forman de un devanado por el cual circula corriente continua
para producir un flujo constante.
2. Generador sncrono de polos lisos.
Los generadores de polos lisos se caracterizan porque sus rotores son uniformes
y tienen una variacin de reluctancia en el entrehierro despreciable (ver ilustracin
11). Para contemplar un modelo de un generador sncrono de polos lisos se deben
tener en cuenta ciertos aspectos como la cada de tensin en el devanado de la
armadura y la disminucin de flujo en esta misma por efecto de reaccin de
armadura.
20
Ilustracin 11. Maquina sncrona de polos salientes y polos lisos. Fuente (Laloux,
2001)
Cada de tensin en el devanado de armadura: se tienen en cuenta dos
parmetros que son la resistencia de la armadura R a y la reactancia de dispersin
de armadura Xa, a travs de estos pasa la corriente de armadura Ia genera una
cada de tensin en las terminales del generador.
Reaccin de armadura: dado que en el estator se produce una corriente, esta
genera un flujo que interacta con el flujo producido por los polos del rotor y hace
que el flujo efectivo del generador cambie. A esta interaccin se le conoce como
reaccin de armadura (Ear).
~
E ar= j X m
(2)
21
(3)
X s=X m + X a
~ ~ ~
E a=V a + I a ( Ra + j X s )
(4)
(5)
Donde:
Ear es la fem inducida por reaccin de armadura
Xm es la reactancia de magnetizacin
Xa es la reactancia de dispersin
Ra es la resistencia en el devanado de armadura
Ee es la suma de Ea y Ear
Ea es la fem inducida en el devanado de armadura
Va es el voltaje en bornes de generador
Ia es la corriente en el devanado de armadura
La potencia entregada por una maquina sncrona depende de la potencia
suministrada por el rotor la cual es directamente proporcional al torque aplicado al
mismo.
P = s T s
(6)
Donde:
22
P=
(7)
3 V a Ea
sin
Xs
(8)
2
3 V a Ea
3Va
Q=
cos
Xs
Xs
(9)
Donde:
P es la potencia real en [W]
Q es la potencia compleja en [VAR]
es el ngulo de potencia entre Ea y Va
3. Generador sncrono de polos salientes.
A diferencia del generador de polos lisos, dado el espacio entre los polos se puede
evidenciar que por la forma del rotor se presentan variaciones de reluctancia lo
cual hace que el modelo del generador cambie obteniendo dos reacciones
diferentes, representadas por la reactancia de eje directo X d correspondiendo al
eje polar y la reactancia de eje de cuadratura X q correspondiendo al intermedio
entre polos. En consecuencia de este fenmeno la corriente tambin se divide en
dos componentes Id e Iq siendo las componentes de la corriente en el eje directo y
de cuadratura.
Por lo tanto la tensin generada en la armadura la f.e.m. por fase E a, las f.e.m. por
el efecto de componentes de corriente I d e Iq y la cada de tensin por resistencia
de armadura (ver ecuacin 10). En la ilustracin 13 se muestra el modelo de un
generador de polos salientes.
23
(10)
(12)
~ ~ ~
I a = Id + I q
(13)
Donde:
Ed es la fem inducida por la reactancia Xd
Eq es la fem inducida por la reactancia Xq
Xd es la reactancia de eje directo
Xq es la reactancia de eje de cuadratura
Ra es la resistencia en el devanado de armadura
Ea es la fem inducida en el devanado de armadura
Va es el voltaje en bornes de generador
Ia es la corriente en el devanado de armadura
Id es la corriente provocada por la reactancia X d
Iq es la corriente provocada por la reactancia X q
24
(14)
(15)
3 V a Ea
3 V a ( X d X q )
P=
sin +
sin( 2 )
Xd
2 Xd Xq
(16)
Donde:
P es la potencia real en [W].
Q es la potencia compleja en [VAR]
es el ngulo de potencia entre Ea y Va
4. Estabilidad de la maquina sncrona.
Teniendo en cuenta las expresiones para la potencia activa P para las maquinas
sncronas, se puede analizar la estabilidad de las mismas dependiendo de su
ngulo de carga. En la ilustracin 14 se muestra la grfica de la potencia activa
con respecto al ngulo de carga (ecuacin 8).
25
En esta ilustracin se puede evidenciar que hay 2 posibles ngulos de carga para
los cuales se puede lograr la misma potencia. Segn Martnez los puntos de
operacin estable de la maquina son en los que el ngulo de carga est en el
rango de 0 a 90 dado que entre los 90 y 180 una perturbacin en la maquina la
puede hacer salir de sincronismo (Martnez Marroqun, 2003).
