ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL - Repositorio...

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

DISEO DE LA COORDINACIN DEL SISTEMA DE PROTECCIONES ELCTRICAS EN LOS ALIMENTADORES

INTERCONECTADOS URBANOS DE LA EERSA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO ELCTRICO

CRUZ TENEMPAGUAY CARLOS JULIO

DIRECTOR: Ing. Luis Elas Tapia Calvopia, M.Sc.

CODIRECTOR: Dr. Ing. Hugo Neptal Arcos Martnez

Quito, agosto 2015

II

DECLARACIN

Yo, Carlos Julio Cruz Tenempaguay, declaro bajo juramento que el trabajo aqu

descrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentada para ningn

grado o calificacin profesional; y, que he consultado las referencias bibliogrficas

que se incluyen en este documento.

A travs de la presente declaracin cedo mis derechos de propiedad intelectual

correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

_____________________________

Carlos Julio Cruz Tenempaguay

III

CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Carlos Julio Cruz

Tenempaguay, bajo mi supervisin.

______________________________

Ing. Luis Elas Tapia Calvopia, Msc.

DIRECTOR DEL PROYECTO

IV

CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Carlos Julio Cruz

Tenempaguay, bajo mi supervisin.

______________________________

Dr. Hugo Neptal Arcos Martnez.

CO-DIRECTOR DEL PROYECTO

V

AGRADECIMIENTO

A mis padres Jos y Leonila, por ser las personas que ms han confiado en m

desde el da que me propuse conseguir este reto en mi vida y me alentaron

incondicionalmente; dedicando tiempo, recursos y por sobre todo amor en cada

aspecto de mi vida.

Agradezco adems a mis hermanos Rous, Luis, Santiago y en especial a mi

hermana Nancy, porque estoy seguro de que sin su apoyo, consejos, cario y por

sobre todo paciencia, no podra haber llegado solo a culminar esta etapa tan

ardua en mi vida.

Al Ing. Luis Tapia, por darme la oportunidad de ser su dirigido, en el presente

proyecto de titulacin, ya que gracias a sus enseanzas, y paciencia tanto como

en clases y como director del proyecto, ha logrado que da a da aumente el

cario por la carrera de ingeniera elctrica, haciendo de ella ms que una

profesin, un estilo de vida.

VI

DEDICATORIA

A mi hermana Nancy, porque s

que sin importar lo que yo haya hecho

o desecho en mi vida, o de mi vida

su cario y confianza ser incondicional; y s,

que de aqu en adelante estar presente

en cada aspecto de mi vida.

Espero siempre ser un orgullo para ti, mi Nany.

"A ese ser que fue compaa fiel, da tras da mientras nos acompa en vida"

P.I.N.K.Y.

VII

CARTULA ............................................................................................................ I

DECLARACIN ..................................................................................................... II

CERTIFICACIN .................................................................................................. III

AGRADECIMIENTO .............................................................................................. V

DEDICATORIA ..................................................................................................... VI

ALCANCE ............................................................................................................. XI

RESUMEN ........................................................................................................... XII

PRESENTACIN ................................................................................................ XIII

CAPTULO 1 .......................................................................................................... 1

1.1 INTRODUCCIN ......................................................................................... 1

1.2 DESCRIPCIN DE LA EMPRESA............................................................... 1

1.2.1 RESEA HISTORICA .......................................................................... 1

1.3 DESCRIPCIN DEL SISTEMA ELCTRICO DE LA EERSA ...................... 2

1.3.1 SUBTRANSMISIN ............................................................................. 2

1.3.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIN EERSA ................................................ 5

CAPTULO 2 ........................................................................................................ 10

2 SUSTENTO TERICO Y CRITERIOS PARA LA COORDINACIN DE

PROTECCIONES ................................................................................................. 10

2.1 INTRODUCCIN ....................................................................................... 10

2.2 SISTEMA DE POTENCIA .......................................................................... 11

2.2.1 SISTEMA DE SUBTRANSMISIN ..................................................... 11

2.2.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIN ........................................................... 11

2.3 CAUSAS DE INTERRUPCIONES EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIN ..... 13

2.4 INTERRUPCIONES................................................................................... 14

2.5 CORTOCIRCUITOS .................................................................................. 14

2.5.1 CORTOCIRCUITO TRIFSICO ......................................................... 14

2.5.2 CORTOCIRCUITO BIFSICO A TIERRA .......................................... 15

2.5.3 CORTOCIRCUITO BIFSICO............................................................ 15

2.5.4 CORTOCIRCUITO MONOFSICO A TIERRA .................................. 15

VIII

2.6 INRUSH ..................................................................................................... 16

2.7 CARGA FRA ............................................................................................. 17

2.8 DISPOSITIVOS DE PROTECCIN UTILIZADOS EN SISTEMAS DE

DISTRIBUCIN ................................................................................................ 17

2.8.1 FUSIBLES .......................................................................................... 17

2.8.2 RECONECTADOR ............................................................................. 22

2.8.3 RELS ................................................................................................ 24

2.9 CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE UN SISTEMA DE PROTECCIN

25

2.10 CRITERIOS PARA COORDINACIN DE PROTECCIONES [5][14]

[18][19] .............................................................................................................. 27

2.10.1 SELECCIN DE FUSIBLES ........................................................... 27

2.10.2 COORDINACIN FUSIBLE - FUSIBLE .......................................... 28

2.10.3 COORDINACIN RECONECTADOR - FUSIBLE .......................... 29

2.10.4 CRITERIO DE AJUSTE EN EL RECONECTADOR ....................... 31

2.10.5 CRITERIO DE AJUSTE DE LOS RELS ....................................... 32

2.11 PARMETROS DE CALIDAD EN LA OPERACIN DE LOS

ALIMENTADORES ........................................................................................... 34

2.11.1 NIVEL DE VOLTAJE ....................................................................... 35

2.11.2 CARGABILIDAD DE CONDUCTORES .......................................... 36

2.11.3 DEMANDA ...................................................................................... 36

3 CAPITULO 3 ................................................................................................. 38

3.1 INTRODUCCIN ....................................................................................... 38

3.2 DESCRIPCIN DE LOS ALIMENTADORES EN ESTUDIO ...................... 39

3.2.1 ALIMENTADOR 0201 ......................................................................... 39

3.2.2 ALIMENTADOR 0202 ......................................................................... 40

3.2.3 ALIMENTADOR 0501 ......................................................................... 41

3.2.4 ALIMENTADOR 0503 ......................................................................... 43

3.3 SITUACIN ACTUAL DEL SISTEMA DE PROTECCIONES ..................... 44

3.3.1 SISTEMA DE PROTECCIONES ALIMENTADOR 0201 .................... 45



IX


3.4 MODELACIN DE LOS ALIMENTADORES ............................................. 47

3.4.1 Parmetros del sistema ...................................................................... 47

3.4.2 Parmetros de los alimentadores ....................................................... 48

4 CAPTULO 4 ................................................................................................. 50

ESTUDIO DE COORDINACIN DE PROTECCIONES .................................... 50

4.1 DISEO DE COORDINACIN DE PROTECCIONES ............................... 50

4.1.1 METODOLOGA DE COORDINACIN DE PROTECCIONES .......... 50

4.1.2 COORDINACIN ALIMENTADOR 0201 ........................................... 58



5 CAPITULO 5 ................................................................................................. 67

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 67

5.1 CONCLUSIONES ...................................................................................... 67

5.2 RECOMENDACIONES .............................................................................. 69

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................... 71

ANEXOS .............................................................................................................. 73

X

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Anlisis de la coordinacin de protecciones e implementacin de los equipos

adecuados para asegurar una operacin confiable y segura del sistema, en los

alimentadores 2/1 - 2/2; 5/1 - 5/3.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Para cumplir con el objetivo general, se han planteado los siguientes objetivos

especficos:

Diagnstico del estado actual de los alimentadores a estudiarse.

Modelar los alimentadores a estudiarse.

Anlisis de los flujos de potencia con el programa CYMDIST en los

alimentadores 2/1, 2/2, 5/1, 5/3 y observar cmo se comporta el sistema.

Estudio de la coordinacin de protecciones elctricas empleando el

programa CYMDIST, en la configuracin ms adecuada del sistema de

alimentadores.

Calibrar las protecciones y determinar el equipo de proteccin ms

adecuado.

XI

ALCANCE

Con el presente trabajo se pretende realizar un anlisis acerca del correcto

funcionamiento del sistema de protecciones de ciertos alimentadores urbanos de

la ciudad de Riobamba.

Mediante la simulacin de las fallas ms comunes dentro de la red en base a los

datos estadsticos que se posea y a la manera que se realiza maniobras dentro de

la red cuando se tiene que dar los mantenimientos programados, escogimiento

adecuado de los fusibles, tiempos de operacin de los reconectadores y sus

curvas en la mejor configuracin propuesta o existente, para ofrecer a la

ciudadana tiempos de corte de energa mnimos, confiabilidad y calidad de

servicio adecuado.

XII

RESUMEN

El trabajo presentado a continuacin, responde a la necesidad de obtener los

criterios ms adecuados sobre una correcta coordinacin de protecciones en el

sistema de medio voltaje de la EERSA; haciendo un anlisis previo de la situacin

actual de los alimentadores urbanos interconectados.

De la recopilacin de informacin necesaria y de la simulacin del sistema, se

pudo determinar que la informacin que maneja la Direccin de Planificacin y la

Direccin de Operacin y Mantenimiento debe ser verificada, ya que no es la

misma en varios casos y carece de una retroalimentacin bidireccional.

Adems se apreci errores en el diseo de los proyectos a construir, tales como:

el uso de fusibles Tipo K para la proteccin de transformadores de distribucin, el

exigir en el diseo de un proyecto nuevo la colocacin de fusibles en todo tipo de

extensiones de red, anomalas en los programas computacionales de la EERSA

como CYMDIST y el software de exportacin de datos del SIG al CYMDIST, y la

falta de veracidad en la ubicacin o existencia de fusibles; entre otras.

