proyecto de medidas 1 2015

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA

INGENIERÍA ELÉCTRICA-INGENIERÍA ELECTRÓNICA

1

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

1.1. Descripción del proyectoLa figura 1 muestra el diagrama unifilar con dos subestaciones, líneas de transmisión y líneas de subtransmisión.

En el punto A se tienen los registros secundarios de un mes con un medidor electrónico, que se muestran

en el archivo “Centro Industrial A”. Los transformadores de medida son de relación 1505

[ A] y

115000/√ 3115/√ 3

[V ].

En los puntos B, C y D de la figura 1, se muestran los valores máximo y mínimo de las corrientes de carga actuales así como los correspondientes factores de potencia.

La carga D inicialmente se clasificó como PD-BT. Mediciones recientes de las demandas con un analizador de redes, determinaron las corrientes indicadas en el diagrama unifilar.

Todas las instalaciones están a la intemperie, 60 [Hz], y altura de 3000 m.s.n.m.



2

Figura 1

1.2. Objetivosa. Dimensionar y especificar los transformadores de medida en el punto B.b. Establecer las categorías de consumo de los puntos A, B, C y D.c. Especificar los medidores en los puntos B y D.d. Determinar los costos de electricidad en el punto A.e. Analizar las características de consumo y medición del punto D.



3

CAPÍTULO II INGENIERÍA DEL PROYECTO

2.1. Especificación de las categorías de consumo

2.2. Análisis de demandaSegún la autoridad de fiscalización y control social de electricidad, y la resolución de la ex superintendencia de electricidad SSDE 162/2001. La cual especifica las categorías de consumo. En los puntos A, B, C y D:

Grupo tarifario [KW] Descripción de la medición Instrumentos de medición

Pequeña demanda 0-10 Energía activa sin discriminación horaria.

Electromagnético o Electrónico.

Mediana demanda 10-50Medición de potencia máxima,

energía activa y energía reactiva en caso que corresponda.

Electrónico.

Gran demanda >50Medición Potencia máxima, potencia de punta y medición de energía para

cada bloque horario.

Electrónico con diferenciación de

consumo por horario.2.2.1. Punto D

Dmax D=V∗I∗FP=220∗250∗0. 85=46750 [W ]=46 . 750[ KW ]

Según el Dmax=46. 750[ KW ], este pertenece al grupo tarifario “Mediana Demanda-Baja Tensión”.

Medición de potencia máxima, energía activa y energía reactiva en caso que corresponda.

Instrumento de medición tipo electrónico digital.

2.2.2. Punto C

Dmax C=√3∗V∗I∗FP=√3∗220∗200∗0.8=60968.19 [ W ]=60. 968 [KW ]

Según el Dmax=60,968[ KW ], este pertenece al grupo tarifario “Gran Demanda-Baja Tensión”.

Medición Potencia máxima, potencia de punta y medición de energía para cada bloque horario.

Electrónico con diferenciación de consumo por horario.

2.2.3. Punto B

DmaxB=√3∗115000∗40∗0.9=71706.690 [ KW ]

Según el Dmax=71706.690[ KW ], este pertenece al grupo tarifario “Gran Demanda-Alta Tensión”.




4


2.2.4. Punto A

Según los valores de la tabla que registra el medidor electrónico, el valor máximo registrado es de 1,9

[KW] y se tiene que los valores de k P=115000 /√ 3

115 /√ 3 y kC=1505 .

Entonces la demanda máxima en el punto A será:

Dmax A=1.9∗103∗kP∗kC

DmaxA=1.

9∗103∗115000√3

115√3

∗150

5=5 70 00 [KW ]

Según el Dmax=57000[ KW ], este pertenece al grupo tarifario “Gran Demanda-Alta Tensión”.



2.3. Determinación de la potencia aproximada del Transformador de CorrientePara la determinación de la potencia aproximada (burden) de los transformadores de corriente en los distintos puntos se deberá calcular la potencia consumida por el instrumento de medición así como la consumida por los conductores hacia los elementos de medición. Los conductores son de alambre de cobre calibre 12 AWG cuya resistencia por unidad de longitud es r12 AWG=5.22[Ω /km ].

