SISTEMAS DE POTENCIA: UNIDAD 3. Sistema Por Unidad

Sistemas de Potencia

UNIDAD 3. Sistema Por Unidad

VALOR POR UNIDAD Y VALOR POR CIENTO. DEFINICIONES.

El valor por unidad de cualquier cantidad se define como la razón de la cantidad a su valor base. El valor por ciento es 100 veces el valor por unidad.Entonces, las cantidades tales como voltaje (V), corriente (I), potencia activa (P), potencia reactiva (Q), volt-amperes (VA), resistencia (R), impedancia (Z), pueden ser expresadas en por unidad de la siguiente manera:

Donde:

Cpu = Cantidad en por unidad (pu).

Ca= Cantidad actual.

Cb= Cantidad base.

C%= Cantidad en por ciento.

La cantidad actual es un valor escalar o complejo de la cantidad expresada en sus propias unidades. La cantidad base es un valor arbitrariamente seleccionado de la misma cantidad escogida, siendo designada como base. Entonces, los valores en por unidad y/o por ciento son cantidades adimensionales, que pueden ser escalares y/o complejos.

Como un ejemplo, para una base de 115 KV, los voltajes de 92, 115 y 161 KV, son 0.80, 1.0 y 1.40 pu o 80%, 100% y 140%, respectivamente.

VENTAJAS DE UTILIZAR VALORES EN POR UNIDAD O POR CIENTO

Algunas ventajas de usar valores en por unidad o en por ciento son:

El manejo de datos es relativamente sencillo, permitiéndose una comparación directa entre cantidades similares de un sistema.
La impedancia equivalente en por unidad de un transformador es la misma cuando se refiere al lado primario o al lado secundario.
La impedancia equivalente en por unidad de un transformador trifásico es la misma, independientemente del tipo de conexión de sus devanados (estrella-estrella, estrella-delta, delta-estrella).
El método por unidad es independiente de los cambios de voltaje y el defasamiento en el transformador, donde los voltajes base en los devanados son proporcionales al número de vueltas en los devanados.
Los fabricantes usualmente especifican la impedancia del equipo en por unidad o por ciento en base a los valores de potencia y voltaje de placa (nominales). Entonces, el valor de impedancia puede usarse directamente si las bases escogidas son las mismas que los valores de placa del equipo.

Las líneas de transmisión de Energía Eléctrica se operan a niveles en que el kilovoltio (kV) es la unidad más conveniente para expresar los voltajes. Debido a que se transmite una gran cantidad de potencia, los términos comunes son los kilowatts (kW) o megawatts (MW) y los kilovoltamperes (kVA) o megavoltamperes (MVA). Sin embargo, estas cantidades, al igual que los volts, los amperes y los ohms, se expresan frecuentemente en por ciento o en por unidad de un valor base o de referencia especificado para cada una. Por ejemplo, si se selecciona una base de voltaje de 120 kV, los voltajes de 108, 120, y 126 kV equivaldrán a 0,9; 1,0 y 1,05 en por unidad o a 90, 100 y 105 % respectivamente. El valor en por unidad de cualquier cantidad se define como la razón entre la cantidad y su base. La relación en por ciento es 100 veces el valor en por unidad. Ambos métodos de cálculo, porcentual y en por unidad, son más simples y más informativos que los volts, los amperes y los ohm reales.

El método en por unidad tiene una ventaja sobre el porcentual: el producto de dos cantidades expresadas en por unidad queda expresado también en por unidad, mientras que el producto de dos cantidades dadas en por ciento se debe dividir por 100 para obtener el resultado en por ciento. El método que más se emplea en la resolución de problemas en que intervienen transformadores, generadores, líneas, etc; consiste en representar estos elementos a través de sus circuitos equivalentes. Los parámetros de los circuitos equivalentes y las variables asociadas, pueden expresarse en unidades convencionales (ohm, volt, watt, etc.) o bien en por unidad (pu) o en tanto por uno (º/1). Cuando se emplean valores en por unidad, se simplifica la resolución de problemas, entre otras cosas, porque ello permite eliminar las razones de transformación (cuando existen transformadores) y efectuar comparaciones en forma mucho más sencilla.

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