Tomando en cuenta visitas en campo para verificar los elementos de la red,

archivos facilitados por el Departamento de Distribucin de la EERSA, se procedi

a modelar y verificar el sistema de distribucin en estudio lo ms ajustado a la

realidad, para su posterior modificacin, calibracin, ajuste de los alimentadores

en estudio para los diferentes escenarios posibles, arrojando como resultado un

adecuado sistema de protecciones, el cual se recomienda tomar en cuenta para

futuros estudios en la EERSA.

XIII

PRESENTACIN

Para la realizacin del presente proyecto de titulacin se han considerado

pertinentes los siguientes captulos:

CAPTULO I.- Introduccin: En este captulo, se hace una breve descripcin del

sistema elctrico perteneciente a la Empresa Elctrica Riobamba S.A.

CAPTULO II.- Sustento terico y criterios utilizados: Se hace una revisin a

los conceptos bsicos y regmenes existentes en redes elctricas de distribucin;

tambin se describe a los elementos de proteccin utilizados; se plantea, los

criterios utilizados para el diseo de la coordinacin de protecciones.

CAPTULO III.- Diagnstico del sistema en estudio: Se hace una descripcin

acerca los alimentadores del sistema elctrico a ser estudiado, las caractersticas

tcnicas involucradas y adems se presenta una breve descripcin del software

CYMDIST requerido para la modelacin digital.

CAPTULO IV.- Estudio de coordinacin de protecciones: En este captulo se

procede a realizar la coordinacin de las protecciones en cada uno de los

alimentadores, tomando en cuenta los criterios adecuados; y adems,

recomendaciones de los operadores encargados del sistema en la EERSA, se

muestra de una manera grfica los diferentes ajustes, los nuevos tamaos de los

fusibles y los posibles cambios recomendados.

CAPTULO V.- Conclusiones y recomendaciones: Se muestra las conclusiones

y recomendaciones ms importantes obtenidas a travs de la realizacin del

presente proyecto.

XIV

SIMBOLOGA

EERSA

k

M

V

A

VA

ARCONEL

CONELEC

m.s.n.m.

RV

EEI

NEMA

ANSI

I

In

Icc

SNI

Empresa Elctrica Riobamba Sociedad Annima

Prefijo kilo

Prefijo mega

Voltio

Amperio

Volt-amperio

Agencia de Regulacin y Control de Electricidad

Consejo Nacional de Electricidad

Metros sobre el nivel del mar

Relacin de velocidad de un fusible

Edison Electric Institute

National Electrical Manufacturers Association

American National Standards Institute

Corriente elctrica

Corriente nominal

Corriente de corto circuito

Sistema Nacional Interconectado

XV

CELEC EP

SNT

TRANSELECTRIC

km

BV

MV

AV

MVA

S/E

MEER

Corporacin Elctrica del Ecuador, Empresa Pblica

Sistema Nacional de Transmisin

Unidad de negocios de CELEC EP, encargada de operar el SNT

kilmetro

Bajo Voltaje

Medio Voltaje

Alto Voltaje

Mega volt-amperio

Subestacin

Ministerio de Electricidad y Energas Renovables

CAPTULO 1

1.1 INTRODUCCIN

Con el avance de la tecnologa y las mejores tcnicas de manejo de la misma, la

poblacin requiere da a da de mejoras en su calidad de vida; indudablemente la

energa elctrica se ha convertido en medio principal para llevar a cabo todo tipo

de mejoras a nivel de productividad y bienestar de una sociedad; que en el caso

de nuestro pas, encamina los esfuerzos de todos los involucrados en la sociedad,

hacia un cambio en la matriz productiva.

La energa elctrica constituye la base del desarrollo de nuestro pas, enfocando

los esfuerzos de todos los interventores del sistema elctrico a mantener un

servicio elctrico confiable, continuo y de calidad; para que al final del proceso se

perciba un bienestar a nivel del consumidor que sea apreciable y evidente.

En el caso de la EERSA, motiva al personal encargado de administrar el sistema

elctrico a mantener un producto en optimas condiciones, el cual se mide a nivel

del consumidor en: la continuidad y la calidad del servicio elctrico.

1.2 DESCRIPCIN DE LA EMPRESA

1.2.1 RESEA HISTORICA

El 3 de abril de 1963, nace la Empresa Elctrica Riobamba S. A., quien compra

todos los derechos a la Empresa de Electrificacin Chimborazo S.A. y para el 2 de

enero de 1967 realiza la inauguracin de los dos primeros grupos de la Central

Alao. En el ao 1977 se inaugura el tercer grupo y para 1979 el cuarto y ltimo

grupo; para 1976 la EERSA se fusion con la Empresa Elctrica Alaus que

contaba con una Central Hidroelctrica llamada Nizag de 300 kW.

En 1997, la EERSA inaugura la Central Hidroelctrica Ro Blanco con una

potencia de 3 MW, con lo cual mejora notablemente el servicio a la ciudad de

Riobamba y la provincia de Chimborazo. Se electrifica la ciudad, todos los

cantones de la provincia, muchas comunidades y lugares inaccesibles, por la

accidentada geografa.

2

En los ltimos aos se han construido dos nuevas lneas de 69 kV entre Alaus y

Multitud; y entre Alao y Guamote; con la finalidad de mantener niveles de servicio

dentro de las condiciones tcnicas aceptables y exigidas por las normativas, que

fueron emitidas por el CONELEC, ahora ARCONEL como ente de control. [1]

1.3 DESCRIPCIN DEL SISTEMA ELCTRICO DE LA EERSA

1.3.1 SUBTRANSMISIN

El sistema de subtransmisin de la EERSA lo conforman las lneas que

interconectan 11 subestaciones de distribucin, con una capacidad instalada de

72 MVA, se tiene un total de 173,26 km de lneas de subtransmisin a un voltaje

de 69 kV.

El sistema elctrico en estudio, empieza con la subestacin Riobamba que

pertenece a TRANSELECTRIC, subestacin que sirve como nodo de acceso al

SNI, a voltaje de 69 kV; que se interconecta en forma de anillo con las

subestaciones: Nro. 1, 4 y 6, las cuales pertenecen al sistema de sub-distribucin

de la EERSA en la ciudad de Riobamba.

En la Tabla 1.1 se hace un listado de las diferentes lneas de subtransmisin que

conforman el sistema elctrico de la EERSA; y en la Figura 1.1 se presenta el

diagrama unifilar completo, sistema de sub transmisin de la EERSA.

3

Tabla 1.1 Lneas del sistema de subtransmisin de la EERSA

Lnea de Subtransmisin Longitud (km) Cantn

S/E Alao - S/E 1 17.0 Riobamba

S/E 1 - S/E Riobamba 6.4 Riobamba

S/E 1- S/E 3 4.1 Riobamba

S/E 3 - S/E 2 3.6 Riobamba

S/E 2 - S/E 4 6.7 Riobamba

S/E 4 - S/E Riobamba 2.3 Riobamba

S/E Riobamba - S/E San Juan Chico 6.6 Riobamba

S/E San Juan Chico - S/E Cajabamba 6.0 Riobamba - Colta

S/E Cajabamba - S/E Guamote 27.0 Colta - Guamote

S/E Guamote - S/E Alaus 35.0 Guamote - Alaus

S/E Alus - S/E Chunchi 14.54 Alaus - Chunchi

S/E Alao - S/E Guamote 19.4 Riobamba - Guamote

S/E Multitud - S/E Alaus 22.8 Alaus

4

Fig

ura

1.1

Dia

gram

a u

nifi

lar

de

l sis

tem

a e

lct

rico

de

la E

ER

SA

5

1.3.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIN EERSA

En el sistema de distribucin en medio voltaje de la EERSA [2] existe un total de

37 alimentadores que tienen una longitud de 3169,93 km a 13,8 kV y 11,07 km a

4,16 kV, con un total de 8471 transformadores de distribucin cuya potencia

instalada al mes de octubre del ao 2013 suma 158,12 MVA, sirviendo a 151.610

abonados, con 3807,34 km de red en bajo voltaje y con una demanda mxima de

53,69 MW.

Las caractersticas del sistema elctrico de distribucin de la EERSA, se presenta

en la Tabla 1.2.

Tabla 1.2 Caractersticas de la red elctrica de distribucin de la EERSA, al mes

de octubre del 2013

Red de distribucin de MV 13,8 y 4,16 kV

Red de distribucin de BV 127/220 trifsico y 120/240V monofsico

11 Subestaciones AV/MV 69/13,8 kV

1 Subestacin MV/MV 13,8/4,16 kV

505 Centros de transformacin

trifsicos MV/BV

13800/220 V

7966 Centros de transformacin

monofsicos MV/BV

7960/240-120 V

1.3.2.1 SUBESTACIN Nro. 1 CHIBUNGA

La subestacin Nro. 01 se encuentra ubicada en la avenida Circunvalacin, al

lado occidental de la ciudad de Riobamba y constituye una de las ms

importantes para la ciudad, por cuanto en ella convergen varias funcionalidades

muy significativas para el sistema de la EERSA, entre las caractersticas ms

importantes se tiene las siguientes:

Es el punto de alimentacin y distribucin de energa elctrica, entre la

central ALAO y el SNI.

Se encuentra instalada una central termoelctrica, con una capacidad de

2,5 MVA a un voltaje de 4,16kV.

6

Coordenadas geogrficas de la subestacin:

Altura 2760 m.s.n.m.

Latitud sur 14042

Latitud oeste 783956

La subestacin Nro. 1 tiene una capacidad de transformacin de 15 MVA, de un

voltaje de 69 kV a 13,8 kV. La subestacin cuenta con un transformador de

potencia, adicional de 3,125 MVA de un voltaje de 13,8 kV a 4,16 kV.