5. Determinacin de parmetros para generadores utilizados en la
elaboracin de la curva de cargabilidad (Xd y Xq).
Para la determinacin de los parmetros de las maquinas sncronas, se realizan
diferentes pruebas las cuales se muestran en la IEEE 115 gua para
procedimientos de pruebas en mquinas sncronas.
5.1 Curva de saturacin o circuito abierto.
Para la elaboracin de la curva de vaco se deben tomar datos de corriente de
campo y tensin en la armadura teniendo la frecuencia o velocidad constante.
Para la elaboracin de esta curva se debe seguir los siguientes pasos:
-
I FSI
I FG
(17)
Donde
Xd es la reactancia de eje directo
IFSI es la corriente de campo correspondiente a la corriente nominal en la curva de
cortocircuito
IFG es la corriente de campo correspondiente a la tensin nominal de la lnea de
entrehierro
27
X qf
X df
(18)
Donde:
Xq es la reactancia de eje de cuadratura
Xd es la reactancia de eje directo (ver ecuacin 17)
Xqf es la reactancia de eje de cuadratura proporcionada por el fabricante
Xdf es la reactancia de eje directo proporcionada por el fabricante
(19)
29
(20)
30
V 2a
V E
P + Q+
= a a
Xs
Xs
2
)( )
(21)
Esta es la ecuacin de una circunferencia con centro en (0, -V a2/Xs) con radio
VaEa/Xs en donde Va es la tensin nominal en el generador y E a es la fem mxima
para la condicin nominal de las mquinas (ver ilustracin 18). Por lo cual el radio
de esta circunferencia es la distancia entre el punto (0, V a2/Xs) y el punto (Pmax,
Qmax) obtenidos con el fp.
(22)
32
V 2
P + Q a =R2
Xq
2
R=
V a Ea
1
1
+V 2a
cos
Xd
Xq Xd
(23)
(24)
34
35
4. Validacin de resultados.
A continuacin se mostraran los resultados obtenidos con el programa Curvas de
cargabilidad desarrollado en Matlab y se compararan con curvas de cargabilidad
obtenidas en trabajos anteriormente realizados.
4.1 Maquina sncrona de la central hidroelctrica Hunico.
Los datos para el clculo utilizados por Huatuco se muestran en la tabla 1, con la
cual se calcula la curva mostrada en la ilustracin 23 (Huatuco, Arons, & Casas,
2007). En la ilustracin 24 se muestra la curva calculada con el programa
desarrollado en Matlab descrito en este trabajo. Se puede observar que los
diagramas de cartas de operacin son similares, viendo los cruces para cada
curva.
Datos
Potencia Nominal
[MVA]
Valores
85
36
f.p.
Xd
Xq
Potencia Mxima
[MW]
Potencia Mnima
[MW]
0,75
1,35
0,81
70
0
Ilustracin 23. Curva de capabilidad de una unidad de la central hidroelctrica Hunico. Fuente: (Huatuco,
Arons, & Casas, 2007)
37
Datos
Potencia Nominal
[MVA]
f.p.
Xd
Potencia Mxima
[MW]
Potencia Mnima
[MW]
Valores
58
0.862
1.8981
49.99
0
38
Ilustracin 26. Curva de cargabilidad generador polos lisos. Fuente elaboracin propia.
39
Valores
1
0,9
1,1
0,7
0,9
0
40
Ilustracin 28. Curva de cargabilidad generador polos salientes. Fuente elaboracin propia
5. Manual de Usuario.
El programa Curvas se realiz en el software Matlab el cual presenta la siguiente
interfaz grfica:
41
42
43
Valores
170
16,5
5948
0,95
1,13
0,79
155
22
44
[MW]
Tabla 4. Datos del maquinas central hidroelctrica San Carlos Proporcionados por el Fabricante.
1. Calculo de parmetros.
Para el clculo de las curvas se utiliza la metodologa del numeral 5 del captulo 2
y los datos obtenidos en las pruebas de cortocircuitico y de vaco.
-
Prueba de cortocircuito.
Unidad 1
Prueba
0%
25,10%
49,70%
75,40%
100%
122,70%
0
1492
2956
4484
5964
7296
Excitacin
I[A] ledo
I[A]
terico
0
0
270
256
515
506
850
768
1045
1021
1280
1249
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
22
45
68
89
118
0
1492
2956
4484
5964
7296
0
1576
2848
4468
5900
7416
0
1488
2904
4556
5844
7384
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito
Ilustracin 32. Curva de cortocircuito unidad 1. Fuente: elaboracin propia.
