Clasificación das barras do sistema eléctrico

Definición e clasificación de barras nos sistemas eléctricos

Nun sistema eléctrico, unha barra define como un punto de conexión, xeralmente representado como unha liña vertical, onde se interconectan varios componentes do sistema, tales como xeradores, cargas e alimentadores. Cada barra nun sistema eléctrico caracterízase por catro cantidades eléctricas clave: a magnitude da tensión, o ángulo de fase da tensión, a potencia activa (tamén coñecida como potencia real) e a potencia reactiva. Estas cantidades xogan un papel crucial no análise e comprensión do comportamento e rendemento do sistema eléctrico.

Durante os estudos de fluxo de carga, que teñen como obxectivo analizar as condicións de funcionamento en estado estable dun sistema eléctrico, das catro cantidades asociadas a cada barra, dúas son coñecidas, e as outras dúas deben determinarse. En función das cantidades especificadas, as barras poden clasificarse en tres categorías distintas: barras de xeración, barras de carga e barras de folga. Esta clasificación axuda na formulación e resolución das ecuacións de fluxo de carga, permitindo aos enxeñeiros analizar eficazmente a operación do sistema eléctrico, planificar a xeración e distribución de enerxía, e asegurar a estabilidade e fiabilidade xeral da rede eléctrica.

A táboa mostrada a continuación amosa os tipos de barras e os valores coñecidos e descoñecidos asociados.

Barra de Xeración (Barra de Control de Tensión ou P-V)

A barra de xeración, xeralmente coñecida como barra P-V, é un elemento clave no análise dos sistemas eléctricos. Neste tipo de barra, dous parámetros están predefinidos: a magnitude da tensión, que se alinea coa tensión xerada, e a potencia activa (potencia real) P, correspondente ao calibre do xerador. Para manter a magnitude da tensión nun valor constante e especificado, a potencia reactiva inxéctase no sistema segundo as necesidades. Como resultado, a xeración de potencia reactiva Q e o ángulo de fase δ da tensión na barra P-V son as incógnitas que deben calcularse mediante algoritmos de análise do sistema eléctrico. Este proceso é crucial para garantir a estabilidade e o correcto funcionamento da rede eléctrica, xa que manter un nivel constante de tensión é esencial para a entrega fiable de enerxía.

Barra de Carga (P-Q)

A barra de carga, tamén coñecida como barra P-Q, serve como o punto de conexión onde se extrae ou inxecta tanto a potencia activa como a reactiva á rede eléctrica. No contexto dos estudos de fluxo de carga, nesta barra, os valores de potencia activa P e potencia reactiva Q especifícanse en función das características das cargas conectadas. As principais incógnitas aquí son a magnitude e o ángulo de fase da tensión. Aínda que a tensión da barra de carga pode variar dentro dun rango tolerable, xeralmente arredor do 5%, mantela dentro destes límites é vital para o correcto funcionamento dos dispositivos eléctricos conectados. Para as cargas, o ángulo de fase δ da tensión é relativamente menos crítico comparado coa magnitude da tensión, xa que a maioría dos electrodomésticos están deseñados para funcionar eficazmente dentro dun certo rango de magnitudes de tensión.

Barra de Folga, Oscilante ou de Referencia

A barra de folga xoga un papel único e esencial nos sistemas eléctricos. Ao contrario que as outras barras, non fornece enerxía directamente a ningunha carga física. En vez diso, actúa como un reservorio de enerxía, capaz de absorber ou inxectar tanto potencia activa como reactiva no sistema eléctrico segundo as necesidades. No análise de fluxo de carga, a magnitude e o ángulo de fase da tensión na barra de folga están predefinidos. Convencionalmente, o ángulo de fase da tensión nesta barra establecése a cero, facendo dela un punto de referencia para todo o sistema eléctrico. Os valores de potencia activa e reactiva para a barra de folga determinanse durante a resolución das ecuacións de fluxo de carga.

O concepto da barra de folga emérxe das dificultades prácticas do cálculo do fluxo de carga. Dado que as perdas I²R dentro do sistema eléctrico non poden predecirse con precisión previamente, resulta imposible especificar exactamente a potencia total inxectada en cada barra individual. Designando unha barra de folga, os enxeñeiros poden equilibrar as ecuacións de potencia a través do sistema, asegurando que os cálculos globais do fluxo de potencia sexan consistentes e precisos. A convención de ángulo de fase cero na barra de folga simplifica a modelización matemática e o análise do sistema eléctrico, facilitando un entendemento máis simple das relacións eléctricas e intercambios de potencia dentro da rede.