procedimiento para la simulacion de la red de mvfinal
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PROCEDIMIENTO
PARA EL CALCULO DE PERDIDAS Y
ANALISIS DE LA RED DE MEDIO VOLTAJE.
El presente documento, ha sido elaborado por el Comité del Sistema de Análisis Técnico, con el aporte y participación de las empresas eléctricas del país.
INTEGRANTES DEL COMITÉ TECNICO:
EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL CENTRO SUR : Ramiro ÁvilaSantiago Machado
EMPRESA ELECTRICA PÚBLICA DE GUAYAQUIL : Douglas ToroLuis BernalPedro Hidalgo
EMPRESA ELECTRICA QUITO : Ricardo DávilaClaudia Aillón
CORPORACIÓN NACIONAL DE ELECTRICIDAD – CNEL : Diana Cervantes Javier Medina
Ronny Nieto
EMPRESA ELÉCTRICA GALÁPAGOS S.A. : Marco Salao
MINISTERIO DE ELECTRICIDAD Y ENERGÍA RENOVABLE : Santiago Córdova
ContenidoPROCEDIMIENTO PARA EL ANALISIS TECNICO DE LAS REDES DE
MEDIO VOLTAJE..............................................................................................1
1. ANTECEDENTES:...............................................................................................1
2. OBJETIVO:...........................................................................................................1
3. LINEAMIENTOS.................................................................................................1
4. SIMULACIÓN DE CIRCUITOS PRIMARIOS................................................2
4.1. DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE PÉRDIDAS - Fp.....................24.2. CONSIDERACIONES PARA LAS SIMULACIONES.............................34.3. MODELAMIENTO DE LA CARGA.........................................................34.4. PARAMETROS DEL SISTEMA..............................................................44.5. EQUIVALENTES DE LA FUENTE..........................................................44.6. DISTRIBUCION DE CARGA...................................................................54.7. FLUJOS DE CARGA.................................................................................64.8. DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE PÉRDIDAS EN LA RED DE MEDIO VOLTAJE............................................................................................................ 74.9. DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE PÉRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN...............................................74.10. REPORTES DE SIMULACION DE PÉRDIDAS EN LA RED DE MEDIO VOLTAJE............................................................................................................ 8
PROCEDIMIENTO PARA EL ANALISIS TECNICO DE LAS REDES DE MEDIO VOLTAJE
1. ANTECEDENTES:
A partir del año 2011 se inicio en la mayoría de las Empresas Eléctricas de Distribución, los procesos de levantamiento de información de la infraestructura eléctrica para ingresarla en la base del Sistema de Información Geográfica – SIG, actividad que se realizó gracias a la gestión y transferencia de recursos del Ministerio de Electricidad y Energía Renovable - MEER a las Empresas Eléctricas del País.
La implantación del SIG y su vinculación con el Sistema de Análisis Técnico - SAT y Sistema de Información Comercial - SIC, ayudará a fortalecer la gestión técnica del sistema de distribución de las empresas eléctricas del país; en este contexto, se ha desarrollado un interfaz que permite extraer la información de la topología de la red eléctrica de medio voltaje del SIG al SAT.
A través del Comité Técnico y con la participación de las Empresas Eléctricas, se ha homologado la base de parámetros eléctricos de los equipos utilizados en el SAT, así como el procedimiento para la determinación de pérdidas y estudios técnicos de la red de medio voltaje del sistema de distribución a nivel nacional, la información gestionada permitirá realizar análisis y elaborar proyectos más sustentados para su ejecución a través de los programas nacionales PLANREP, PMD, etc.
2. OBJETIVO:
Establecer el procedimiento para realizar el análisis y el cálculo de pérdidas en redes de medio voltaje.
3. LINEAMIENTOS
Las Empresas Eléctricas deberán disponer de una unidad o funcionario responsable de la gestión y almacenamiento de la información de los sistemas de medición.
Todos los circuitos primarios deberán disponer de sistemas de medición por fase al menos en sus cabeceras, que permitan registrar información de los siguientes parámetros eléctricos: voltajes, corriente, potencias y factor de potencia. Los equipos de medición deberán ser de clase 0.2, con el fin de garantizar la
precisión de los estudios.
En los análisis se utilizarán todos los registros de carga en ramales y medidores de clientes especiales. Esta información será ingresada en las simulaciones, para lo cual será necesario verificar su validez y coincidencia en el tiempo con los datos de los registradores en las cabeceras de los primarios.