Las caractersticas elctricas de los transformadores de potencia de la S/E Nro. 1,

se presentan en la Tabla 1.3 y Tabla 1.4.

Alimentadores

Alimentador a 4,16kV

Alimentador 0401 - Chambo

Alimentadores a 13,8kV

Alimentador 0101

Alimentador 0201

Alimentador 0301

Alimentador 0501

Alimentador 0601

Datos tcnicos

Tabla 1.3 Datos tcnicos del transformador de 15 MVA, S/E Nro. 1

TRANSFORMADOR DE 15 MVA

Voltaje Posicin t A

72450 1 0.952 1.05

70725 2 0.976 1.025

69000 3 1 1

67275 4 1.026 0.975

65550 5 1.053 0.95

Tap Actual: 3

Impedancia: 7,49% Conexin: DY5

7

Tabla 1.4 Datos tcnicos del transformador de 3.125 MVA, S/E Nro. 1

TRANSFORMADOR DE 3,125 MVA

Voltaje Posicin t A

14400 1 0.958 1.043

14100 2 0.979 1.022

13800 3 1 1

13500 4 1.022 0.978

13200 5 1.045 0.957

Tap Actual: 4

Impedancia: 5.21% Conexin: DY5

1.3.2.2 SUBESTACIN Nro.2 MALDONADO

Ubicada al noreste de la ciudad de Riobamba en el kilmetro 1 va a Guano,

posee interconexin con la S/E Nro. 3 y con la S/E Nro. 4; adems de tener un

alimentador (alimentador 0402) que puede ser cubierto en su demanda,

parcialmente con generacin de la central hidroelctrica Ro Blanco.


Altura 2760 m.s.n.m

Latitud sur 13924

Latitud oeste 78389

La subestacin Nro. 2 posee una capacidad de transformacin de 15 MVA, de un

voltaje de 69 kV a 13.8 kV; las caractersticas elctricas del transformador de

potencia de la S/E Nro. 2, se presenta en la Tabla 1.5.

Alimentadores

Alimentador 0102

Alimentador 0202

Alimentador 0302

Alimentador 0402 - Guano

Alimentador 0602 - Brigada

Alimentador 0702 - Cermica

8

Datos tcnicos



Voltaje Posicin t A

72450 1 0.952 1.05

70725 2 0.976 1.025

69000 3 1 1

67275 4 1.026 0.975

65550 5 1.053 0.95

Tap Actual: 3


1.3.2.3 SUBESTACIN Nro. 3 PARQUE INDUSTRIAL

Se encuentra ubicada al sureste de la ciudad de Riobamba y al igual que la S/E

Nro.1 se ubica en la parte perifrica de la ciudad, en la Av. Circunvalacin, est

interconectada con la S/E Nro. 3 y con la S/E Nro. 4; tiene un alimentador

(alimentador 0403) que es cubierto de suministro de energa elctrica,

permanentemente con generacin de la central Ro Blanco.


Altura 2760m.s.n.m

Latitud sur 13924

Latitud oeste 78389

La subestacin Nro. 1 posee una capacidad de transformacin de 10 MVA, de un

voltaje de 69 kV a 13.8 kV, su transformador de potencia presenta las

caractersticas elctricas mostradas en la Tabla 1.6.

Alimentadores

Alimentador 0103 - San Luis

Alimentador 0203 - San Gerardo

Alimentador 0303 - Tubasec

Alimentador 0403 - Penipe

9

Alimentador 0503

Datos tcnicos



Voltaje Posicin t A

72450 1 0.952 1.05

70725 2 0.976 1.025

69000 3 1 1

67275 4 1.026 0.975

65550 5 1.053 0.95

Tap Actual: 3


10

CAPTULO 2

2 SUSTENTO TERICO Y CRITERIOS PARA LA

COORDINACIN DE PROTECCIONES

2.1 INTRODUCCIN

Con el afn de conocer los diferentes trminos empleados en el presente

proyecto, resulta necesario una breve descripcin de los conceptos relacionados

con los sistemas de protecciones en las redes de distribucin.

La Figura 2.1 muestra los componentes de un Sistema Elctrico de Potencia, se

puede observar los subsistema que lo conforman como: Generacin, Transmisin

y Distribucin.

Figura 2.1 Componentes elctricos de un Sistema Elctrico de Potencia

Transformadorde distribucin

Red secundaria

SISTEMA DE DISTRIBUCIN

ALIMENTADOR

11

2.2 SISTEMA DE POTENCIA

Es el conjunto de sistemas elctricos que comprenden: generacin, transmisin,

distribucin; las cuales tienen como objetivo establecer un enlace que permita el

transporte de energa elctrica desde la fuente de energa hasta los

consumidores. Hay un error muy difundido en el sentido de creer que el sistema

de proteccin no es una parte primordial del sistema de potencia.

2.2.1 SISTEMA DE SUBTRANSMISIN

Est conformado por lneas y equipamiento que interconectan las subestaciones

de distribucin, y son los puntos de alimentacin desde las centrales de

generacin y el SNI; para la EERSA el nivel de voltaje es 69 kV. [3]

2.2.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIN

Componente del sistema elctrico de potencia que permite el transporte de

energa elctrica desde la barra de una subestacin de distribucin, hasta el punto

de consumo. Constituido por dispositivos que trabajan con voltajes desde los 120

V hasta voltajes de 13800 V; y, conformado por: alimentadores primarios,

transformadores de distribucin y red secundaria, teniendo en cuenta los ndices

de calidad del servicio, en nuestro pas regulado por el ARCONEL.[4]

El sistema elctrico de distribucin tiene por funcin primordial, el suministrar

energa elctrica desde los centros de generacin y nodos de entrega de energa

del S.N.I., hasta los usuarios finales, que pueden ser clientes residenciales

(hogares), comerciales (tiendas), industriales (fbricas) y especiales (hospitales).

2.2.2.1 Subestacin de distribucin

Son subestaciones reductoras, donde se transforma el voltaje que llega de las

lneas de transmisin y subtransmisin a un voltaje adecuado para la distribucin

en s. Est compuesta por la salida y/o llegada, de las lneas de subtransmisin

y/o transmisin, transformador de reduccin, origen de los alimentadores

primarios, adems de sus respectivos equipos de control, proteccin y monitoreo.

2.2.2.2 Alimentador primario de distribucin

Comprende circuitos encargados de transportar la electricidad desde las barras

de la subestacin hacia los transformadores de distribucin. Compuesto por:

12

lneas principales (troncales), lneas secundarias (ramales), seccionamientos y

protecciones que enlazan la subestacin con los transformadores.

2.2.2.3 Transformador de distribucin

Son transformadores de potencias que van desde unos cuantos kVA hasta

cientos de kVA; los cuales reciben potencia de un alimentador primario a 7,96-

13,8 kV y transfieren dicha potencia a la red secundaria a voltajes cuyo rango se

encuentra entre 120-240 V.

2.2.2.4 Red secundaria

La red secundaria de distribucin est comprendida desde las salidas de bajo

voltaje del transformador de distribucin y las acometidas de los abonados; y, lo

conforman los conductores elctricos areos o subterrneos; de la red secundaria

propiamente dicha. [5]

Los sistemas de distribucin pueden ser de tipo areo, subterrneo o mixtos:

2.2.2.4.1 Redes areas

Es el sistema ms generalizado, caracterizado por su sencillez y economa. Se

componen de transformadores de distribucin, seccionadores, conductores

desnudos, aisladores, etc. los cuales se montan sobre postes o estructuras de

distintos materiales. La configuracin de estas redes pueden ser radiales o

mallados; siendo la ms comn el tipo radial, que se asemeja a un rbol; de ah

los nombres comunes que se dan como troncal (tronco) y ramal (ramificaciones).

En la configuracin radial el flujo de potencia fluye en una direccin, siendo

solamente necesario abrir un interruptor para suspender la alimentacin. En

cambio en la configuracin mallada se tiene varios caminos de suministro de flujo

de potencia; presentando una dificultad en el caso que se presente un falla ya que

no se puede abrir un solo interruptor y esperar que la falla sea despejada. La

configuracin mallada es excelente para poder obtener una confiabilidad de

servicio muy elevada.

13

2.2.2.4.2 Redes subterrneas

Los redes subterrneas son ideales para mantener una buena esttica y bajo

impacto visual dentro de una ciudad, generalmente en lugares cntricos de los

poblados, distribuidos de esta forma son menos peligrosos para las personas.

Estos sistemas de distribucin se encuentran bajo las aceras y calzadas, a travs

de ductos, canales o tuberas, los conductores que los conforman ya no pueden

ser desnudos; sino apantallados y aislados, sobre todo los de medio voltaje.

2.3 CAUSAS DE INTERRUPCIONES EN SISTEMAS DE

DISTRIBUCIN

Es indudable que el operar un sistema con frecuentes desconexiones por

cualesquiera que fuera el origen, no est dentro de lo aceptable; por eso no est

por dems encaminar todos los esfuerzos posibles a mantener un sistema lo ms

continuo y operativo la mayor parte del tiempo. [7]

Las causas de interrupcin se dan principalmente, por sucesos externos a la red,

por ejemplo: descargas atmosfricas como rayos, fauna y flora que pueden entrar

en contacto momentneamente con conductores elctricos, maquinaria pesada

que puede romper conductores elctricos areos o subterrneos, etc.

Las interrupciones tambin se originan en menor medida, por sucesos internos,

por ejemplo: por la falta de mantenimiento, perdida de aislamiento, fallas en

transformadores, incorrecta operacin del sistema; como puede ser la dificultad

de despejar una falla con la selectividad adecuada, provocando que una falla

temporal se convierta en falla permanente impidiendo al sistema operar en su

rgimen normal estable.