Unidad 2
Prueba
0%
I[A]
ledo
0
Excitacin
I[A]
terico
0
U[V]
0
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
0
45
16,58%
53,60%
78,20%
101%
121,50%
986
2814
4547
6010
7409
154
462
770
1033
1291
169
482
779
1029
1269
15,5
46,5
61,4
90
111,5
986
2814
4547
6010
7409
986
2814
4547
6042
7425
986
2814
4547
6010
7425
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito.
Ilustracin 33. Curva de cortocircuito unidad 2. Fuente: elaboracin propia.
Unidad 3
Prueba
0%
24,14%
33,62%
78,47%
100%
122,32%
0
1436
2000
4668
5964
7276
I[A]
ledo
0
250
350
790
1000
1250
Excitacin
I[A] terico
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
260
350
800
1020
1260
0
30
38
78
98
112
0
1436
2000
4668
5964
7276
0
1572
2052
4632
5924
7268
0
1672
2140
4616
5912
7104
46
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito.
Ilustracin 34. Curva de cortocircuito unidad 3. Fuente: elaboracin propia
Unidad 4
Prueba
0%
25,69%
39,41%
76,39%
100%
122,52%
0
1528
2344
4544
5972
7288
I[A]
ledo
0
257
405
790
1050
1250
Excitacin
I[A] terico
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
270
410
810
1030
1230
0
29
40
72
100
119
0
1528
2344
4544
5972
7288
0
1528
2360
4472
6028
7196
0
1492
2360
4572
6024
7280
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito.
Ilustracin 35. Curva de cortocircuito unidad 4. Fuente: elaboracin propia
47
Unidad 5
Prueba
0%
25,13%
50,79%
74,30%
102%
124,84%
0
1495
3021
4420
6042
7426
I[A]
ledo
0
239
502
745
1030
1282
Excitacin
I[A] terico
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
256
517
757
1035
1272
0
24
52
72
109
130
0
1495
3021
4420
6042
7410
0
1495
3021
4420
6042
7410
0
1495
3021
4420
6042
7410
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito
Ilustracin 36. Curva de cortocircuito unidad 5. Fuente: elaboracin propia
Unidad 6
Prueba
0%
25,13%
48,65%
75,92%
102%
124,57%
0
1495
2894
4516
6042
7410
I[A]
ledo
0
184
432
730
1019
1282
Excitacin
I[A] terico
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
256
496
773
1035
1269
0
23
44
77
96
117
0
1479
2878
4500
6026
7378
0
1495
2894
4516
6042
7410
0
1479
2878
4500
6010
7378
48
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito
Ilustracin 37. Curva de cortocircuito unidad 6. Fuente: elaboracin propia
Unidad 7
Prueba
0%
27,20%
53,60%
78,20%
101%
121,50%
0
1620
3190
4650
6010
7225
I[A]
ledo
0
275
545
800
1055
1280
Excitacin
I[A] terico
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
256
496
773
1035
1269
0
25
50
78
96
118
0
1700
3210
4650
6230
7400
0
1590
3050
4650
6160
7410
0
1620
3190
4650
6010
7225
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito
Ilustracin 38. Curva de cortocircuito unidad 7. Fuente: elaboracin propia
49
Unidad 8
Prueba
0%
26,90%
51,27%
73,97%
104%
126,42%
0
1600
3050
4400
6180
7520
I[A]
ledo
0
240
490
720
1000
1250
Excitacin
I[A] terico
U[V]
Corriente de Armadura
A [A]
B [A]
C [A]
0
247
522
754
1059
1287
0
27
50
75
100
120
0
1600
3050
4400
6180
7520
0
1450
2950
4350
6150
7600
0
1700
3150
4450
6220
7580
6000
500
1000
1500
Linear ()
Curva de cortocircuito
Ilustracin 39. Curva de cortocircuito unidad 8. Fuente: elaboracin propia
Unidad 1