Debe existir una coordinación entre los responsables y unidades SIG y SAT para garantizar que la información del Sistema de Información Geográfica – SIG, este actualizada y sea la correspondiente a la topología a ser analizada, previo a la ejecución de los estudios.
Para los análisis técnicos, la información de la topología de la red eléctrica del sistema de distribución, será extraída del Sistema de Información Geográfica – SIG, a través de la interfaz respectiva, con corte a fin de mes; la base de parámetros técnicos de los equipos será la homologada y estará disponible en la página web del MEER.
En el caso de requerirse modificaciones o adiciones a la base datos de equipos de parte de las empresas eléctricas, estas deberán ser canalizadas a través del MEER y del Subcomité de Análisis Técnico (revisar Anexo 2, “Consideraciones para la elaboración de la base de datos de equipos”).
La simulación de los circuitos primarios debe considerar lo establecido en el presente documento.
En vista de que la presente metodología se centra al momento en la red de medio voltaje, el nivel de voltaje de los secundarios de los transformadores de distribución se homologará a 240 V.
La información de la topología de la red en condiciones normales de operación, utilizada para la simulación de los circuitos primarios, deberá ser la correspondiente al mes de análisis y debe ser coincidente con los registros de medición.
Los reportes de pérdidas en medio voltaje se reportarán cada fin de mes con información correspondiente al mes anterior.
4. SIMULACIÓN DE CIRCUITOS PRIMARIOS
4.1.DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE PÉRDIDAS - Fp
El factor de pérdidas se determinará mediante la siguiente fórmula 1:
Fp=∑n
i=1
( DPi
DPmax
.cos∅max
cos∅ i)2
n
❑
Donde:
Fp: Factor de pérdidas
DPi: Demanda de potencia en el intervalo i
DPmax : Demanda máxima no coincidente de todo el intervalo de análisis
Cos Фmax: Desplazamiento del factor de potencia a demanda máxima
Cos i: Ф Desplazamiento del factor de potencia en el intervalo de demanda i
n : Es el número de registros del período de medición, si se considera registros durante cada hora, para un día sería 24
4.2.CONSIDERACIONES PARA LAS SIMULACIONES
Los flujos y simulaciones de los circuitos primarios, deben realizarse en condiciones normales de funcionamiento de cada circuito, debiendo hacerse extensivos al análisis de las demandas de los diferentes puntos de medición.
Si la transferencia de carga en un circuito es mayor a 7 días, se deberá considerar esta como la nueva topología de red para el análisis, caso contrario, las demandas de este período serán sustituidas por registros de la semana anterior.
Se requiere sustentar la validez de los estudios, mediante los registros de las operaciones realizadas por áreas operativas y de despacho.
Es necesario y obligatorio que las áreas técnicas de distribución de todas las empresas mantengan un registro las operaciones realizadas en los equipos de la red con base en la información del SIG.
En el caso de que la medición del mes no sea válida (daño del medidor o errores en la recolección de datos), se debe tomar la última medición válida.
El análisis de transferencias y condiciones atípicas será necesario para la gestión y planificación propia de la empresa eléctrica, pero no será necesario su reporte al MEER y GPR.
Se recomienda que el intervalo de medición sea de 15 minutos. Se aceptarán intervalos de medición de hasta 1 hora.
La versión de software mínima que se utilizará será la CYME 5.02.
4.3.MODELAMIENTO DE LA CARGA
Para la simulación de los sistemas de distribución, se utilizará un modelo de carga de potencia constante.
4.4.PARAMETROS DEL SISTEMA
Previo al análisis a realizarse en el CYMDIST, se deberá revisar que los parámetros del sistema sean los establecidos en el siguiente gráfico:
Grafico 1.- Parámetros del Sistema Eléctrico
Grafico 2.- Topología de la red en estado normal
4.5.EQUIVALENTES DE LA FUENTE
Los equivalentes de la fuente, deberán ser obtenidos a partir del secundario del transformador de potencia de la subestación de distribución, debiéndose considerar que el voltaje de servicio corresponda a la hora de demanda máxima.
Gráfico 3.- Parámetros del equivalente de la fuente
4.6.DISTRIBUCION DE CARGA
En función de la disponibilidad de la información actual de las Empresas Eléctricas del país, se sugiere utilizar la opción de los kVA conectados, quedando a consideración para una siguiente etapa, utilizar los otros métodos disponibles en el software de Análisis Técnico.
Gráfico 4.- Método de distribución de carga
Consideraciones:
1. En caso de disponer de información de la demanda máxima coincidente de clientes especiales, está deberá considerarse como fija.