2.3.1. Punto B

Los transformadores de medida están a 20 m de los instrumentos de medida en los circuitos de AT.

rc=5.22

Ωkm

∗1km

1000 m∗20 m=0.1044 [Ω ]

La potencia consumida por los conductores secundarios están dados por:

Pc=2∗I2 n2 ∗rc=2∗52∗0.1044=5.22[W ]

Como se especificó en características de medición se utilizara un medidor electrónico digital se hará uso del medidor CONTADOR DE ENERGIA ELECTRICA TRIFASICO Y ESTATICO PARA ENERGIA



5

ACTIVA Y REACTIVA porque cumple con todas las especificaciones, en anteriores párrafos ya se había calculado la potencia del medidor para el circuito de corriente.

Según los valores del catálogo de anexo 1 se tiene:

INSTRUMENTOS TC[W] [VAR]

Medidor electrónico EPQS 0.285 0.09368

Conductor secundario 5.22 -

∑ 5.505 0.09368[VA] 5.506

ST C=√PT C2+QT C

2=√5.5052+0.093682=5.506 [VA ]

Normalizando de anexo 2 la potencia normalizada:

ST C Normalizado=12.5[VA ]

Cuyo código según ABNT C12,5

2.4. Determinación de la potencia aproximada del Transformador de Potencial2.4.1. Punto B

Como se especificó en características de medición se utilizara un medidor electrónico digital se hará uso del medidor CONTADOR DE ENERGIA ELECTRICA TRIFASICO Y ESTATICO PARA ENERGIA ACTIVA Y REACTIVA porque cumple con todas las especificaciones, en anteriores párrafos ya se había calculado la potencia del medidor para el circuito de corriente.

Según los valores del catálogo se tiene:

INSTRUMENTOS TP[W] [VAR]

Medidor electrónico EPQS 0.9 2.33

Conductor secundario - -

∑ 0.9 2.33[VA] 2.5

STP=√ PTP2+QTP

2=√5.5052+0.093682=5.506[VA ]

Normalizando de anexo 3 la potencia normalizada:

STPNormalizado=12.5 [VA ]



6

Cuyo código según ABNT P12.5

2.5. Verificación de los conductores secundarios del Transformador de Corriente2.5.1. Punto B

La potencia activa para la bobina de corriente es:

PTC=0.285 [W ]

QCT=0.09368 [VAR ]

STC Normalizado=12.5[VA ]

Con la cual se ingresa al catálogo de impedancias características a 60 [Hz] a 5 [A] y se extrae el calor de la impedancia característica:

ZN , TC=0,5[Ω ]

Según ABNT C12,5

Rc=2∗PCT

I 2 =2∗0.28552 =0.228[Ω]

X c=2∗QCT

I 2 =2∗0.0936852 =0.0749[Ω]

Para el tipo de conductor de retorno se toma los siguientes criterios:

Primer caso:

Medición con 2 elementos y un conductor de retorno.

rmax=√12∗Zn

2− (3∗X c−√3∗Rc )2−(3∗Rc+√3∗Xc )6

rmax=√12∗0.52−( 3∗0.0749−√3∗0.228 )2−(3∗0.228+√3∗0.0749)

6

rmax=0.19 49 [Ω ]

rc=5.22

Ωkm

∗1km

1000 m∗20 m=0.1044 [Ω ]

Siempre: rmax >rc



7

Comprobando: rmax=0.1949 [ Ω ]>rc=0.1044 [Ω ]

Dado que se cumple esta condición, entonces el conductor secundario está bien dimensionado, por lo cual no será necesario considerar otros casos.

2.6. Verificación de los conductores secundarios del Transformador de Potencial2.6.1. Punto B

Según la norma ABNT voltaje secundario de los Transformadores de Potencial es 115 V. El valor de E= 0.1% (por que las caídas de tensión en los conductores secundarios de los Transformadores de Potencial producidas por las corrientes hacen que las tensiones de las bobinas V´ sean diferentes de la tensión V en los secundarios de los Transformadores de Potencial por esta razón la diferencia entre estas tensiones no debe ser superior a 0.1 %).

La potencia aparente del medidor de medidor EPQS:

SNmed=2.5[VA ]

Se toma el criterio de 3 elementos y un conductor de retorno:

rmax=(ϵV )∗V2.4∗S

=(0.001∗115 )∗115

2.4∗2.5=2.2042 [ Ω ]

rc=5.22

Ωkm

∗1km

1000 m∗20 m=0.1044 [Ω ]

Siempre: rmax>rc

Comprobando: rmax=2.2042 [Ω ]>rc=0.1044 [Ω ]

Dado que se cumple esta condición, entonces el conductor secundario está bien dimensionado, por lo cual no será necesario considerar otros casos.