Tensin en
armadura
1,17%
193
11,25 1856
%
20,25 3341
%
32,92 5431
%
40,00 6600
%
50,67 8360
%
I[A]
terica
0
88
Excitacin
I[A]
ledo
0
90
Tensin en Armadura
AB [V]
BC[V]
CA
[V]
193
193
193
1856
1856
1856
U[V]
medido
0
8
175
160
16
3341
3341
3341
257
265
29
5431
5431
5431
350
320
34
6600
6600
6600
438
410
43
8360
8360
8374
50
62,08
%
65,08
%
69,42
%
76,19
%
83,42
%
84,92
%
89,84
%
91,28
%
99,83
%
104,92
%
109,75
%
115,00
%
119,93
%
1024
4
1073
9
1145
4
1257
1
1376
4
1401
1
1482
3
1506
1
1647
2
1731
1
1810
9
1897
5
1978
9
528
520
51
10244
10244
561
550
53
10739
10780
614
590
58
11454
11481
644
648
62
12581
12609
699
720
70
13764
13764
770
740
71
14011
14025
840
790
75
14823
14823
880
860
82
15661
15689
935
930
88
16472
16486
1110
1025
98
17311
17325
1150
1115
107
18109
18150
1250
1250
118
18975
18975
1400
1420
130
19759
19759
1025
7
1080
7
1146
7
1262
3
1377
8
1402
5
1483
6
1568
9
1647
2
1733
9
1815
0
1897
5
1975
9
f(x) =
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 40. Curva de vaco y entrehierro unidad 1. Fuente: elaboracin propia
Unidad 2
Excitacin
Tensin en Armadura
51
Tensin en
armadura
192
1,16%
11,00% 1815
19,75% 3259
31,75% 5239
45,16% 7452
56,25% 9281
59,84% 9873
1087
65,88%
0
1152
69,84%
3
1234
74,83%
7
1324
80,25%
1
1397
84,67%
0
1483
89,93%
8
1559
94,50%
2
1648
99,93%
8
105,08 1733
%
9
1613
97,79%
6
102,72 1694
%
8
119,75 1975
%
9
I[A]
terica
0
88
175
257
350
438
528
561
I[A]
ledo
0
94,5
168,9
268,3
397,5
496,9
521,7
571,4
U[V]
medido
0
10,1
17,3
23,9
42,3
44,1
45,9
50,7
AB [V]
BC[V]
192
1815
3259
5239
7452
9281
9873
10670
192
1815
3259
5239
7466
9295
9886
10684
614
611
59
11523
11550
644
651
60,2
12347
12375
699
720,5
66,2
13241
13255
770
780,1
68,6
13970
13984
840
854,7
73,9
14836
14850
880
934,2
85,9
15592
15606
935
984
88,2
16486
16,514
1110
1078,1
96
17339
17,353
1150
1120
99
18136
18150
1250
1220
108
18948
18961
1400
1355
112
19759
19772
CA
[V]
192
1815
3259
5239
7452
9295
9873
1068
4
1153
6
1236
1
1324
1
1398
4
1485
0
1560
6
1650
0
1735
3
1813
6
1896
1
1977
2
52
f(x) =
10000
5000
0
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 41. Curva de vaco y entrehierro unidad 2. Fuente: elaboracin propia
Unidad 3
Tensin en
armadura
193
1,17%
1622
9,83%
20,08% 3314
28,92% 4771
40,75% 6724
49,67% 8195
59,62% 9838
1090
66,06%
0
1155
70,03%
5
1200
72,75%
4
1303
79,00%
5
1381
83,75%
9
1467
88,92%
1
1537
93,17%
3
100,08 1651
I[A]
terica
0
80
170
250
370
450
540
570
Excitacin
I[A]
ledo
0
75
150
240
340
410
507
586
U[V]
medido
0
12
20
29
38
43
57
57
640
621
58
650
625
60
700
700
68
760
750
72
800
800
78
850
850
82
960
950
90
Tensin en Armadura
AB [V]
BC[V]
CA
[V]
193
193
193
1622
1622
1622
3314
3314
3314
4771
4771
4771
6724
6806
6779
8195
8222
8195
9838
9838
9838
10900
10900
1090
0
11555
11500
1150
0
12004
12031
1200
4
13035
13090
1303
5
13819
13874
1381
9
14671
14699
1467
1
15373
15383
1537
3
16514
16528
1651
53
%
103,75
%
109,33
%
113,33
%
119,75
%
4
1711
9
1804
0
1870
0
1975
9
1040
1000
99
17119
17119
1150
1110
110
18040
18054
1250
1200
115
18700
18673
1460
1400
125
19759
19772
4
1711
9
1804
0
1870
0
1975
9
10000
5000
0