Gráfico 5.- Método de distribución de carga
2. En caso de disponer de mediciones aguas abajo del circuito primario, estas deberán ser consideradas en el proceso de simulación, ingresando sus lecturas dentro del equipo medidor.
Gráfico 6.- Método de distribución de carga
4.7.FLUJOS DE CARGA
Para la determinación de las pérdidas técnicas de energía de los circuitos primarios de la red de distribución y los estudios técnicos de los circuitos primarios, en los cuales se deben simular las condiciones críticas de operación del sistema de distribución, se recomienda realizar la simulación con el método Caída de tensión – Desequilibrada.
4.8.DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE PÉRDIDAS EN LA RED DE MEDIO VOLTAJE
Se determinará el día donde se registre la demanda máxima del período de análisis y se aplicará la metodología descrita anteriormente, en el cual el intervalo de medición i, será de una hora.
La energía de pérdidas técnicas de la red de medio voltaje para cada circuito primario, se determinará a través de la siguiente ecuación:
Pérdidasde energía=24∗Fp∗número dedías∗DRL−max
Donde:
DRL-max : Pérdidas de potencia a demanda máxima obtenida en la simulación.
Fp: Factor de pérdidas
4.9.DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE PÉRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN
Para el cálculo de pérdidas en el núcleo de de los transformadores, se determinará a través de la siguiente ecuación:
Pérdidasde energíanúcleo=24∗númerode días∗DNT−max
Donde:
DNT-max : Pérdidas de potencia en el núcleo de los transformadores a demanda máxima obtenida en el reporte de simulación.
Para el cálculo de pérdidas en las bobinas del transformador, se establecerá la siguiente ecuación:
Pérdidasde energíabobinas=24∗Fp∗número dedías∗DBT−max
Donde:
DBT-max : Pérdidas de potencia en las bobinas de los transformadores a demanda máxima obtenida en el reporte de simulación.
Fp: Factor de pérdidas de transformadores
Nota: Para las empresas distribuidoras que dispongan de registros de medición en los transformadores de distribución, se deberá determinar el Factor de Pérdidas para cada grupo de estos, con la metodología citada anteriormente, caso contrario se utilizará el mismo factor de pérdidas de los circuitos primarios de la red de medio voltaje.
Las pérdidas de energía en los transformadores de distribución, será la suma de las pérdidas de sus respectivos componentes.
4.10. REPORTES DE SIMULACION DE PÉRDIDAS EN LA RED DE MEDIO VOLTAJE
Se reportará mensualmente por alimentador, la siguiente información:
Energía disponible del alimentador en el mes Energía de pérdidas en conductores
Energía de pérdidas en transformadores Caída de voltaje en el punto más crítico o de mayor caída de tensión
por fase en el lado de alta tensión del transformador de distribución Máxima Cargabilidad en los conductores de la red de medio voltaje
Los reportes deben estar sustentados en los resultados del los estudios ejecutados en el software de análisis técnico.
El formato de los reportes se indica en el Anexo 3.
Las empresas eléctricas reportarán la base de datos de red de los alimentadores en los que se realice el estudio.
Anexo 1Módulos básicos del programa CYMDIST
Análisis de redes de medio voltaje
1) Módulo de fondo cartográfico MAP2) Módulo de Análisis de Redes de Distribución CYMDIST3) Módulo de Optimización de la Configuración del Sistema Eléctrico CAM4) Programa CYMTCC, de coordinación de dispositivos de protección
Anexo 2Consideraciones para la elaboración
de la base de datos de equipos
MARCO TEÓRICO
PARA LA
APLICACIÓN DE LA BASE DE EQUIPOS DEL CYMDIST.
El presente documento, ha sido elaborado por el Comité del Sistema de Análisis Técnico, con el aporte y participación de las empresas eléctricas del país.