Se debe tomar en cuenta que un cortocircuito se puede considerar una falla; al

igual que una sobrecarga no necesariamente puede llegar a ser una falla, ya que

se puede tratar de un rgimen normal en el funcionamiento del alimentador; como

una transferencia de carga o debido a la presencia de corrientes de inrush o carga

fra.

14

2.4 INTERRUPCIONES

Es el corte parcial o total del suministro de electricidad a los consumidores del

rea de concesin del distribuidor; y se las puede clasificar de acuerdo a los

parmetros que se indican en el ANEXO 1. [8]

Se consideran todas las interrupciones del sistema con duracin mayor a tres

minutos, incluyendo las de origen externo, debidas a fallas en transmisin.

No se considerarn las interrupciones de un consumidor en particular, causadas

por falla de sus instalaciones, siempre que ellas no afecten a otros consumidores.

2.5 CORTOCIRCUITOS

Se produce un cortocircuito cuando, un conductor elctrico que se encuentra

energizado encuentra un camino de baja impedancia hacia otro conductor

elctrico de diferente potencial, ocasionando efectos trmicos

(sobrecalentamiento), esfuerzos electrodinmicos anormales salida de

mquinas; en definitiva inestabilidad en la red. [6]

En una red elctrica de distribucin, se pueden presentar diferentes tipos de

cortocircuitos; el ms comn se tiene al cortocircuito monofsico a tierra, y el de

menor ocurrencia al cortocircuito trifsico. [19][20]

A continuacin se describe, las caractersticas de los diferentes tipos de

cortocircuitos.

2.5.1 CORTOCIRCUITO TRIFSICO

En este tipo de cortocircuitos intervienen las tres fases de la red, haciendo

contacto entre s, son los estadsticamente con menos probabilidad de ocurrencia,

aproximadamente del 5%; son los nicos en el que el sistema se comporta en

condiciones equilibradas y balanceadas, tomando en cuenta que todas las fases

se encuentran afectadas por igual. Al presentarse como un sistema equilibrado,

para su clculo se necesita nicamente de la red de secuencia positiva, y se lo

puede calcular como lo indica la ecuacin 2.1.

15

2.5.2 CORTOCIRCUITO BIFSICO A TIERRA

Se presenta cuando dos fases del sistema, entran en contacto incluyendo al

conductor del neutro directamente haciendo contacto con tierra; para su clculo

es necesario considerar las redes de secuencia positiva, negativa y cero; ya que

existe energa que se dispersa en tierra. ste tipo de cortocircuito puede ser

calculado con la ecuacin 2.2.

2.5.3 CORTOCIRCUITO BIFSICO

En un sistema bifsico o trifsico, dos fases del sistema hacen contacto entre s;

de esta manera dando como resultado un sistema desequilibrado, influyendo en

su clculo las redes de secuencia positiva y negativa por lo que puede ser

calculado con la ecuacin 2.3.

2.5.4 CORTOCIRCUITO MONOFSICO A TIERRA

Es el que estadsticamente tiene ms probabilidad de ocurrencia, entre el 70 y

80%; su valor de corriente puede ser mayor en sectores considerados como

principio del alimentador, y menores conforme el alimentador alcanza una longitud

considerable; tomando en cuenta que la impedancia equivalente es reducida

comparado con la impedancia que podra tener al final del alimentador. Al tratase

de un sistema desequilibrado, para su clculo es necesario considera las redes de

secuencia positiva, negativa y cero; como se describe en la ecuacin 2.4.

En la Tabla 2.1 se muestran las ecuaciones para encontrar las corrientes de

cortocircuito, segn sea el tipo de cortocircuito a calcular,

Tabla 2.1 Ecuaciones bsicas, para encontrar las corrientes de cortocircuito.

CORTOCIRCUITO TRIFSICO

(2.1)

CORTOCIRCUITO BIFSICO A TIERRA

16

(2.2)

CORTOCIRCUITO BIFSICO

(2.3)

CORTOCIRCUITO MONOFSICO

(2.4)

donde:

I: valor eficaz de la corriente de fase, simtrica de estado estacionario, en

el punto de falla.

Vf: valor eficaz del voltaje de fase, de estado estacionario en el punto de

falla instantes antes de la falla.

Z1, Z2, Z0: impedancia de secuencia positiva, negativa y cero,

respectivamente modeladas desde el punto de falla.

Zf: impedancia equivalente de falla.

2.6 INRUSH

El inrush corriente de avalancha es una condicin transitoria que se presenta

inmediatamente despus de la energizacin de un componente elctrico; como un

transformador o un circuito de distribucin.

"Cuando un transformador se energiza por primera vez o es re-energizado

despus de una breve interrupcin, el transformador podra experimentar

corrientes de inrush del sistema, debido a que la magnetizacin del ncleo podra

estar fuera de sincrona con el voltaje. La corriente de inrush puede aproximarse a

valores de cortocircuito, valores cercanos a 40 veces la corriente de carga del

transformador, y la cual disminuye rpidamente en los primeros ciclos.

Cuando el transformador es energizado; si el voltaje del sistema y la

magnetizacin del ncleo del transformador no estn sincronizados, se produce

17

un transitorio magntico. El transitorio impulsa el ncleo a la saturacin y crea una

gran cantidad de corriente en el transformador." [21]

La magnitud y forma de esta corriente depende del tamao del transformador, la

impedancia de cortocircuito, el tipo de conexin, el magnetismo residual y el

ngulo del voltaje en el momento de la energizacin.

La presencia de estas corrientes se considera una condicin normal dentro del

sistema elctrico y no debe ocasionar la operacin de los dispositivos de

proteccin, durante esta condicin transitoria. [9]

2.7 CARGA FRA

Las corrientes de carga fra se presentan, al energizar un circuito elctrico que

posea cargas conectadas al mismo, luego de un largo tiempo; stas grandes

corrientes de carga fra, se producen debido a que buena parte de la carga de un

alimentador, las representan moto-compresores; ampliamente utilizado en los

refrigeradores, que al retorno de la energa elctrica, arrancarn de forma

automtica para alcanzar su temperatura de trabajo.

Adems de los moto-compresores; los responsables de la aparicin de estas

corrientes elevadas, tambin son: motores, calentadores de agua, capacitores,

transformadores, reguladores de voltaje e iluminacin; influye tambin

directamente factores como: tiempo de desconexin, carga conectada, da y hora

de la desconexin, tipo de re-energizacin y si existe generacin distribuida.

2.8 DISPOSITIVOS DE PROTECCIN UTILIZADOS EN SISTEMAS

DE DISTRIBUCIN

2.8.1 FUSIBLES

Son dispositivos de proteccin con caracterstica detectora e interruptora, que

operan al paso de una sobrecorriente. Funcionan por la propiedad de la

sobrecorriente, que al circular por un conductor produce una elevada temperatura

calentando el filamento fusible, fundindolo y separndolo, dejando sin

continuidad fsica ni elctrica un extremo del otro. [10]

18

Los fusibles segn sea su tipo, tienen distintos tiempos de operacin segn sea la

magnitud de la corriente que los atraviese. A mayor corriente menos tiempo de

fundicin del filamento y a menor corriente mayor tiempo de fundicin del

filamento; apareciendo de esta manera la caracterstica de tiempo inverso del

fusible.

Figura 2.2 Caracterstica de operacin de un fusible

En la Figura 2.2 se observa dos curvas para un mismo fusible F1, la curva

designada como tiempo mnimo de fusin, representa el tiempo en el cual el

filamento empieza a fundirse; y la siguiente curva, corresponde al tiempo mximo

de despeje, es el tiempo mximo en el cual el filamento se funde por completo.

Existen diferentes tipos de fusibles como son: K, T, H, N, E, NH, NZ, entre otros,

segn cul sea la norma a la que se refiera su fabricacin; cada uno con

diferentes tipos de curvas y para diferente tipo de utilidad.

La relacin de velocidad de un fusible (RV) se calcula mediante las curvas de

operacin entregadas por el fabricante del fusible; como se muestra en el Anexo

2, y no es ms que, el valor de la corriente de fusin del fusible escogido en un

Tiempo (s)

Corriente (A)Imx servicio

Tiempo mnimo de fusin

tmf

mdt

Icc

Tiempo mximo de despeje

F1

tiempo de duracin del arco

19

tiempo de 0,1 segundos, dividido para el valor de la corriente de fusin en un

tiempo de 300 segundos para un fusible de hasta 100 A; y 600 segundos para

fusibles superiores a 100 A; del mismo fusible. [5]

donde:

IN : tamao del fusible escogido

RV : relacin de velocidad del fusible escogido

Ifusin : corriente de fusin del fusible

Los fusibles utilizados en la EERSA para alimentadores, son del tipo K que tienen

una relacin de velocidad rpida (6 - 8.1), comparados con los tipo T (10 - 13.1)

que se los considera lentos; segn normas EEI - NEMA. Tambin es muy comn

la utilizacin de los fusibles H y E en la proteccin de transformadores de

distribucin. [16]

La diferencia de velocidades de fusin, entre diferentes tipos de fusibles, se muestra

en la Figura 2.3.

Los valores nominales de los elementos fusibles, segn norma EEI-NEMA son:

Tamaos preferidos: 6, 10, 15, 25, 45, 65, 100, 140, 200 A

Tamaos no preferidos: 8, 12, 20, 30, 50, 80 A

Menores de 6A: 1, 2, 3, 5 A

A continuacin se listan los tipos de link fusibles que existen hoy en da en el

mercado segn normas AYEE, ANSI C.37.40,41,42,46,47 y 48, IRAM 2400, NIME

y NEMA:

K: Conducen hasta 150% de su In sin daos (relacin de velocidades 6 a

8).

(2.5)

(2.6)

20

Figura 2.3 Diferencia de velocidades de fusin en distintos fusibles

T: Ms lentos que los K (relacin de velocidad 10 a 13).