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 42. . Curva de vaco y entrehierro unidad 3. Fuente: elaboracin propia
Unidad 4
Tensin en
armadura
220
1,33%
1650
10,00%
19,92% 3286
29,25% 4826
39,84% 6573
49,87% 8228
60,06% 9910
1052
63,76%
0
1152
69,84%
3
I[A]
terica
0
88
175
257
350
438
528
561
Excitacin
I[A]
ledo
0
98
160
250
340
418
517
557
U[V]
medido
0
11
19
27
32
49
52
57
614
600
58
Tensin en Armadura
AB [V]
BC[V]
CA
[V]
220
220
220
1650
1650
1650
3286
3286
3286
4826
4826
4826
6573
6573
6573
8228
8228
8228
9910
9910
9910
10520
10520
1052
0
11523
11523
1152
3
54
73,33%
79,50%
84,67%
89,42%
94,92%
97,82%
107,00
%
109,08
%
113,58
%
119,42
%
1210
0
1311
8
1397
0
1475
4
1566
1
1614
0
1765
5
1799
9
1874
1
1970
4
644
640
62
12100
12100
699
710
68
13118
13118
770
760
71
13970
13970
840
800
75
14754
14754
880
890
82
15661
15661
935
954
89
16140
16140
1110
1060
100
17655
17655
1150
1110
105
17999
17999
1250
1210
112
18741
18741
1400
1460
130
19704
19704
1210
0
1311
8
1397
0
1475
4
1566
1
1614
0
1765
5
1799
9
1874
1
1970
4
10000
5000
0
500
1000
1500
2000
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 43. Curva de vaco y entrehierro unidad 4. Fuente: elaboracin propia
Unidad 5
Tensin en
armadura
0,43%
71
I[A]
terica
0
Excitacin
I[A]
ledo
5
U[V]
medido
5
Tensin en Armadura
AB [V]
BC[V]
CA
[V]
71
71
71
55
10,19%
19,30%
29,70%
39,96%
48,79%
59,61%
63,53%
70,47%
73,07%
80,44%
84,99%
90,19%
94,53%
102,12
%
104,95
%
119,53
%
1681
3184
4901
6593
8050
9836
1048
2
1162
7
1205
7
1327
3
1402
4
1488
2
1559
8
1685
0
1731
6
1972
3
0
0
0
0
0
0
0
89
164
253
338
422
522
561
11
17
25
35
43
52
56
1681
3184
4901
6583
8050
9838
10482
1681
3184
4901
6583
8050
9838
10482
636
61
11627
11627
651
62
12057
12057
726
72
13273
13273
780
76
14024
14024
840
84
14882
14882
900
88
15598
15598
1019
97
16850
16850
1073
106
17316
17316
1391
143
19723
19723
1681
3184
4901
6583
8050
9838
1048
2
1162
7
1205
7
1327
3
1402
4
1488
2
1559
8
1685
0
1731
6
1972
3
56
f(x) =
10000
5000
0
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 44. Curva de vaco y entrehierro unidad 5. Fuente: elaboracin propia
Unidad 6
Tensin en
armadura
1,16%
192
9,32%
1538
19,73% 3255
30,13% 4972
44,45% 7334
49,44% 8157
62,01% 1023
2
65,26% 1076
8
69,38% 1144
8
75,02% 1237
9
79,58% 1313
0
85,21% 1406
0
94,10% 1552
6
I[A]
terica
0
88
175
257
350
438
528
Excitacin
I[A]
ledo
0
30
114
199
328
368
492
U[V]
medido
0
8
16
24
32
36
52
561
522
52
614
561
61
644
621
63
699
671
66
770
740
76
840
865
81
Tensin en Armadura
AB [V]
BC[V]
CA
[V]
192
192
192
1538
1538
1538
3255
3255
3255
4972
4972
4972
7334
7334
7334
8157
8157
8157
10232
10232
1023
2
10768
10768
1076
8
11448
11448
1144
8
12379
12379
1237
9
13130
13130
1313
0
14060
14060
1406
0
15526
15526
1552
6
57
96,05%
99,95%
105,81
%
109,92
%
114,84
%
120,08
%
1584
9
1649
2
1745
9
1813
6
1894
8
1981
4
880
894
83
15849
15849
935
959
91
16492
16492
1110
1063
101
17459
17459
1150
1100
100
18136
18136
1250
1220
112
18948
18948
1400
1380
122
19814
19814
1584
9
1649
2
1745
9
1813
6
1894
8
1981
4
f(x) =
10000
5000
0
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 45. Curva de vaco y entrehierro unidad 6. Fuente: elaboracin propia