2.7. Especificación de los Transformadores de Medida2.7.1. Especificación de los TC

Se tomara en cuenta el factor de potencia 0.9 (-)

2.7.1.1. Punto B

Dmax B=71706.690 [KW ]

DminB=√3∗115000∗10∗0.9=1792.673 [ KW ]



8

Entonces calculamos las respectivas corrientes:

I= P√3∗U∗cos (θ )

I max=71706.690

√3∗115∗0.9=40 [ A ]

I min=50

√3∗115∗0.9=10[ A ]

a. Corriente primaria nominal:I n=40 [ A ]

Normalizad según ABNT:I 1n=50 [ A ]

b. Corriente secundaria nominal:I 2 n=5 [ A ]

c. Relación de transformación:

K c=505

=10

K c=10 :1d. Clase de exactitud:

0.3 para fines de facturacióne. Carga nominal:

0.3 C12.5/ C5.0/ C2.5



9

f. Nivel de aislamiento:

Altura m.s.n.m. Voltaje Nominal [KV] Prueba a Frecuencia Industrial [KV]

Prueba de Impulso (onda plena) [KV]

Bajo 1000 115 230 5503000 138 275 650

g. Frecuencia:60 [Hz]

h. Polaridad:Sustractiva

i. Cantidad:2 elementos

j. Altura:3000 m.s.n.m.

k. Uso:Intemperie

2.7.2. Especificación de los T.P.

2.7.2.1. Punto B

a. Tensión primaria nominal:V 1 n=115 [ KV ]

b. Tensión secundaria nominal:V 2 n=115 [V ]


K P=

115000√3115√3

=10 00

K P=1 000 :1d. Clase de exactitud:

0.3 para fines de facturacióne. Carga nominal:

0.3 P12.5f. Nivel de aislamiento:



Bajo 1000 115 230 550



10

3000 138 275 650





k. Uso:Intemperie

2.8. Especificación de los Medidores2.8.1. Punto B

Se utiliza el Medidor Contador De Energía Eléctrica Trifásico Estático para energía activa y reactiva EPQS.

a. Tensión nominal:100/240 [V] Conexión Indirecta

b. Corriente nominal:5/10 [A] Conexión Indirecta

c. Número de elementos:2 elementos

d. Número de hilos:3 hilos

e. Clase de exactitud:0.2S, 0.5S (IEC 62053-22) conexión indirecta

f. Conexión interna: Conexión trefilar de 2 elementos

g. Tipo de registro:Registrador Digital/Display

2.8.2. Punto D

No existe en catálogos medidor de 1 elemento y 2 hilos.

2.9. Selección de instrumentos de catálogos2.9.1. Transformadores de potencial y corriente

2.9.1.1. Punto B



11

Transformadores de potencial: Serie N5

l. Tensión primaria nominal:V 1 n=115 [ KV ]

m. Tensión secundaria nominal:V 2 n=115 /69[V ]3

n. Relación de transformación:K P=600 /1000 :1

o. Clase de exactitud:0.3 para fines de facturación

p. Carga nominal:0.3 ZZ

q. Nivel de aislamiento:



Bajo 1000 115 No existe en catalogo 5503000 138 No existe en catalogo 650

r. Frecuencia:60 [Hz]

s. Polaridad:Sustractiva

t. Cantidad:3 elementos

u. Altura:3000 m.s.n.m.

v. Uso:Intemperie

Transformadores de corriente: Serie N5

a. Corriente primaria nominal:I n=40 [ A ]

Normalizad según ABNT:I 1n=50 [ A ]

b. Corriente secundaria nominal:I 2 n=5 [ A ]




12

K c=50 :5d. Clase de exactitud:

No existe en catalogoe. Carga nominal:

BO.1-1.8 Ω

f. Nivel de aislamiento:



Bajo 1000 No existe en catalogo No existe en catalogo No existe en catalogo

3000 No existe en catalogo No existe en catalogo No existe en catalogo





k. Uso:Intemperie

Medidores:

Punto B



13

2.10. Costo de electricidad en el punto AEnergía en el punto A

E=593.9[ KWH ]