Std: Intermedia entre los K y T; son permisivos a las fluctuaciones de

corriente (relacin de velocidad 7 a 11).

H: Conducen hasta el 100% de su In sin dao; tienen caracterstica de

fusin muy rpida (relacin de velocidad 7 a 11).

N: Conducen hasta el 100% de su In sin daos. Son ms rpidos an que

los H.

21

X: Provistos de un elemento dual; son permisivos a las fluctuaciones de la

corriente (relacin de velocidad 32).

Sft (Slo Fast): Provisto de elemento dual; no actan ante fallas temporales

en transformadores.

MS o KS: Respuesta ultralenta y mayor permisividad de corriente que los

T; bueno como proteccin de lnea (relacin de velocidad 20).

MN241 AYEE: Conducen hasta el 130% de su In sin daos; poseen un

resorte extractor necesario en los seccionadores MN241 AYEE.

Los fusibles se colocan en un dispositivo llamado portafusible, que al ser ubicado

dentro de un equipo seccionador, cumple la funcin de interrumpir la corriente

elctrica instantes despus de haber ocurrido el cortocircuito; al proporcionar un

corte visible generalmente se lo utiliza como dispositivo de maniobra.

Para dimensionarlo adecuadamente se debe especificar su frecuencia, corriente

nominal, voltaje nominal, mximo voltaje de diseo y capacidad de interrupcin.

En la Figura 2.4 se observa un equipo seccionador, actualmente utilizado en la

EERSA.

Figura 2.4 Seccionador - portafusible

22

2.8.2 RECONECTADOR

El reconectador es un equipo interruptor autnomo que detecta condiciones de

sobrecorriente en fase y neutro; opera abriendo y cerrando automticamente un

circuito elctrico de distribucin previo una configuracin de tiempo de cierre y

apertura, si detecta una sobrecorriente persiste un tiempo determinado [13]. En un

sistema de distribucin areo, entre el 80% al 95% de las fallas son temporales, al

menos por algunos ciclos o segundos [16]. Este equipo de proteccin cumple las

funciones de deteccin de fallas, interrupcin y reconexin del circuito fallado.

El reconectador detecta una condicin de falla al medir la corriente de lnea

comparndola con la corriente de disparo; si esta corriente es superior abre sus

contactos, espera un tiempo determinado, y cierra sus contactos reenergizando el

circuito; esta operacin se repite hasta en cuatro ocasiones, para luego si la falla

persiste abrir permanentemente el circuito.

La Figura 2.5 muestra la operacin del reconectador, cuando por l se presentan

corrientes de cortocircuito, observando los tiempos de operacin de cierre y

apertura, denominados intervalos de recierre.

Figura 2.5 Secuencia de operacin de un reconectador con 4 reenganches

Icarga

Icc

Operaciones rpidas Operaciones lentas

Intervalos de recierre

Tiempo

Bloqueo en abierto

23

As como los fusibles, los reconectadores tambin poseen curvas tiempo vs.

corriente, caractersticas de cada reconectador y las estandarizadas por las

normas IEEE IEC.

La , muestra curvas de reconectadores, la curva A es muy rpida con tiempos

muy pequeos, la curva B es de actuacin lenta con tiempos mayores, y la C es

extremadamente lenta; no obstante, los reconectadores actuales controlados

mediante microprocesadores tienen la capacidad de definir curvas segn su

necesidad; ya sea para fallas entre fases fase - tierra.

Figura 2.6 Curvas tiempo-corriente de reconectadores

El reconectador adems de reenergizar el circuito, tiene como tarea realizar las

operaciones de apertura y cierre lo suficientemente rpidas para lograr salvar el

fusible y permitir que la falla transitoria desaparezca por si sola; o a su vez operar

con tiempo suficiente para que el fusible que corresponde instalado aguas abajo

se funda, en caso de fallas permanentes. Segn cul sea la tcnica que se

aplique; salvar el fusible o no salvar el fusible.

Tiempo (s)

Corriente (A)Imx servicio

C

B

A

24

Para la coordinacin de protecciones del presente trabajo se considera la tcnica

de no salvar el fusible, dado que se temporiza un tiempo determinado la actuacin

del rel de la subestacin con la expectativa de que la falla desaparezca por s

sola, o a su vez acte el fusible destinado a proteger su zona de proteccin, antes

de que opere el interruptor de potencia.

La tcnica de salvar el fusible, se utiliza con la condicin de que el interruptor de

la subestacin o el reconectador instalado aguas arriba del fusible; acte lo

suficientemente rpido, antes de que el fusible se funda. [7]

2.8.3 RELS

Los rels utilizados para la proteccin de alimentadores son dispositivos

compactos conectados a elementos de alto voltaje a travs de transformadores de

corriente y potencial; y cumplen la funcin de, medir los parmetros elctricos

como voltajes y corrientes de un circuito elctrico de distribucin; necesarios para

distinguir un rgimen normal de una avera; y si detecta que una avera es

permanente (como un cortocircuito), enva una seal al dispositivo de apertura

asociado (interruptor o disyuntor de mayor potencia), para que ste desconecte el

circuito tan rpido como sea posible.

A estos rels se los ubica principalmente a la salida del alimentador en los

cubculos de las subestaciones, aprovechando las lecturas de los mismos para

llevar una estadstica de operacin del sistema, siendo el rel de sobrecorriente

(instantneo y temporizado), el ms utilizado en la coordinacin de protecciones

en alimentadores de distribucin. [11]

Rel de sobrecorriente

Los rels de sobrecorriente son dispositivos que actan cuando la corriente que

miden supera el valor mnimo de disparo (corriente de pick-up), el rel trabaja en

conjunto con un transformador de corriente y un interruptor de potencia

(disyuntor), el cual desconecta el circuito cuando el rel da la orden de apertura.

Existen tres variables a tomar en cuenta en estos rels las cuales son:

25

El nivel de corriente mnima de operacin, TAP.

La caracterstica de tiempos de operacin, DIAL.

El tipo de curva caracterstica de tiempo inverso de operacin.

De acuerdo a la caracterstica de tiempo de operacin los rels de sobrecorriente

pueden clasificarse en: instantneos (50) temporizados (51), segn la

nomenclatura de norma ANSI. [14]

Los rels al igual que otros elementos de proteccin, tambin poseen curvas

tiempo - corriente, siendo muy familiares las instantneas y de tiempo inverso

como se muestra en la Figura 2.7.

Figura 2.7 Curvas tiempo - corriente de rels.

a) instantneo, b)tiempo definido, c) tiempo inverso

Las curvas y ecuaciones asociadas a los rels de proteccin de las subestaciones

y alimentadores utilizados en el presente trabajo se muestra en el ANEXO 2.

2.9 CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE UN SISTEMA DE

PROTECCIN

De manera general se puede afirmar que un sistema de proteccines comprende

todos los dispositivos adecuadamente calibrados y coordinados, encargados de

detectar una falla, localizarla y aislarla rpidamente del sistema, permitiendo que

la parte del sistema sin avera siga operando. [5] [13]

Como no puede ser excluyente en una ingeniera, los sistemas de protecciones

deben poseer ciertas caractersticas para permitir una operacin adecuada del

sistema de potencia en condiciones normales y de falla. [7]

t (seg)

Veces Iop

0.01

0.02

0.03

0.04

1 3 5

t (seg)

Veces Iop

2

4

1 3 5

t (seg)

Veces Iop

2

4

1 3 5

6

a b c

26

Las propiedades que deben cumplir los sistemas de proteccin son:

Selectividad

Las protecciones debern ser capaces de localizar la falla y despejarla,

sacando del sistema nicamente la parte afectada por la falla. Deber operar

los dispositivos de proteccin que la delimitan y no otros.

Selectividad absoluta: La selectividad es absoluta cuando la proteccin

desconecta solamente al elemento averiado sin necesidad de desconectar a

otro elemento contiguo.

Selectividad relativa: En ciertas circunstancias y solo como respaldo, se

necesita que se garantice suministro o desconexin elctrica de ciertas zonas

de sistemas adyacentes, en el caso que sus protecciones no acten.

Sensibilidad

Debe tener la capacidad de detectar la menor de las fallas y actuar para que

no pueda afectar a partes no comprometidas con la falla. La proteccin debe

ser sensible para valores mnimos de cortocircuitos y los niveles mximos de

desbalances de corriente.

Velocidad o rapidez

La velocidad de respuesta de una proteccin debe ser segn la falla, ya que

un cortocircuito debe ser despejado ms rpidamente que una sobrecarga. En

trminos generales mientras ms rpido sea despejada la falla, menor ser el

dao que sufra el equipo as como el riesgo para las personas que pudiesen

interactuar con el elemento en falla.

Confiabilidad

Las protecciones deben estar disponibles para el momento en que se requiera

y deba actuar. Para lograr esta caracterstica se deben cumplir con diseo

correcto, instalacin adecuada y mantenimiento preventivo necesario; para

lograr todo esto, se deben revisar normas y manuales de los equipos.

Economa

27

Una vez realizado el diseo propuesto en el sistema de protecciones, se

procede a verificar selectividad, sensibilidad y rapidez para cada uno de los

escenarios seleccionados; y finalmente, si se tienen algunas variantes se

selecciona la econmicamente ms factible.

2.10 CRITERIOS PARA COORDINACIN DE PROTECCIONES

[5][13] [17][18]

Para lograr una correcta coordinacin en las protecciones se debe seleccionar

adecuados ajustes de los dispositivos de proteccin; de tal manera que realicen

sus funciones cumpliendo con las caractersticas de operacin propias de los

equipos o dispositivos del sistema de proteccin.

Se recomienda considerar los siguientes criterios para realizar una correcta

coordinacin de protecciones en un sistema de distribucin:

Se debe realizar un estudio de cargas del sistema; debiendo determinarse los

mximos y mnimos valores de carga en cada elemento o tramo a ser

protegido.