Unidad 7
Tensin en
armadura
0,90%
145
10,50% 1739
20,20% 3326
25,10% 4135
40,90% 6743
50,30% 8291
60,00% 9903
64,80% 1069
I[A]
terica
0
88
175
257
350
438
528
561
Excitacin
I[A]
ledo
0
75
155
245
340
420
515
560
U[V]
medido
0
11
18
26
35
42
49
53
Tensin en Armadura
AB [V]
BC[V]
CA
[V]
124
145
124
1622
1739
1622
3300
3326
3300
4950
4135
4950
6724
6743
6724
8278
8291
8250
9886
9903
9886
10711
10698
1071
58
70,30%
74,00%
79,10%
86,10%
90,00%
95,20%
100,00
%
105,50
%
110,10
%
114,90
%
120,00
%
8
1159
3
1220
6
1304
5
1420
4
1485
3
1570
5
1649
7
1741
0
1816
8
1895
6
1980
0
614
620
58
11536
11593
644
655
60
12347
12206
699
700
64
13186
13045
770
780
72
14124
14204
840
815
76
14850
14853
880
885
83
15689
15705
935
950
88
16500
16497
1110
1035
95
17325
17410
1150
1120
103
18136
18168
1250
1220
115
18948
18956
1400
1365
129
19800
19800
1
1155
0
1234
7
1318
6
1412
4
1485
0
1570
3
1650
0
1729
8
1813
6
1893
4
1980
0
15000
10000
5000
0
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 46. Curva de vaco y entrehierro unidad 7. Fuente: elaboracin propia
Unidad 8
Excitacin
Tensin en Armadura
59
Tensin en
armadura
1,16%
192
10,17% 1678
19,75% 3259
29,84% 4923
40,08% 6614
50,08% 8264
60,08% 9914
65,84% 1086
3
72,25% 1192
1
74,58% 1230
6
79,92% 1318
6
87,33% 1441
0
89,33% 1474
0
95,08% 1568
9
100,00 1650
%
0
104,92 1731
%
1
110,25 1819
%
1
114,75 1893
%
4
119,83 1977
%
2
I[A]
terica
10
90
176
267
359
448
537
589
I[A]
ledo
0
70
150
230
300
390
480
520
U[V]
medido
0
10
18
22
31
40
49
52
AB [V]
BC[V]
192
1678
3259
4923
6614
8264
9914
10863
192
1678
3259
4923
6600
8264
9914
10876
647
590
57
11921
11921
672
610
60
12306
12306
719
660
67
13186
13172
797
750
73
14410
14396
820
760
75
14740
14740
891
840
81
15689
15661
965
900
88
16500
16472
1053
980
95
17311
17284
1176
1050
103
18191
18136
1294
1150
112
18934
18920
1464
1300
128
19772
19759
CA
[V]
192
1678
3259
4923
6614
8264
9914
1087
6
1192
1
1230
6
1317
2
1441
0
1474
0
1566
1
1647
2
1728
4
1815
0
1892
0
1975
9
60
f(x) =
15000
10000
5000
0
500
1000
1500
Linear (AB)
BC
AC
Linea entrehierro
Cruva de vacio.
Curva de vaco.
Ilustracin 47. Curva de vaco y entrehierro unidad 8. Fuente: elaboracin propia
Para obtener los valores de I FSI e IFG se deben considerar las curvas de entrehierro
y las de cortocircuito. Como se describi IFSI es la corriente de campo
correspondiente a la corriente nominal en la curva de cortocircuito e I FG es la
corriente de campo correspondiente a la tensin nominal de la lnea de
entrehierro.
Estas dos curvas obedecen a las siguientes ecuaciones:
Ea =m1I FSI
(25)
I a=m2I FG
(26)
m1
m2
IFG(Ia
nominal)
IFSI(Ea
nominal)
Xd
Xq
61
1
2
3
4
5
6
7
8
20,18
18,89
19,81
19,37
19,09
21,99
19,62
21,17
5,63
5,83
5,84
5,77
5,85
5,94
5,73
6,14
1056,99
1021,25
1018,39
1030,23
1016,17
1000,97
1036,81
968,17
817,45
873,52
832,91
851,96
864,28
750,03
840,98
779,29
1,29
1,17
1,22
1,21
1,18
1,33
1,23
1,24
0,90
0,82
0,85
0,85
0,82
0,93
0,86
0,87
S [MVA]
170
f.p.
0,95
Xd
Xq
1,29
1,17
1,22
1,21
1,18
1,33
1,23
1,24
0,9
0,82
0,85
0,85
0,82
0,93
0,86
0,87
1,13
0,79
Pmin
[MW]
Pmax
[MW]
22
155
62
Q[MVAR]
