Estudio dinámico de la red eléctrica de la planta La Teja ANCAP

De Marco, Sebastián - Rondán, Fabricio - Toscano, Emilio

Supervisor(es): Riera, Mauricio

Resumen:

En una red eléctrica industrial compuesta mayoritariamente por motores de inducción es importante conocer el comportamiento de la misma ante un defecto y las consideraciones a tener en cuenta a la hora de volver a poner en funcionamiento la planta. Para estudiar los distintos fenómenos que puedan ocurrir desde el punto de vista eléctrico y así decidir sobre las acciones a tomar, se necesita recrear la planta a estudio en un software de simulación y se requiere conocer el modelo de los equipos que conforman la red. Debido a los procesos productivos, en ocasiones es imposible detener la planta para poder ensayar los equipamientos de forma de determinar sus modelos. Por tal razón es necesario disponer de herramientas para modelar los equipos a partir de la información básica proporcionada por el fabricante. En las situaciones en que las redes a simular cuenten con una gran cantidad de elementos, es posible que el software no sea capaz de obtener resultados adecuados en relación a la precisión y tiempos de simulación. Por esta razón es necesario tener herramientas que permitan disminuir la cantidad de elementos a simular sin dejar de tener una correcta representación de la planta real. En este proyecto se tomó como caso de estudio la planta de la refinería La Teja de ANCAP. Debido a reformas en el proceso productivo de la refinería, se incluyeron nuevos motores de inducción, por lo tanto es necesario analizar la respuesta transitoria del sistema eléctrico completo luego de una falla eléctrica en la red. A los efectos de este proyecto se consideran como casos de fallas eléctricas a cortocircuitos en la red de distribución de UTE que provocan huecos de tensión cero. En una primera parte de este trabajo se plantearon las herramientas disponibles en cuanto a software para simulaciones, programas de cálculo y distintos modelos existentes en el software de simulación para representar a los diferentes equipos. Luego se planteó un caso de ejemplo donde se simuló una red pequeña compuesta por motores de inducción alimentados por un transformador dimensionado a partir de la potencia nominal del conjunto de motores, para así poder entender el comportamiento de la tensión y la corriente en arranque directo. Esto motivó en un primer caso el estudio de los efectos térmicos sobre los transformadores cuando son sometidos a sobrecargas temporales, para determinar la pérdida de vida útil del mismo sometiéndolo a un escenario típico de un ciclo diario de sobrecargas. El desarrollo de las herramientas para el análisis del problema comenzó estableciendo una técnica para la determinación de los parámetros eléctricos del modelo del motor a partir de los datos de chapa. Para esto se estudiaron trabajos de autores relacionados con la temática, para luego desarrollar la herramienta que permite determinar un modelo adecuado que represente los fenómenos constructivos de los motores de doble jaula y jaula profunda, haciendo variables los parámetros del rotor. Luego de tener modelados los motores de inducción, se procedió a encontrar. una técnica para agrupar varios motores de una misma barra en un único motor, disminuyendo así el cálculo computacional asociado a la simulación de una red con gran cantidad de equipos. Para este cometido se estudiaron distintas publicaciones y así luego desarrollar una técnica propia para la determinación del modelo equivalente eléctrico. A los efectos de contar con una herramienta de simulación que brinde las funcionalidades necesarias para poder simular el motor de inducción de doble jaula o jaula profunda, fue necesario modificar el software elegido ya que el mismo no cuenta con un modelo del motor de inducción de parámetros eléctricos variables en el rotor. Luego de contar con todas las herramientas y con todos los datos de la red de ANCAP disponibles se procedió a aplicar la técnica desarrollada a los equipos de la red, para luego estudiar ciertos casos de fallas a los efectos de poder discernir qué camino o estrategia de re-encendido tomar.


Detalles Bibliográficos
2015
Potencia
Español
Universidad de la República
COLIBRI
http://hdl.handle.net/20.500.12008/20101
Acceso abierto
Licencia Creative Commons Atribución – No Comercial – Sin Derivadas (CC - By-NC-ND)
Resumen:
Sumario:En una red eléctrica industrial compuesta mayoritariamente por motores de inducción es importante conocer el comportamiento de la misma ante un defecto y las consideraciones a tener en cuenta a la hora de volver a poner en funcionamiento la planta. Para estudiar los distintos fenómenos que puedan ocurrir desde el punto de vista eléctrico y así decidir sobre las acciones a tomar, se necesita recrear la planta a estudio en un software de simulación y se requiere conocer el modelo de los equipos que conforman la red. Debido a los procesos productivos, en ocasiones es imposible detener la planta para poder ensayar los equipamientos de forma de determinar sus modelos. Por tal razón es necesario disponer de herramientas para modelar los equipos a partir de la información básica proporcionada por el fabricante. En las situaciones en que las redes a simular cuenten con una gran cantidad de elementos, es posible que el software no sea capaz de obtener resultados adecuados en relación a la precisión y tiempos de simulación. Por esta razón es necesario tener herramientas que permitan disminuir la cantidad de elementos a simular sin dejar de tener una correcta representación de la planta real. En este proyecto se tomó como caso de estudio la planta de la refinería La Teja de ANCAP. Debido a reformas en el proceso productivo de la refinería, se incluyeron nuevos motores de inducción, por lo tanto es necesario analizar la respuesta transitoria del sistema eléctrico completo luego de una falla eléctrica en la red. A los efectos de este proyecto se consideran como casos de fallas eléctricas a cortocircuitos en la red de distribución de UTE que provocan huecos de tensión cero. En una primera parte de este trabajo se plantearon las herramientas disponibles en cuanto a software para simulaciones, programas de cálculo y distintos modelos existentes en el software de simulación para representar a los diferentes equipos. Luego se planteó un caso de ejemplo donde se simuló una red pequeña compuesta por motores de inducción alimentados por un transformador dimensionado a partir de la potencia nominal del conjunto de motores, para así poder entender el comportamiento de la tensión y la corriente en arranque directo. Esto motivó en un primer caso el estudio de los efectos térmicos sobre los transformadores cuando son sometidos a sobrecargas temporales, para determinar la pérdida de vida útil del mismo sometiéndolo a un escenario típico de un ciclo diario de sobrecargas. El desarrollo de las herramientas para el análisis del problema comenzó estableciendo una técnica para la determinación de los parámetros eléctricos del modelo del motor a partir de los datos de chapa. Para esto se estudiaron trabajos de autores relacionados con la temática, para luego desarrollar la herramienta que permite determinar un modelo adecuado que represente los fenómenos constructivos de los motores de doble jaula y jaula profunda, haciendo variables los parámetros del rotor. Luego de tener modelados los motores de inducción, se procedió a encontrar. una técnica para agrupar varios motores de una misma barra en un único motor, disminuyendo así el cálculo computacional asociado a la simulación de una red con gran cantidad de equipos. Para este cometido se estudiaron distintas publicaciones y así luego desarrollar una técnica propia para la determinación del modelo equivalente eléctrico. A los efectos de contar con una herramienta de simulación que brinde las funcionalidades necesarias para poder simular el motor de inducción de doble jaula o jaula profunda, fue necesario modificar el software elegido ya que el mismo no cuenta con un modelo del motor de inducción de parámetros eléctricos variables en el rotor. Luego de contar con todas las herramientas y con todos los datos de la red de ANCAP disponibles se procedió a aplicar la técnica desarrollada a los equipos de la red, para luego estudiar ciertos casos de fallas a los efectos de poder discernir qué camino o estrategia de re-encendido tomar.