Realizar un estudio de cortocircuitos; lo cual se logra mediante el clculo de

corrientes de cortocircuito en los puntos donde se ubiquen los dispositivos de

proteccin, derivaciones y terminales.

Ubicar y seleccionar adecuadamente los equipos de proteccin para que

cumplan con sus caractersticas funcionales.

Seleccionar las caractersticas de operacin y ajustes de los equipos de

proteccin de manera que exista una coordinacin efectiva entre ellos.

Finalmente se debe realizar las simulaciones pertinentes; tales como, grficos

tiempo - corriente, mostrando los niveles de cortocircuitos requeridos y las

caractersticas de operacin de los equipos.

2.10.1 SELECCIN DE FUSIBLES

El fusible debe ser seleccionado de manera que deje conducir la mxima corriente

de carga del circuito protegido, dejando adems, un porcentaje de sobrecarga en

base a las condiciones del circuito. As como, debe interrumpir la corriente de falla

mxima calculada en el nodo deseado.

28

Para los transformadores de distribucin, el fusible debe permitir la energizacin

normal del transformador (inrush) y operar por debajo del lmite de dao trmico

del transformador.

En cuanto al voltaje de nominal del fusible, debe ser escogido segn el voltaje en

el cual se encuentra trabajando, para sistemas trifsicos voltaje de lnea y para

sistemas monofsicos voltaje de fase.

2.10.2 COORDINACIN FUSIBLE - FUSIBLE

Para lograr una coordinacin adecuada entre fusibles, se establece ciertos

criterios que se consideran relevantes para el estudio:

La regla bsica o el criterio ms ampliamente utilizado establece que el tiempo

mximo de despeje del fusible protector debe ser menor que el 75% del

tiempo mnimo de fusin del fusible protegido. Figura 2.8.

Figura 2.8 Criterio de coordinacin fusible - fusible

La corriente de carga en el punto donde se ubica el fusible no debe exceder a

la capacidad nominal de transporte de corriente del fusible. Esto tiene mucho

que ver en la variacin de los tiempos de operacin de los fusibles; ya que al

circular corriente los fusibles se calientan; provocando fatiga en el elemento

fusible, y la curvas de operacin proporcionadas por los fabricantes son

determinadas para cero corriente de carga.

Tiempo (s)

I (A)Imx servicio

t

Icc

F1

mf F2

tmd F1

F2

FusibleProtegido

FusibleProtector

FusibleProtector

FUENTE CARGA

CA

RG

A

tmd F1

tmf F2

< 0.75

PR

OT

EG

IDO

PR

OT

EC

TO

R

29

El software CYMTCC posee una configuracin visual del elemento fusible, en el

que se puede simular un precalentamiento que pueda ocurrir en dicho fusible por

fallas previas u operacin normal del sistema. Para lo cual es necesario ingresar

en la curva de coordinacin del fusible y modificar el multiplicador de tiempo de

1.000 a 0.75, como se muestra en el ANEXO 3.

2.10.3 COORDINACIN RECONECTADOR - FUSIBLE

Para lograr una correcta coordinacin entre el reconectador y el fusible, es

necesario conocer la ubicacin relativa del fusible en referencia al reconectador;

en la Figura 2.9 se muestra la ubicadin del fusible aguas arriba, respecto al

reconectador en el caso de la EERSA.

Figura 2.9 Unifilar de la ubicacin del fusible del lado de carga respecto al

reconectador

En la coordinacin del reconectador y el fusible, se considera los siguientes

criterios:

La mejor coordinacin entre un reconectador y un fusible se alcanza

programando la secuencia de operacin del reconectador, en dos operaciones

rpidas seguidas de dos operaciones retardadas.

Se lo realiza de esta manera ya que, se conoce que la mayora de fallas son

temporales y en la primera operacin se despeja alrededor del 80% de las

fallas, en la segunda operacin se despeja otro 10%, en la primera operacin

retardada actuara el fusible frente a una falla permanente en su seccin

protegida y si en la cuarta operacin la falla persiste se considerara a la falla,

Fusible

Fusible

FUENTE CARGA

CA

RG

A

R

Reconectador

30

como una falla permanente de mayor importancia, siendo necesario que el

personal de mantenimiento encuentre y repare la avera.

El reconectador debe detectar todas las corrientes de falla en su zona de

proteccin y en la zona protegida por el fusible y para todos los posibles

valores de corriente de falla, el tiempo mnimo de fusin del fusible debe ser

mayor que el tiempo de operacin rpida del reconectador multiplicado por un

factor "K", que se muestra en la Tabla 2.2. La interseccin de la curva de

tiempo mximo de despeje del fusible con la curva temporizada del

reconectador, determina el punto de mnima coordinacin.

Tabla 2.2 Factores de multiplicacin "K" para elementos de lado de la carga

Tiempo de reconexin

(ciclos)

FACTORES DE MULTIPLICACIN

Una operacin rpida Dos operaciones rpidas

25-30 1.25 1.80

60 1.25 1.35

90 1.25 1.35

120 1.25 1.35

Figura 2.10 Criterio de coordinacin reconectador - fusible

t (s)

I (A)Imx servicio

B

A

F1

Icc min I cc mx

Rpida

Lenta

31

En la Figura 2.10 se muestra que para corrientes inferiores a la corriente mxima,

la operacin rpida del reconectador (curva A) es ms rpida que el tiempo de

operacin del fusible pudiendo salvarlo, quizs frente a fallas transitorias; mientras

que para corrientes superiores, quizs de falla permanente, actuara la curva

temporizada del reconectador (curva B) permitiendo que la operacin del fusible

sea ms rpida que la del reconectador aislando la zona protegida por el fusible

fundido.

2.10.4 CRITERIO DE AJUSTE EN EL RECONECTADOR

Generalmente en los reconectadores los ajustes de mayor importancia son: la

operaciones de apertura y cierre, los tiempos muertos y el acierto de las curvas

tiempo corriente; pero estos criterios se dan con ms nfasis en alimentadores

con alta incidencia de desconexiones temporales.

Se debe considerar el dar la oportunidad de que toda falla sea una falla

transitoria, lo cual ocurre comnmente en alimentadores rurales donde una rama

cada puede fcilmente hacer contacto con las lneas de distribucin o la fuerza

del viento puede hacer que la lneas hagan contacto entre s temporalmente, en

alimentadores urbanos no tienen alta incidencia de que suceda algn fenmeno

natural que pueda ocasionar una falla temporal, sino mas bien las fallas que se

ocasionen en un alimentador urbano se deban a la mano del hombre, por

ejemplo: un poste chocado, la cada de objetos aledaos a los edificios que

causaren la rotura y contacto de los conductores.

Los reconectadores utilizados y previamente instalados en el sistema son

utilizados aparte de cumplir funciones de proteccin, como interruptores para

maniobrar entre alimentadores o en ocasiones de trabajos peligrosos a realizar en

la red, como interruptor de potencia para desconectar grandes reas.

CALIBRACIN EN LA FASE DEL RECONECTADOR

La corriente de operacin de fase tiene que ser mayor a la corriente mxima de

carga que atraviesa el reconectador, multiplicado por un factor de crecimiento de

carga igual a 1,3 y debe ser menor a la corriente de cortocircuito mnima al final

del circuito al cual protege.

32

( 2.3)

donde:

Icc 3 : corriente de cortocircuito mnima al final del circuito

Ifase : corriente calibrada por fase, del reconectador

Icarga mx : corriente de operacin mxima del reconectador

En condiciones que el reconectador se encuentre instalado en circuitos de

proteccin para transferencia de carga, la corriente de ajuste por fase, deber ser

mayor a la suma de corriente de carga del circuito transferido y la carga del

circuito en estudio, multiplicada por un factor de crecimiento de carga.

( 2.4)

donde:

I carga : corriente del circuito en la zona de proteccin del reconectador

I circuito transf : corriente del circuito transferido al nuevo alimentador

CALIBRACIN EN EL NEUTRO DEL RECONECTADOR

La corriente de interrupcin del neutro deber ser menor que la corriente de

cortocircuito monofsico a tierra mnima dentro de su zona de proteccin; y,

mayor que el 30% de corriente de carga mxima del circuito debido a

desbalances.

( 2.5)

donde:

I carga mx : corriente de operacin mxima en la zona del reconectador

I neutro : corriente calibrada en el neutro del reconectador

I cc 1 mn : corriente de cortocircuito monofsico mnimo al final del reconectador

2.10.5 CRITERIO DE AJUSTE DE LOS RELS

Para el caso de la EERSA se tienen instalados los rels que comandan los

interruptores de potencia que protege a cada alimentador; dichos rels deben

33

coordinar con los fusibles instalados aguas abajo, lo cual se logra cuando el

fusible se funde antes que el rel opere, de manera que hay que asegurar que

exista un tiempo entre 0.3 a 0.4 segundos entre la curva mxima de despeje del

fusible y la curva de tiempo inverso del rel haciendo que la curva de los dos

dispositivos no se intersequen; dicho tiempo entre las curvas corresponde a

errores de tolerancia , sobrecarga, etc. que pudiese presentarse en la seal en

stos.

Para la calibracin de los rels es necesario definir los siguientes parmetros.

TAP: parmetro que permite variar la sensibilidad del rel, logrando de esta

manera que el rel opere a diferentes valores de corriente; ste valor define la

corriente de pick up del rel.

( 2.6)

donde:

K : tantas veces como sea la corriente mnima esperada del alimentador

Imx : es la corriente mxima de carga del alimentador protegido.

RTC : la relacin de transformacin del transformador de corriente.

DIAL: parmetro que permite variar el tiempo de retardo antes de que el rel

opere, siempre que la corriente que alcance ste sea mayor o igual a la corriente

de pick up. El dial representa cada uno de los posibles ajustes de tiempo o curva

caracterstica del rel.

