Sistemas de potencia
El dominio de sistemas de potencia evalúa el análisis de redes trifásicas en régimen permanente: modelo por unidad, flujo de carga, cortocircuito, estabilidad y protección. El examen combina cálculos de potencia, impedancias base y criterios de operación segura.
Reglas centrales
- En trifásico balanceado: S = √3 V_L I_L, con V_L e I_L en RMS; P = S cos φ y Q = S sen φ.
- Por unidad: Z_base = V_base² / S_base en sistemas trifásicos, usando tensión línea-línea y potencia trifásica; X_pu = X_Ω / Z_base.
- Cambio de base: Z_pu,nueva = Z_pu,vieja (S_nueva/S_vieja)(V_vieja/V_nueva)².
- Flujo de carga: nodos PQ, PV y slack; las pérdidas y caídas dependen de R y X de líneas y transformadores.
- Cortocircuito: la corriente subtransitoria se estima con las reactancias de secuencia y la contribución de fuentes; la protección debe coordinar tiempos y curvas.
Ejemplo resuelto
Base S = 100 MVA y V = 230 kV: Z_base = 230²/100 = 529 Ω. Una línea de 26.45 Ω equivale a 26.45/529 = 0.05 pu. Si la tensión en por unidad es 1.0, la corriente base es I_base = S/(√3 V) = 100×10⁶/(√3×230×10³) = 251 A; una corriente de 0.4 pu son 100.4 A. La ventaja del pu es que transformadores con relación nominal desaparecen del modelo.
Errores que cuestan puntos
- Usar tensión fase-neutro con potencia trifásica sin el factor √3.
- Mezclar bases monofásicas y trifásicas en Z_base.
- Olvidar el cambio de base al tomar datos de placa de transformadores.
- Confundir corriente de carga con corriente de cortocircuito; la segunda depende de la impedancia equivalente de Thévenin en el punto de falla.
- Ignorar que la estabilidad transitoria se evalúa con ángulo de potencia y tiempo crítico de despeje, no solo con flujo de carga.