D A=593.9 [KWH ]

24∗30=O .8249[ KW ]

CATEGORIA GRAN DEMANDA Lado de A.T Cargos de energía: Periodo de consumo alto 18:00-23:00 Hr. 137,23 Bs/MWH Periodo de consumo medio 12:00-18:00 Hr. 128,27 Bs/MWH Periodo de consumo bajo 23:00 Hr a 12:00 Hr. 121,89 Bs/MWH Cargos por demanda: Cargo por demanda de punta 47,678 Bs/KW



14

Caro por exceso de demanda fuera de punta 8,734 Bs/KW

INTERVALO DE TIEMPO

[Hrs:Min:Seg][KW] [KW] [KWH] [KWH]

mes

00:00:00 1,8 0,8249 2,6249 19,6867500:15:00 1,7 0,8249 2,5249 18,9367500:30:00 1,7 0,8249 2,5249 18,9367500:45:00 1,6 0,8249 2,4249 18,1867501:00:00 1,5 0,8249 2,3249 17,4367501:15:00 1,4 0,8249 2,2249 16,6867501:30:00 1,3 0,8249 2,1249 15,9367501:45:00 1,2 0,8249 2,0249 15,1867502:00:00 1,1 0,8249 1,9249 14,4367502:15:00 1,1 0,8249 1,9249 14,4367502:30:00 1 0,8249 1,8249 13,6867502:45:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367503:00:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367503:15:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367503:30:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867503:45:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867504:00:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867504:15:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867504:30:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867504:45:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867505:00:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867505:15:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867505:30:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867505:45:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867506:00:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367506:15:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367506:30:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367506:45:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367507:00:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367507:15:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367507:30:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867507:45:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867508:00:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867508:15:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867508:30:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867508:45:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867509:00:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867509:15:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867509:30:00 0,6 0,8249 1,4249 10,68675



15

09:45:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867510:00:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867510:15:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867510:30:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867510:45:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867511:00:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367511:15:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367511:30:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367511:45:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367512:00:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367512:15:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367512:30:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367512:45:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367513:00:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367513:15:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367513:30:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367513:45:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367514:00:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367514:15:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367514:30:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367514:45:00 0,5 0,8249 1,3249 9,9367515:00:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867515:15:00 0,6 0,8249 1,4249 10,6867515:30:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367515:45:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367516:00:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867516:15:00 0,7 0,8249 1,5249 11,4367516:30:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867516:45:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867517:00:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867517:15:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867517:30:00 0,8 0,8249 1,6249 12,1867517:45:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367518:00:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367518:15:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367518:30:00 1 0,8249 1,8249 13,6867518:45:00 1 0,8249 1,8249 13,6867519:00:00 1,1 0,8249 1,9249 14,4367519:15:00 1,3 0,8249 2,1249 15,9367519:30:00 1,5 0,8249 2,3249 17,4367519:45:00 1,6 0,8249 2,4249 18,1867520:00:00 1,6 0,8249 2,4249 18,1867520:15:00 1,6 0,8249 2,4249 18,1867520:30:00 1,6 0,8249 2,4249 18,18675



16

20:45:00 1,6 0,8249 2,4249 18,1867521:00:00 1,5 0,8249 2,3249 17,4367521:15:00 1,5 0,8249 2,3249 17,4367521:30:00 1,4 0,8249 2,2249 16,6867521:45:00 1,4 0,8249 2,2249 16,6867522:00:00 1,3 0,8249 2,1249 15,9367522:15:00 1,3 0,8249 2,1249 15,9367522:30:00 1,1 0,8249 1,9249 14,4367522:45:00 1,1 0,8249 1,9249 14,4367523:00:00 1 0,8249 1,8249 13,6867523:15:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367523:30:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367523:45:00 0,9 0,8249 1,7249 12,9367500:00:00 0,8 0,8249 1,6249 12,18675

De donde obtenemos los costos de energía para los periodos de consumo durante 30 días.