2.10.5.1 REL DE SOBRECORRIENTE INSTANTNEO DE FASE (50)

Debe ser calibrado de tal manera que no opere para corrientes de inrush en el

restablecimiento de la energa, por lo que se debe calibrar al menos 2.5 veces la

corriente mxima de operacin del alimentador.

Este rel debe ser capaz de detectar una corriente equivalente al 40% de la

corriente mnima de falla al final del alimentador.

34

2.10.5.2 REL DE SOBRECORRIENTE TEMPORIZADO DE FASE (51)

El TAP del rel, debe ser calibrada de manera que el mismo no opere por debajo

de 1.5 veces la corriente mxima de operacin.

Se debe permitir que este rel permita una sobrecarga mxima del 40% de la

capacidad normal del alimentador, para que exista la posibilidad de tomar carga

de otros alimentadores en caso de contingencias.

Para los casos en que la capacidad de conduccin de un elemento de potencia de

la red, sea menor a la capacidad nominal de un alimentador, se toma como lmite

de arranque del rel, la corriente nominal del elemento en cuestin.

El rel no debe operar para corrientes de restablecimiento en fro, valor que debe

ser fijado en base a una capacidad promedio del alimentador.

El dial de ajuste del rel, debe permitir la coordinacin con los otros dispositivos

de proteccin, y adems de servir como respaldo de estas protecciones.

2.10.5.3 REL DE SOBRECORRIENTE INSTANTNEO DE NEUTRO (50N)

Para que exista una mejor coordinacin con los fusibles de ramales y con

reconectadores; que al mismo tiempo detecten fallas a tierra al final del

alimentador; tiene que asegurar un despeje de fallas a tierra de valores del 40%

de la corriente mnima de falla al final del alimentador.

2.10.5.4 REL DE SOBRECORRIENTE TEMPORIZADO DE NEUTRO (51N)

La corriente de ajuste de ste rel, debe ser de aproximadamente un 30% de la

corriente nominal del alimentador, considerando un desbalance residual producido

en el sistema.

2.11 PARMETROS DE CALIDAD EN LA OPERACIN DE LOS

ALIMENTADORES

Para realizar un diagnstico adecuado de la operacin actual de los

alimentadores se recomienda analizar los siguientes parmetros elctricos:

Nivel de voltaje

Cargabilidad de conductores

Demanda

35

2.11.1 NIVEL DE VOLTAJE

El voltaje es el parmetro elctrico fundamental en el cual, los encargados de

administrar un sistema elctrico de distribucin, pueden determinar problemas

que se pueda tener en el sistema. El principal sntoma que se podra asociar al

voltaje es, la cada de voltaje, que se presenta debido a la resistencia elctrica

propia de los conductores, y que se incrementa conforme la demanda aumenta.

Dentro de la REGULACION No. CONELEC 004/01; el nivel de voltaje ocupa el

primer aspecto dentro del control de la calidad del producto tcnico, es por eso

que dictamina los rangos de voltaje permisibles dentro del sistema que se

administre. Se presenta en la Tabla 2.3 el mximo rango de variacin de voltaje

admitido en el Ecuador.

Tabla 2.3 Variaciones de voltaje admitidas con respecto al valor del voltaje

nominal

Subetapa 2 Voltaje

Alto Voltaje 5,0 % > 40 kV

Medio Voltaje 8,0 % 0,6 - 40 kV

Bajo Voltaje. Urbanas 8,0 % < 0,6 kV

Bajo Voltaje. Rurales 10,0 % < 0,6 kV

Para determinar la variacin de voltaje se utiliza una ecuacin 2.7, expresada en

porcentaje tomando como referencia el voltaje nominal donde se toma la medida.

(2.7)

donde:

DVk: variacin de voltaje, en el punto de medicin, en el intervalo k de 10 minutos

Vk : voltaje eficaz (rms) medido en cada intervalo de medicin k de 10 minutos

Vn : voltaje nominal en el punto de medicin

Dentro de la regulacin, tambin se establece los lmite de cada de voltaje para

alimentadores rurales del 5%; y para alimentadores urbanos el 3%. [8]

36

2.11.2 CARGABILIDAD DE CONDUCTORES

Los conductores elctricos de los alimentadores en especial los de los troncales,

deben ser adecuadamente dimensionados y planificados a un futuro muy

probable, ya que deben soportar sobrecargas y cortocircuitos; que, segn su

duracin, podran llegar a daar los mismos.

La cargabilidad de los conductores no es ms que la corriente para la cual fue

diseada el conductor, dividido para la corriente de operacin expresado en

porcentaje; es decir, cuanta corriente circula respecto a la nominal. Lo cual puede

depender segn la operacin del sistema; ya sea que se tenga una contingencia y

se necesite sobrecargar un poco ms algunas secciones, pero que no sea en

estado normal; ya que cada empresa distribuidora debe determinar su lmite de

operacin ms econmico analizando las prdidas, costos por abastecer o no a la

carga, multas, etc. En la Tabla 2. 4 se muestra la mxima capacidad de

conduccin de corriente en cada alimentador.

Tabla 2. 4 Capacidad de conduccin elctrica para los diferentes conductores en

cada alimentador

ALIMENTADOR SECCIN

CONDUCTOR

TIPO CORRIENTE

MXIMA

ALIMENTADOR 0201 4/0 AWG ACSR 340 A

ALIMENTADOR 0202 4/0 AWG ACSR 340 A

ALIMENTADOR 0501 2 AWG ACSR 180 A

ALIMENTADOR 0503 2 AWG ACSR 180 A

2.11.3 DEMANDA

La demanda elctrica es crucial para la empresa distribuidora, ya que debe

preparar sus equipos e instalaciones para tener la capacidad de suministrar la

cantidad de energa mxima que se espera proveer.

La demanda se define como el promedio de potencia elctrica requerido por una

carga en un intervalo de tiempo. Para el Ecuador el intervalo es de 15 minutos, el

cual se mide en los cubculos de salida de cada alimentador; estos valores se

37

utilizan generalmente para hacer proyecciones de operacin, y adems para

realizar compras al mercado elctrico.

La demanda en el caso de la EERSA se la mide en trminos de potencia activa

(kW); pero adems, se la puede expresar en trminos de potencia reactiva (kVAr),

potencia aparente (kVA) o corriente (A).

38

3 CAPITULO 3

DIAGNSTICO DE LA SITUACIN ACTUAL DEL

SISTEMA DE DISTRIBUCIN EN ESTUDIO

3.1 INTRODUCCIN

Las averas en los sistemas elctricos de potencia son inevitables. Dichas averas

pueden no solo ocurrir por el desgaste natural del aislamiento de los elementos

del sistema elctrico, sino incluso por la instalacin o manipulacin inadecuada

realizada por los operadores [7].

Los sistemas de protecciones representa un sistema fundamental para el correcto

funcionamiento de un sistema elctrico de potencia debido a que poseen una

importancia crtica; ya que se encargan de mantener el sistema elctrico con

proteccin adecuada cuando se presente una anomala, y permitiendo una

operacin continua cuando el sistema opere de forma normal; siempre

manteniendo a salvo los equipos de las irregularidades.

En la elaboracin del presente estudio resulta necesario realizar un diagnstico

del sistema de distribucin de la Empresa Elctrica Riobamba, conformado por;

los alimentadores 2 y 5 de la Subestacin 1, alimentador 2 de la Subestacin 2, y

alimentador 5 de la Subestacin 3; con la finalidad de identificar cules son las

condiciones en las que se encuentran los sistemas de protecciones de las redes a

estudiarse.

Para realizar este trabajo se dispone de los software CYMDIST y SPARD. Los

resultados obtenidos con la aplicacin del software sern validados con

inspecciones en campo; las mismas que permitirn verificar el correcto

funcionamiento del estudio de coordinacin de protecciones.

Los parmetros de operacin de los diferentes alimentadores fueron

proporcionados al mes de octubre del ao 2013, por el Departamento de Estudios

Tcnicos de la EERSA.

39

3.2 DESCRIPCIN DE LOS ALIMENTADORES EN ESTUDIO

3.2.1 ALIMENTADOR 0201

El alimentador 0201 es netamente urbano; y comienza su recorrido en la Av. 9 de

Octubre cerca a la calle Espejo, en direccin noroeste llegando a la calle Espaa

y continua por la misma hacia el centro de la ciudad hasta llegar en su parte ms

alejada la calle Jos Veloz, sirviendo en su recorrido inicial a sectores

residenciales como son los barrios: Quinta Mosquera, 9 de Octubre, Politcnico

Antiguo, Las Carmelitas, Colon, El Tejar; y, en su recorrido de mitad hacia arriba,

sirve a barrios residenciales y en mayor medida comerciales como son: La

Merced, La Concepcin; y tambin parte de los barrios como: La Panadera,

Loma de Quito, La Estacin, Santa Rosa, Santa Faz y La Florida.

La configuracin del alimentador es de tipo areo radial, perteneciente a la

Subestacin Nro.1 Chibunga.

En la Tabla 3.1 se realiza una breve descripcin de los parmetros ms

relevantes del alimentador 0201.

Tabla 3.1 Parmetros actuales de operacin del alimentador 0201

Voltaje nominal 13,8 kV

Carga instalada 6054,79 kVA

Demanda promedio 141,43 kVA

Corriente de operacin 125,0 A

Voltaje de operacin 13,7 kV

Factor de carga 55,28 %

rea de servicio 914.970 m2

Longitud 2250 m

La configuracin y disposicin geomtrica de los conductores elctricos en sus

estructuras de soporte, se lo realiza en base a la homologacin de las unidades

de propiedad y unidades de construccin del sistema de distribucin elctrica del

MEER.

