Diseño y construcción de un transformador trifásico para control de ángulo y un modelo a escala de línea de transmisión de 500 kV para el laboratorio de sistemas eléctricos de potencia

Pagalo Azadovay, Diego Paúl
Quintana Betancurt, Edy Mauricio

2019-10-25

Pagalo Azadovay, D. P. & Quintana Betancurt, E. M. (2019). Diseño y construcción de un transformador trifásico para control de ángulo y un modelo a escala de línea de transmisión de 500 kV para el laboratorio de sistemas eléctricos de potencia. 215 hojas. Quito : EPN.
T-IE/4959/CD 10002

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En este trabajo se realiza el diseño y construcción de un transformador trifásico para el control de ángulo del voltaje en la barra de envío y un modelo a escala de una de las líneas de transmisión de 500 kV Coca Codo Sinclair - El Inga para el Laboratorio de Sistemas Eléctricos de Potencia. El transformador tiene una capacidad de 5 kVA con relación de voltajes 220/220 V, conexión Dy5, dispone de un cambiador de fase bajo carga en el lado delta con variación de +/- 5° en pasos de 1° y un cambiador de fase fijo en el lado estrella con variación de +/- 5° en pasos de 2,5°. La línea de transmisión está construida en 2 módulos de la mitad de su longitud real cada uno. Mediante el uso de la herramienta computacional MATLAB, se desarrolla una interfaz gráfica del software que permite realizar el diseño del transformador trifásico y de la línea de transmisión a escala. Para el caso del transformador se ingresan valores de potencia, voltaje, frecuencia, tipo de conexión y especificación de los taps, como resultado se obtienen las especificaciones constructivas del núcleo, devanados y taps. Con los parámetros obtenidos del diseño se construyen los 2 equipos para el Laboratorio de Sistemas Eléctricos de Potencia. En cada uno de ellos se efectúan pruebas eléctricas para establecer su circuito equivalente y comprobar que su funcionamiento sea el adecuado dentro de las normas establecidas. Finalmente, el transformador se conecta en serie con el modelo a escala de la línea de transmisión de 500 kV en un sistema eléctrico de potencia de dos líneas con el fin de comprobar el ajuste del flujo de potencia activa mediante el control de ángulo.

In this work, the design and construction of a three-phase shifting transformer for voltage angle control at the sending bus and a scale model of the Coca Codo Sinclair – El Inga 500-kV transmission line for the Power Electric Systems Lab are carried out. This transformer has a 5-kVA capacity with a 220/220 V voltage ratio and Dy5 connection. It has an on-load phase changer in the delta side with +/- 5° range variation in steps of 1° and a no-load phase changer in the star side with +/- 5° range variation in steps of 2,5°. The transmission line is built in two modules; each of them has half of their real length. Using the MATLAB software, a graphical software interface is developed to allow the design of the three-phase transformer and the transmission line. For the transformer, values such as power, voltage ratio, frequency, type of connection and specification of taps are entered, and as a result the construction specification of the core, windings and taps are obtained. With the parameters obtained from the design, the 2 equipment for the Power Electric Systems Lab are built. In each of two devices built, electrical tests are performed to define their electric equivalent circuit as well as verify that its operation meets standard norms. Finally, the transformer is connected in series with the scale model of the 500-kV transmission line in a two-line power electrical system in order to verify the active power flow readjustment through its angle changes.

Játiva Ibarra, Jesús Amado, director

ELÉCTRICA; LÍNEAS DE TRANSMISIÓN; TRANSFORMADORES;