Periodo de consumo [KWH]mes

CostoCargode Energia [ Bsmes ]

Alto 321,735 44,1517Medio 263,982 33,8610Bajo 663,14775 80,8311

CostoCargode Energiatotal [ Bsmes ] 158,8437

Análisis por cargo de potencia:

Según el valor de la tabla:

En función de la curva de demanda en el punto 1La potencia máxima correspondiente a la demanda máxima comprendida entre el rango de 18:00 - 23:00 es:

CostoCargode PotenciaPunta=2,4249 [ KW ]∗47,678[ BsKW ]=115,6144 [Bs]

CostoCargode PotenciaFuera De Punta=(2,6249−2,4249 ) [ KW ]∗8,734 BsKW

=1,7468[Bs]

Costo EnergíaTotal=158,8437+115,6144+1,7468=276,2029[ Bsmes ]



17

CAPITULOS III. CONCLUSIONES

3.1. Conductores secundariosSe verificó que el método empleado para verificar el conductor secundario es el adecuado, cumpliéndose así:

Para el T.C.

rmax=0.1949 [ Ω ]>rc=0.1044 [Ω ]

Para el T.P.

rmax=2.2042 [Ω ]>rc=0.1044 [Ω ]

Por lo tanto el conductor secundario para ambos casos está muy bien diseñado.

3.2. Transformadores de medidaPara los transformadores de corriente se utilizó los transformadores de la serie N5 con una precisión del 0.3 %, pero también se pudo observar que se podía utilizar de la serie N5H, pero para cualquiera de las dos series está bien dimensionado para el puno B.

Estos transformadores de corriente y de potencial de multirelación son de muy alto rendimiento el cual nos ayuda a dimensionar para futuras ampliaciones de rangos de la corriente primaria.

Aunque una desventaja que nos da este catálogo es que para el transformador de corriente no está definido el BIL para el rango de la corriente que se presentó en nuestro siguiente proyecto, lo cual nos perjudica en las decisiones a tomar para un buen dimensionamiento de dicho transformador de medida.

3.3. MedidoresLos medidores a emplear son puro electrónicos digitales, ya que en ambos puntos se necesita tener una buena medición de la demanda.

Por lo cual se seleccionó medidor del catálogo elgama EQPS electrónico de Lituania.

Para el punto B un medidor de 2 elementos trifilar, ya que cuenta con la mayoría de los datos requeridos por la ABNT.

Para el punto D no existe en catálogos medidor de un elemento para 2 hilos. Por lo tanto no se pudo dimensionar ni seleccionar un medidor para este punto.

3.4. Costo de electricidadLos costos de electricidad se tomaron para un funcionamiento durante 24 horas y 30 días, para el cual nos resultó un Costo de Energía Total:



18

Costo EnergíaTotal=276,2029[ Bsmes ]

Ya que en este punto A no se cuenta con pérdidas por transformador o líneas de transmisión.

BIBLIOGRAFÍA

[Ing. Alfredo Quiroga, Texto Guía ELT-2811 Mediciones Eléctricas, Oruro Bolivia, Edición Propia, 2013]

[Solon de Medeiros Filho, Medidores de Energía Eléctrica, São Paulo: Editora MestreJou, 1970.]

[Apuntes de Clase-Semestre 2-2013 ELT-2811 A]

ContenidoCAPÍTULO I INTRODUCCIÓN................................................................................................................................1

1.1. Descripción del proyecto.............................................................................................................................1

1.2. Objetivos.....................................................................................................................................................2

CAPÍTULO II INGENIERÍA DEL PROYECTO.......................................................................................................3

2.1. Especificación de las categorías de consumo...............................................................................................3

2.2. Análisis de demanda....................................................................................................................................3

2.3. Determinación de la potencia aproximada del Transformador de Corriente................................................4

2.4. Determinación de la potencia aproximada del Transformador de Potencial................................................5

2.5. Verificación de los conductores secundarios del Transformador de Corriente............................................6

2.6. Verificación de los conductores secundarios del Transformador de Potencial.............................................7

2.7. Especificación de los Transformadores de Medida......................................................................................7

2.8. Especificación de los Medidores................................................................................................................10

2.9. Selección de instrumentos de catálogos.....................................................................................................10

2.10. Costo de electricidad en el punto A.......................................................................................................13

CAPITULOS III. CONCLUSIONES........................................................................................................................16

3.1. Conductores secundarios...........................................................................................................................16

3.2. Transformadores de medida.......................................................................................................................17



19

3.3. Medidores..................................................................................................................................................17

3.4. Costo de electricidad..................................................................................................................................17

BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................................................17

proyecto de medidas 1 2015

Documents