Sistema de suministro de potencia eléctrico_José_Ramírez
Objetivo: Analizar
un sistema de suministro de potencia eléctrico sencillo, para un usuario de
tipo industrial con ciertas características de carga y proponer el voltaje de
suministro eléctrico para dicho usuario.
Contexto
Se desea alimentar una carga industrial por medio de una red de distribución eléctrica. Para
simplificar el análisis se utilizará un sistema de potencia monofásico. Se prevé que la demanda promedio
de la carga industrial sea de 10
MW. La industria tiene cargas reactivas que la hacen funcionar con
un factor de potencia de entre
0.75 y 0.85.
Calcula el límite superior e inferior de la potencia
aparente consumida por la industria, tomando en cuenta
la demanda promedio para
ambos factores de potencia. En ambos casos dibuja el circuito eléctrico equivalente (monofásico)
utilizando una resistencia para representar el consumo de potencia real y un
elemento reactivo (inductor o capacitor según corresponda) en paralelo con la
resistencia para representar el uso de potencia reactiva. Para ambos
casos, calcula la cantidad de
compensación reactiva en VAr que se tendría que poner en paralelo
con la carga para llevar el factor de potencia a 1.
Finalmente,
propón en nivel de voltaje del
alimentador primario que alimenta a la industria para la carga en
su peor escenario (mayor consumo de potencia) para poder utilizar un conductor
que soporta 300 A RMS.
Para el análisis
del sistema de suministro de potencia eléctrico, utiliza tu criterio y define
los siguientes elementos:
·
a. Cálculo de potencia aparente mínima y máxima.
·
b. Circuitos equivalentes.
·
c. Cantidad de compensación de potencia reactiva requerido.
·
d. Nivel de voltaje adecuado para el alimentador primario.
Datos: P = 10 MW = 1000
KW
Si fp: 0.75 y 0.85
I = 300 A
S = ¿? Cuando fp = 0.75
S = ¿? Cuando fp = 0.85
Q = ¿? Cuando fp = 1
Entonces:
S para fp= 0.75 S
= 10000 KVA / 0.75 è S = 13330 KVA è
Q = 8814 KVAR
Por lo tanto si fp = 1 è cos f = 1 porque el ángulo es 0 è S
= P y Q se compensa porque se agrega potencia reactiva de Q = 8814 KVAR
por medio de un banco de capacitores conectado en paralelo con la carga.
Si
I = 300 A è
De la Ley de Watt S = V*I è V = S / I
è V = 13330 KVA/300 A è V
= 44.45 KV en el peor de los casos este sería el voltaje del alimentador
primario.
S para fp= 0.85 S =
10000 KVA / 0.85 è S = 11764 KVA è
Q = 6197 KVAR
Por lo tanto si fp = 1 è S = P
y Q se compensa porque se agrega
potencia reactiva de Q = 6197 KVAR por medio de un banco de capacitores
conectado en paralelo con la carga.
Si
I = 300 A è
De la Ley de Watt S = V*I è V = S / I
è V = 11760 KVA/300 A è V =
39.2 KV
Dentro de la subestación eléctrica se
encuentra el equipo de medición, el cual indica la Potencia Activa o real en
KWH y la Potencia Reactiva en KVARH; con estos datos es posible calcular el fp . Si el valor obtenido es menor a 0.9 la CFE (En México) cobra
al usuario un porcentaje de recargo; por el contrario si el fp > 0.9
la CFE bonificará un porcentaje.
Cuando el fp
< 0.9 se requiere conectar bancos de capacitores a la acometida o a
un equipo en especial para corregirlo al valor mínimo permitido (0.9) o a la
unidad (fp =1) siendo lo ideal para
reducir las pérdidas de energía. Esto repercute en la calidad dela energía, la
eficiencia de los equipos eléctricos, la reducción del calentamiento de los
conductores y dispositivos de protección, por tanto se reduce el consumo
favoreciéndose tanto la compañía suministradora con el usuario.