INTEGRANTES DEL COMITÉ TECNICO:
MINISTERIO DE ELECTRICIDAD Y ENERGÍA RENOVABLE : Marco Salao
EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL CENTRO SUR : Ramiro Avila Santiago Machado
EMPRESA ELECTRICA PÚBLICA DE GUAYAQUIL : Pedro Hidalgo
CORPORACIÓN NACIONAL DE ELECTRICIDAD – CNEL : Diana Cervantes Javier Medina
Ronny Nieto
Contenido1
1. ANTECEDENTES:........................................................................................... 1
2. OBJETIVOS:....................................................................................................... 1
3. LINEAMIENTOS.............................................................................................. 1
4. PARAMETROS TECNICOS DE EQUIPOS.........................................1
4.1...................................................................................TRANSFORMADORES 1
4.2...................................................................................................CAPACITORES 3
4.3.................................................................................................REGULADORES 4
4.4........................................................................................RECONECTADORES 5
4.5............................................................................................SECCIONADORES 6
4.6..............................................................................................................FUSIBLES 7
4.7........................................................................CONDUCTORES y CABLES 8
4.8......................................................................................................LINEA AEREA 9
4.8.1. ESPACIAMIENTO..................................................................9
HOMOLOGACION DE PARÁMETROS TÉNICOS DE EQUIPOS
1. ANTECEDENTES:
Las Empresas Eléctricas de Distribución durante el año 2011, realizaron la implantación del Sistema de Información Geográfica – SIG y levantaron la información de las redes urbanas. Los hitos definidos en el SIGDE para el 2012, es fortalecer la gestión técnica de las empresas con el uso de la herramienta del SIG, por lo que se requiere vincular este sistema con el resto, entre estos, con el Sistema de Análisis Técnico – SAT.
El trabajo se encamina a unificar la descripción, parámetros técnicos y simbología de la base de equipos del CYMDIST.
2. OBJETIVO:
Disponer de una base de equipos a nivel de medio voltaje homologada para el funcionamiento del CYMDIST.
3. LINEAMIENTOS
La base de datos de los equipos del software Cymdist, se creó utilizando el Catálogo de Estructuras Homologado en la GEODATABASE para el SIG.
Para el caso de equipos de corte y protección, se tomará del SIG la información del nombre del equipo quedando para una segunda instancia sus características técnicas, considerando que estos parámetros no tienen ninguna incidencia para el cálculo de pérdidas de energía.
De las metodologías disponibles en el Cymdist, para el modelamiento de las redes de distribución será utilizada la configuración por fase, debido a que es la que mejor se acopla a la realidad de los sistemas de distribución del país.
Para la identificación de los equipos, se tomó la descripción corta del Catálogo de Estructuras.
1
Con el fin de mantener la base de equipos homologada, cualquier variación, o incorporación de parámetros técnicos de esta, deberá hacerse conocer al MEER, para la actualización respectiva.
La base de equipos actualizada, estará publicada en el portal del MEER, www.meer.gob.ec
4. PARAMETROS TECNICOS DE EQUIPOS
4.1. TRANSFORMADORESLos parámetros técnicos de los transformadores de distribución utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes:
Tipo de Transformador. Tipo de Aislamiento. Capacidad Nominal. Voltaje Primario. Voltaje Secundario. Configuración (Conexiones). Pérdidas en Vacío. Impedancias de secuencia.
Para la digitación de la información requerida en el Cymdist se tomaron las siguientes consideraciones:
Para la configuración (grupos de conexión), se tomó como referencia el estándar IEEE Std.C57.12.00- 2006 - IEEE Std. C57.12.70-2000, estableciendo los siguientes grupos de conexión:
Transformadores monofásicos YNyn0. Transformadores en Delta Abierta DOdo0. Transformadores Trifásicos Dyn11.
Para el cálculo de las impedancias de secuencia se utilizó la herramienta disponible en Cymdist basada en los valores KVA y el voltaje primario.
Se debe indicar que las pérdidas en vacio de los transformadores de distribución fueron ingresadas en forma manual de acuerdo a las siguientes normas:
INEN 2115-2-2004 “Transformadores de distribución nuevos trifásicos. Valores de corriente sin carga, pérdidas y voltaje de cortocircuito”.
INEN 2114-2-2004 “Transformadores de distribución nuevos monofásicos. Valores de corriente sin carga, pérdidas y voltaje de cortocircuito”.
Observaciones
3. Para los bancos bifásicos y trifásicos en la pestaña notas del Cymdist, se indica las capacidades de los transformadores que conforman el banco.
4. Las perdidas en vacio de los bancos de transformadores, se compone de la suma de sus valores respectivos de cada unidad monofásica.
4.2. CAPACITORESLos parámetros técnicos de los capacitores de distribución utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes:
Tipo de capacitor. Potencia Nominal.
Voltaje Nominal. Capacidad Nominal. Pérdidas. Costo de capacitores fijos (Opcional). Costo de capacitores Desconectables (Opcional).
Para el llenado de la información que requiere el Cymdist se tomaron las siguientes consideraciones:
Las pérdidas en los capacitores se consideraron a razón de 5W por kVAR, en referencia a lo documentación técnica consultada.
Los costos son opcionales y los pueden ingresar de acuerdo a la realidad de cada distribuidora.
