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Tesis:

Cálculo de cortocircuitos en grandes redes eléctricas con elementos acoplados

  • Autor: OUASS, Hassan M.

  • Título: Cálculo de cortocircuitos en grandes redes eléctricas con elementos acoplados

  • Fecha: 1980

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES

  • Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO

  • Acceso electrónico:

  • Director/a 1º: PARRA PRIETO, Valentín Miguel

  • Resumen: El objeto de la presente tesis es el desarrollo de un algorítmo y su programación para el cálculo por ordenador de cortocircuitos en grandes redes eléctricas con elementos acoplados. La predicción de las corrientes y tensiones en una red eléctrica en estado de fallo es de suma importancia a efectos de un adecuado diseño de los equipos de protección de la misma, y de la determinación de las solicitaciones mecánicas máximas a que pueden verse sometidos sus componentes. El alto coste de los aparatos de maniobra y protección sobre todo cuanto se trata de redes de alta tensión, impone el cálculo de las corrientes de cortocircuito con cierta exactitud, ya que el sobredimensionamiento de dichos equipos puede resultar inaceptable desde el punto de vista económico. La determinación correcta de las prestaciones de los equipos requiere, en general, el estudio de varios tipos de fallo. Pues cada una de ellos supone unos desequilibrios en la red que dan lugar a unas solicitaciones sobre los equipos distintos en cada caso. Así, por ejemplo, las solicitaciones mecánicas máximas se producen en el caso de un cortocircuito trifásico, mientras que para determinar la influencia inductiva de las corrientes de defecto sobre instalaciones ajenas son de interés los fallos monofásico y bifásico a tierra. Además, estos estudios se tienen que hacer cada vez que se tenga que proceder a una expansión de la red; ya sea aumentando su capacidad productiva para hacer frente al crecimiento de la demanda o reforzando el transporte y distribución con nuevas líneas pues estos cambios de la red pueden dar lugar a variaciones importantes en las magnitudes de cortocircuito que cabe esperar. Por esta complejidad y necesidad de repetición de los estudios de cortocircuito, resulta de gran interés disponer de métodos y medios que permitan hacer este cometido de forma rápida y precisa y por lo tanto económica. Durante mucho tiempo, el cálculo de cortocircuitos se vino haciendo manualmente o mediante los analizadores de redes. Estos métodos de cálculo, aparte de estar sujetos a errores, no se podían aplicar a redes extensas. Una red de 100 nudos resultaba excesiva para un analizador de redes y su cálculo por métodos manuales resultaba muy laborioso. Con el desarrollo de las técnicas digitales se han elaborado varias teorías y métodos para la aplicación del ordenador al cálculo de cortocircuitos. Los métodos inicialmente desarrollados para este propósito, si bien resultaron más eficientes que los anteriores, no lo eran lo suficiente como para tratar de forma completa las redes actuales caracterizadas por su complejidad y extensión. En 1975-76 y en el curso de la asignatura de Doctorado "Análisis de Sistemas de Potencia", desarrollada por el profesor Parra (y en la que se ha profundizado en los estudios básicos para la planificación y exposición de una red eléctrica, cortocircuitos, flujo de cargas y estabilidad), el autor tuvo ocasión de familiarizarse con los métodos más recientes para el análisis de redes por ordenador así como con las características de algunos programas elaborados en base a ellos. De estos métodos para el cálculo de cortocircuitos, se puede considerar como el más eficiente, desde el punto de vista de memoria de ordenador requerida a tiempo de ejecución, el denominado comúnmente "método de impedancias de barras". En este método, se utiliza el análisis nodal para caracterizar la red y un algorítmo para la formación directa de la matriz impedancia de nudos partiendo de las características de los elementos de la red y teniendo en cuenta su topología. En la presente tesis se elabora un procedimiento para la extensión del "método de impedancia de barras" a redes muy grandes con elementos acoplados y se confecciona el programa de ordenador correspondiente. El procedimiento consiste en una partición y ordenación de la red adecuadas como operación previa a la formación de la matriz impedancia de barras. Como se verá en el capítulo 1 y sucesivos, dónde se tratan con más detalle las aportaciones de la tesis, este procedimiento supone un ahorro considerable de la memoria de ordenador y del esfuerzo computacional requerido para tratar una red dada. El trabajo está dividido en seis partes. La primera sirve de introducción y plantea el problema del cálculo de cortocircuitos por ordenador. La segunda trata de la formulación matemática del problema y en ella se desarrollan los algoritmos y métodos utilizados. La tercera está dedicada a la descripción del programa de ordenador. En la cuarta se presentan algunos ejemplos con resultados. En la quinta, se estudia la variación de la memoria de ordenador requerida y del tiempo de ejecución en función del número de nudos de la red y del número de zonas en que ésta se subdivide. Y, finalmente, la sexta parte presenta las conclusiones y sugerencias para futuros desarrollos del tema