53,08248
-55
-75
-88
-110
-125
-133
-135
-138
63
2.1 Curva de cargabilidad segn datos del fabricante en p.u. y valores reales.
Ilustracin 48. Curva de cargabilidad segn datos del fabricante en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
64
Ilustracin 49. Curva de cargabilidad segn datos del fabricante en valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
65
Ilustracin 50. Curva de cargabilidad unidad 1 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
66
67
Ilustracin 51. Curva de cargabilidad unidad 1 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
68
69
Ilustracin 52. Curva de cargabilidad unidad 2 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
70
Ilustracin 53. Curva de cargabilidad unidad 2 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
71
Ilustracin 54. Curva de cargabilidad unidad 3 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
72
73
Ilustracin 55. Curva de cargabilidad unidad 3 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
74
Ilustracin 56. Curva de cargabilidad unidad 4 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
75
Ilustracin 57. Curva de cargabilidad unidad 4 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
76
Ilustracin 58. Curva de cargabilidad unidad 5 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
77
Ilustracin 59. Curva de cargabilidad unidad 5 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
78
Ilustracin 60. Curva de cargabilidad unidad 6 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
79
Ilustracin 61. Curva de cargabilidad unidad 6 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
80
Ilustracin 62. Curva de cargabilidad unidad 7 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
81
82
Ilustracin 63. Curva de cargabilidad unidad 7 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
83
Ilustracin 64. Curva de cargabilidad unidad 8 en p.u. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
84
Ilustracin 65. Curva de cargabilidad unidad 8 valores reales. Fuente: elaboracin propia con programa Curvas
85
3.
Anlisis de resultados.
La central Hidroelctrica San Carlos cuenta actualmente con una curva de
cargabilidad dada para todas las maquinas en general la cual es calculada con los
datos de fabricante encontrados en la tabla 22.
En general las curvas de carga calculadas con el programa Curvas tienen la
misma forma pero acotan la curva un poco ms o menos dependiendo de los
86
Conclusiones
Potencia Aparente
Factor de potencia
Reactancia de eje directo
Reactancia de eje de cuadratura
Potencia mxima a la cual puede estar sometida la maquina
Potencia mnima a la cual puede estar sometida la maquina
Lmite de temperatura
Los parmetros obtenidos para las mquinas de la central San Carlos son
diferentes en todos los casos. Como se puede observar en la tabla 22 el
mayor valor de Xd se da en la mquina 6, en el cual se da la mayor
restriccin del lmite de estabilidad y el menor valor de X q en las maquinas 2
y 5 las cuales dan la mayor restriccin en el lmite de corriente de rotor.
Referencias
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89
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Coordination between Generator Distance Phase Backup Protection and
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IEEE, 1-7.
90
Ilustracin 66. Organizacin de la central Hidroelctrica San Carlos. Fuente: (ISAGEN, 2014)
2.1.
Embalse
92
2.2.
Torres de captacin
Las torres de captacin son 2 para la central San Carlos, las cuales suministran el
agua para las 8 mquinas de generacin de la central, la torre 1 alimenta las
mquinas 1 a 4 de SC1 con un dimetro de 6.3 m y la torre 2 alimenta las
maquinas 5 a la 8 SC2 con un dimetro de 7.5m, aunque fue diseada para
suministrar agua a dos mquinas ms. La altura de las torres es aproximadamente
54m.
93
2.3.
Tneles de conduccin
Son los encargados de llevar el agua que se recoge en las torres de captacin a
las maquinas en la caverna de generacin. En esta central se utilizan 2 tneles de
captacin y al igual que las torres de captacin fueron diseados para alimentar 4
y 6 mquinas. Al final del recorrido estos tneles tienen derivaciones por tuberas
de presin para suministrar el agua correspondiente a cada mquina.
2.4.
Almenaras
2.5.
Vlvulas
Las vlvulas son elementos para abrir o cortar el suministro de agua, las cuales
estn presentes en las torres de captacin (1 para cada torre) siendo cilndricas y
en casa de mquinas se utilizan vlvulas esfricas (1 por cada mquina). Todas
las vlvulas se accionan por medio de servomotores.
94
2.6.
Distribuidores (Caracol)
2.6.2. Inyectores
Los inyectores son los encargados de suministrar el agua a la turbina, estos
utilizan un sistema aguja por lo que su apertura se da cuando la aguja entra y se
cierra cuando la aguja sale y se accionan por medio de servomotores. El control
de velocidad de la mquina acta sobre los servomotores y estos controlan la
apertura o cierre de los inyectores para mantener la velocidad nominal de la
mquina. En San Carlos se tienen 6 inyectores por cada distribuidor y las
mquinas pueden operar con grupos de 2, 3, 4 y 6 inyectores, dependiendo de la
potencia que se vaya a suministrar al sistema.
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2.6.3. Deflector
Los deflectores actan en conjunto con los inyectores por medio de servomotores
y son los encargados de cambiar el ngulo con el que entra el chorro de agua a la
turbina.
96
2.7.
Turbinas
La central San Carlos cuenta con 8 turbinas Pelton las cuales son las encargadas
se convertir la energa cintica que trae el agua en energa mecnica. Estas a la
ves acopladas al rotor del generador para la conversin de energa mecnica a
elctrica.