4.3. REGULADORESLos parámetros técnicos de los reguladores de voltaje utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes:
Tipo de Regulador. Capacidad Nominal. Voltaje Nominal. Reducción de Voltaje Máxima. Sobretensión Máxima. Numero de tomas.
Ancho de banda. TC nominal del primario. Relación para transformador de voltaje.
Para el llenado de la información que requiere Cymdist se tomaron las siguientes consideraciones:
Los valores Reducción de Voltaje Máxima, sobretensión máxima, número de tomas se lo obtuvieron de catálogos de equipos usados por varias empresas.
Los valores del ancho de banda se ingresaron de acuerdo a valores recomendados por fabricantes.
Los datos de los transformadores de medida fueron ingresados de acuerdo a catálogos de fabricantes.
Observaciones
Se recomienda el ajuste del valor del ancho de banda de acuerdo a lo que quede ajustado en sitio en cada empresa distribuidora.
Los datos de los transformadores de Medida pueden ser cambiados de acuerdo a lo que esté instalado en campo.
4.4. RECONECTADORESLos parámetros técnicos de los reconectadores utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes:
Tipo. Tipo de control. Modelo. Corriente Nominal. Voltaje Nominal Valor nominal de interrupción. Modo de operación.
Observaciones
Todos los valores serán ingresados y reportados por cada empresa distribuidora de acuerdo a la realidad de la misma.
4.5. SECCIONADORESLos parámetros técnicos de los seccionadores utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes:
Corriente Nominal. Voltaje Nominal. Valor nominal de Interrupción.
Para el llenado de la información que requiere el Cymdist se tomaron las siguientes consideraciones:
Se usaron las capacidades y voltajes nominales presentes en el catalogo de estructura del SIG.
4.6. FUSIBLESLos parámetros técnicos de los fusibles utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes:
Fabricante. Modelo. Capacidad. Corriente Nominal. Voltaje Nominal. Valor nominal de interrupción.
Observaciones
Todos los valores serán ingresados y reportados por cada empresa distribuidora de acuerdo a la realidad de la misma.
4.7. CONDUCTORES y CABLESLos parámetros de los conductores utilizados para el cálculo de pérdidas de energía son los siguientes: Palabra código. Tipo de Construcción. Material. Estándar. Tamaño. KCMIL. Capacidad nominal. Capacidad de soporte de C.C. Diámetro externo. Diámetro interno. Radio Medio Geométrico. Resistencia a 25°C Resistencia a 50°C
La información requerida, se tomó del libro “Electrical Transmission and Distribution Reference Book”,ABB, Edición 1997.
Observaciones
Los parámetros de los conductores AL 6201 y AL 5005 fueron consultados del catalogo de conductores de CENTELSA.
Los parámetros eléctricos de los cables fueron calculados utilizando la herramienta disponible en el Cymdist, cuya metodología se encuentra en la ayuda del software.
4.8. LINEA AEREA
4.8.1. ESPACIAMIENTO
Para facilitar el cálculo de las pérdidas de energía se consideró el uso de siete estructuras tipo basados en el tipo de configuración y en su instalación a nivel nacional, las cuales se detallan a continuación:
Estructura Monofásica Centrada 1CP
Estructura Monofásica en Volado 1VP
Estructuras Bifásica Centrada 2CP
Estructuras Bifásica en Volado 2VP
Estructuras Trifásica Centrada 3CP
Estructuras Trifásica Semi Centrado 3SP
Estructuras Trifásica en Volado 3VP
Anexo 3Formato de Reportes Mensuales
Anexo 4ÁREAS DE SOPORTE POR ZONA
Area Empresas involucradas Responsable Empresa Telefono Correo
Norte
EEQ, Emelnorte, ELEPCO, EEASA, EERSA, CNEL Regional Bolivar y Sucumbios
Ing. Ricardo Davila EEQ 092701005 ridavi [email protected]
CNEL
Guayas los Rios, Los Rios, Milagro, Manabi, Esmeralda, Santo Domingo, Santa Elena, El Oro.
Ing. Diana Cervantes CNEL Matriz 099418577 dcervantes@cnel .gob.ec
Sur EERCS, Azogues, Loja. Ing. Ramiro Avila EERCS 089395873 ravi [email protected]
Costa EEPG, ELECGALAPAGOS Ing. Pedro Hidalgo EEPG 081059878 phidalgo@electricaguayaqui l .gob.ec
Soporte CYMDIST
Nota: Soporte en Interfaz Arcgis-Cymdist sera brindada por el Ing. Ramiro Avila EERCS