40

Se muestra en la Figura 3.1 la cada de voltaje al punto ms alejado del

alimentador 0201, en el cual se observa que no existe violacin en cuanto se

refiere a cada de voltaje.

Figura 3.1 Niveles de voltaje a demanda mxima, alimentador 0201


Este alimentador pertenece a la subestacin Nro. 2 - Maldonado; empieza su

recorrido en direccin Sur Oeste por la Av. Antonio Jos de Sucre desde la calle

Vegonias hasta la Av. 9 de Octubre, por ambos lados de la Av. 21 de Abril, calle

Mxico hasta la calle Garca Moreno, cubriendo la calle Argentinos hasta la calle

Tarqui; abarca en su recorrido barrios como: El Prado, Plaza Dvalos, La Salle,

El Cuartel, Brigada Galpagos, Cooperativa 21 de Abril, Calzado Libre, 19 de

Octubre, Bolvar Chiriboga, El Esfuerzo, Complejo La Panadera, Mirador Alto; y,

parte de los barrios: San Alfonso, La Panadera, La Concepcin y Jos Mancero.


Voltaje nominal 13,8kV






41

rea de servicio 1'322.191 m2

Longitud 2740 m






MEER.






El alimentador 0501 sirve en su mayor parte al sector urbano, conformado por las

calles Juan de Velasco, Olmedo, Av. Juan Felix Proao y Av. 9 de Octubre; y,

barrios rurales como: La Libertad y Santa Cruz.

La configuracin del alimentador es de tipo areo radial, perteneciente a la

Subestacin Nro. 1-Chibunga.

42










rea de servicio 3761.435 m2

Longitud 2400 m




MEER.


43





Este alimentador es urbano en su totalidad; suministra energa elctrica a

alrededor de un 80% del Parque Industrial de Riobamba. El alimentador 0503

nace en la Subestacin Nro. 3 - Parque Industrial, y comienza su recorrido en

direccin oeste desde la Av. Edelberto Bonilla por la Av. Celso Augusto

Rodrguez, al llegar a la calle Puruha se deriva hacia ambos lados de la calle;

avanzando hacia la calle Jos Veloz hasta la calle Juan de Velasco;

comprendiendo en su recorrido barrios como: San Francisco, Villa Mara,

Bellavista, Santa Marianita, La Trinidad, Juan de Velasco, La Dolorosa y Santa

Anita.

La carga de este alimentador est constituida en su mayora, por abonados de

tipo residencial e industrial; y en menor medida por abonados comerciales.










rea de servicio 1'929.828 m2

Longitud 2400 m



44


MEER.





3.3 SITUACIN ACTUAL DEL SISTEMA DE PROTECCIONES

El sistema de protecciones de los alimentadores en estudio fue verificado en su

totalidad; encontrando en su mayora varias novedades con respecto al Sistema

de Informacin Referenciado (GIS) que fueron corregidas en su momento; en su

parte medular, la existencia o ubicacin incorrecta de seccionadores fusible y

seccionadores cuchilla.

Se verific los calibres de los conductores, las potencias de los transformadores,

as como su proteccin en medio voltaje.

La totalidad de fusibles para proteger ramales, troncales y transformadores de

distribucin, son del tipo K; la mayora de los fusibles instalados para proteger

transformadores se encuentran sobredimensionados, as como los fusibles que

protegen los conductores se encuentran subdimensionados.

45

Las diversas curvas tiempo - corriente de los diferentes elementos constitutivos

del sistema de proteccin se encuentran detalladas en el ANEXO 2.

3.3.1 SISTEMA DE PROTECCIONES ALIMENTADOR 0201

Este alimentador posee la proteccin de un disyuntor que funciona a 13,8 kV,

accionado por los rels asociados al mismo con su modo de cierre automtico

bloqueado.

El alimentador 0201 posee instalado en sus tramos varios seccionadores cuchilla

y seccionadores fusibles, para maniobras con otros alimentadores cuando se

realicen trabajos con desconexiones, y como proteccin de los conductores en

caso de fallas seccionadores fusibles; posee adems instalado un reconectador

en el final de su parte troncal para interconectarse con el alimentador 0202 en

caso de mantenimiento o transferencia de carga en el lado de la subestacin No.

01.

Algunos fusibles se encuentran incorrectamente ubicados y dimensionados, ya

que no presentan una adecuada coordinacin al no ofrecer selectividad ni

proteccin apropiada. Como se indica en el ANEXO 8.

El alimentador 0201, tiene instalado en su parte troncal en dos ubicaciones

seccionadores fusibles, que resulta contraproducente con el criterio de no ubicar

fusibles en el troncal del alimentador, designados como F.C.1. y F.C.2.; as como

el F.C.3 para maniobra con el alimentador 0501, ubicado en el plano

correspondiente a este alimentador en el ANEXO 9.


Este alimentador posee instalado varios seccionadores fusible y tambin

seccionadores cuchilla ubicados en diferentes puntos a lo largo del alimentador;

que seccionan adecuadamente los ramales asignados, no as un seccionador

fusible designado como F.C.1. ubicado en la parte intermedia del alimentador; as

como, el fusible F.R.1. se encuentra en una posicin incorrecta, referidos en su

plano correspondiente en el ANEXO 9.

46

Adems de los seccionadores, tambin posee instalado reconectadores utilizados

para entrar en paralelo con los alimentadores: 0501 y 0203; como tambin un

reconectador en medio alimentador para realizar desconexiones.

En la cabecera del alimentador posee instalado un disyuntor de potencia

comandados por sus respectivos rels que darn la orden de apertura o cierre en

caso de fallas.

Algunos fusibles se encuentran incorrectamente ubicados y dimensionados, ya

que no presentan una adecuada coordinacin al no ofrecer selectividad ni

proteccin apropiada. Como se indica en el ANEXO 8.


Este alimentador posee instalado en varios puntos, seccionadores fusible los

cuales se encuentran en posiciones adecuadas, en tanto seccionadores cuchilla

se encuentran escasamente.

Tambin posee un interruptor de aceite a la mitad de su recorrido, y dos

reconectadores cercanos al Hospital General Docente de Riobamba, que sirven

para realizar maniobras con el alimentador 0503, con la ayuda de un juego de

seccionadores trifsicos en la Av. Juan Flix Proao, que se encuentran en

posicin normalmente abiertos.

En el inicio de este alimentador, tiene instalado un disyuntor de potencia

comandado por sus rels de sobrecorriente tanto de fase como de neutro.

Varios fusibles se encuentran incorrectamente ubicados y dimensionados dentro

de la red; como lo son: F.C.2. y F.R.1.; as como, el fusible F.C.1. para maniobra

con el alimentador 0503 en caso de transferencia de carga, ubicados en el plano

correspondiente a ste alimentador en el ANEXO 9; y el tamao actual de los

fusibles, como se muestra en el ANEXO 8.


Es uno de los alimentadores que mas rea y carga instalada abarca, dentro de los

considerados para el presente trabajo. Tiene instalado en la cabecera del

alimentador un interruptor a 13,8 kV, el cual es accionado cuando los rels que lo

comandan as lo indiquen.

47

Posee instalado varios seccionadores fusibles y seccionadores cuchilla, los cuales

en algunos casos se acompaan de interruptores de aceite; adems posee

instalado varios reconectadores que sirven para la interconexin con otros

alimentadores tales como: alimentador 0202 y alimentador 0501; ya sea cuando

se trate de maniobras o como proteccin.

En el alimentador 0503, se encuentran ubicados seccionadores fusibles

adecuados, a excepcin del F.C.1. ya que al ser seccionador cuchilla, no protege

a su tramo asignado; en el ANEXO 9 se muestra la ubicacin de los fusibles

actuales dentro de la red; y en el ANEXO 8 se describe el tamao inadecuado de

los tirafusibles para la proteccin de transformadores.

3.4 MODELACIN DE LOS ALIMENTADORES

El software CYMDIST es el programa que dispone la EERSA para realizar sus

estudios elctricos bajo diferentes escenarios, software del cual se han obtenido

las diversas corrientes de cortocircuito en los nodos deseados para los

alimentadores seleccionados.

El programa computacional CYMDIST es un software que permite simular redes

elctricas balanceadas o desbalanceadas a nivel de distribucin, permite realizar

en la red a estudiar: simulaciones de flujos de potencia y clculos de

cortocircuitos, entre otras funcionalidades.

Adicional al programa CYMDIST tambin se cuenta con el software CYMTCC, el

cual permite graficar las curvas de los diferentes elementos de la red como:

fusibles, conductores, transformadores, rels, reconectadores, etc; para poder

realizar la coordinacin de protecciones.

3.4.1 Parmetros del sistema

Se refiere a las caractersticas globales de la red; los principales parmetros a

considerar son:

Frecuencia del sistema

Resistencia promedio del terreno

Voltaje de base

Potencia base

48

Temperatura ambiente

Resistencia del conductor

Cada uno de estos parmetros han sido seleccionados de acuerdo a los valores

empleados por la EERSA como se muestra en la Figura 3.5; valores que fueron

proporcionados por funcionarios de la Direccin de Operacin y Mantenimiento, y

por la Direccin de Planificacin.

Figura 3.5 Parmetros del sistema a utilizar en la EERSA

3.4.2 Parmetros de los alimentadores

Con el objetivo de modelar las impedancias de las lneas de distribucin para el

presente trabajo resulta necesario conocer los parmetros que influyan en el

clculo de impedancias de las lneas como: tipo de conductores, disposicin

geomtrica y el nmero de conductores en el circuito. Para ello se emplea la

informacin del Sistema de Informacin Georeferenciado de la EERSA, que

contiene todos las parmetros necesarios para el clculo de impedancia de las

lneas; informacin que se exporta a travs de un software de migracin al

programa CYMDIST. La informacin contenida en el Sistema de Informacin

49

Georeferenciado se encuentra conforme a la homologacin

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