Las turbinas de la central tienen un eje vertical y fueron diseadas con los
siguientes parmetros.
Parmetros de la turbina
Parmetros
Valores
Potencia [MW]
Caudal [m3/s]
Salto neto de diseo [m]
Velocidad [rpm]
160
32.67
554
300
Ilustracin 72. Turbina pelton Central Hidroelctrica San Carlos. Fuente: Elaboracin propia
2.8.
Generadores
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Valores
Potencia [MVA]
Voltaje [kV]
Corriente nominal [A]
Frecuencia [Hz]
Factor de potencia
Fases
N Polos
Corriente de campo [A]
Velocidad [rpm]
170
16.5
5948
60
0.95
3
24
1702
300
2.8.2. Estator
El estator es la parte fija del generador la cual es un ncleo de material
ferromagntico que se compone de ranuras en las cuales se disponen las bobinas.
Los estatores de los generadores de San Carlos estn compuestos por 252
ranuras, doble capa para un total de 252 bobinas y 504 barras o conductores.
Estas bobinas enlazan el flujo del rotor e inducen una f.e.m. en cada bobina. Para
estos generadores se tienen un total de 84 bobinas por fase, al estar conectados
en doble Y o con dos trayectorias paralelas (lo que permite una mayor capacidad
de corriente), lo que indica que 42 bobinas enlazan el flujo necesario para tener
16.5 kV dando que en cada espira se induce una f.e.m. de 392 V
aproximadamente.
98
Ilustracin 73. Devanado de armadura maquina San Carlos. Fuente: (ISAGEN, 2014)
2.8.3. Rotor
El rotor es la parte mvil del generador y se encarga de mover los polos para que
generen la f.e.m. a travs del estator, este tiene una alimentacin de corriente
continua proveniente de los servicios auxiliares de DC el cual se conecta al
generador por medio de anillos 2 rosantes y 32 escobillas por anillo, con lo cual se
forman los polos del rotor. En San Carlos se tiene un rotor de 24 polos y cada polo
est compuesto por 25 espiras que arrollan un ncleo ferromagntico.
99
100
2.9.
Interruptores de potencia
Ilustracin 75. Interruptores monopolares de maquina San Carlos. Fuente: elaboracin propia
Valores
109/122
821/919
3449/3861
230000
15800
101
102
3.2.
3.3.
Los servicios auxiliares de una central de generacin se dividen en dos que son
los SA de AC y los SA DC
103
3.4.
Es el encargado del control de todos los motores que abarcan las unidades de
generacin, como lo son las bombas de aceite, las ARU, las ARAA, entre otros.
104
3.5.
Plantas Disel
La central de generacin San Carlos tiene dos plantas Disel las cuales se
encargan de dar respaldo a la SP1 y realizar arranque de las mquinas cuando
no hay ningn tipo de alimentacin para la central. Estn ubicadas en la
subestacin de 230kV del SIN.
3.6.
Compresores de aire
3.7.
Puente-gra
El puente-gra es utilizado para llevar las cargas ms pesadas como los rotores
de los generadores o las placas de piso para los mantenimientos de las mquinas.
En la central de San Carlos se tienen 2 puente-gras.
105
3.8.
Las UMAs son las encargadas de llevar el aire fresco a los recintos de los
transformadores de potencia y a la central en general. Esto se lleva a cabo por
medio de un sistema de enfriamiento en el cual se utilizan radiadores y bombas
intercambiadoras de calor llamadas Chiller. Luego de pasar el aire por los
radiadores se lleva a las cmaras de transformacin por ductos.
Ilustracin 82. Ductos de conduccin de aire para cabinas de transformacin. Fuente Elaboracin propia
3.9.
Bomba de aceite
Estas bombas son las encargadas de hacer recircular el aceite que tienen los
cojinetes del generador.
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3.10. Cojinetes
Las mquinas tienes tres cojinetes cada una, estos se encargan de guiar el rotor
para que la maquina tenga un correcto funcionamiento. Los cojinetes son:
3.10.1.
Cojinete de empuje:
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Ilustracin 84. parte superior de maquina San Carlos. Fuente: Elaboracin propia
Ilustracin 85. Tnel de cables y funicular San Carlos. Fuente: Elaboracin propia
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Ilustracin 86.Inicio programa curvas de cargabilidad con Excel. Fuente elaboracin propia
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Ilustracin 87. Interfaz para clculo de curva de cargabilidad con Excel de maquina con polos salientes. Fuete elaboracin propia
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Ilustracin 88.Interfaz para clculo de curva de cargabilidad con Excel de maquina con polos lisos. Fuete elaboracin propia
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