HJ International Latin America, Inc.

Nueva visión sobre carga media real de Nueva visión sobre carga media real de transformadores de distribucióntransformadores de distribución

en redes Latinoamericanas.en redes Latinoamericanas.

La situación y los caminos de soluciónLa situación y los caminos de solución

Argumentos basados en IEEE C57.91-1995 (R2004)Argumentos basados en IEEE C57.91-1995 (R2004)

HJ International Latin America, Inc.

DEFINICIONDEFINICION

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1 4 7

10

13

16

19

22

Carga p.u.

rms equiv

Trafo p.u.

Valor RMS de la curva de demanda, kVAValor RMS de la curva de demanda, kVA

Cm = ---------------------------------------------------- Cm = ----------------------------------------------------

kVA nominales del transformadorkVA nominales del transformador

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Sobre los ciclos de carga equivalentesSobre los ciclos de carga equivalentesNótese que los niveles de sobrecarga y su duración Nótese que los niveles de sobrecarga y su duración

son extraídos de las propias curvas reales de carga y son extraídos de las propias curvas reales de carga y no de una norma…!!no de una norma…!!

El concepto acumulativo de la perdida de vida…

…día, mes, año, toda la vida…

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Ciclos de carga equivalentesCiclos de carga equivalentesIEEE C57.91-1995IEEE C57.91-1995

Un transformador sometido a cualquiera de estos 3 ciclos presenta el mismo comportamiento en términos de energía

Mientras el valor RMS de la curva de demanda se encuentre por debajo de la capacidad nominal del transformador, la perdida de vida estará por

debajo de la máxima permitida!!

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Diagrama de temperaturasDiagrama de temperaturas

GRALTAGRUPO DE INVESTIGACION

EN ALTA TENSION

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Diagrama de temperaturasDiagrama de temperaturas

Medición directa (termocuplas)

Medición indirecta (resistencia)

Calculado (recomendaciones IEEE)

ΘSUP ΘTO

ΘINF

ΘA

Tanque Aceite Devanado

Temperatura [ºC]

Posición vertical

ΔΘW

ΔΘH

Nivel Superior Aceite

Nivel Superior Devanado

Nivel Inferior Devanado

ΔΘT

ΔΘT / 2

ΔΘAO

ΔΘTO

ΘAO

ΔΘW

ΘW

ΔΘBO

ΔΘT

Punto caliente

ΘH

GRALTAGRUPO DE INVESTIGACION

EN ALTA TENSION

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Sobre los limites de carga y Sobre los limites de carga y temperaturatemperatura

Para operaciones por encima de carga nominalPara operaciones por encima de carga nominalSegún IEEE C57.91 – Tabla 6Según IEEE C57.91 – Tabla 6

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIONTRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION

Temperatura en el punto mas caliente del conductor: 200degC

Carga de corta duración (media hora o menos): 300%

Temperatura en el nivel superior del aceite: 120degC

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Sobre los limites de carga y Sobre los limites de carga y temperaturatemperatura

Para operaciones por encima de carga nominalPara operaciones por encima de carga nominalSegún IEEE C57.91 – Tabla 7Según IEEE C57.91 – Tabla 7

TRANSFORMADORES DE POTENCIATRANSFORMADORES DE POTENCIA

Temperatura en el punto mas caliente del conductor: 180degC

Carga de corta duración (media hora o menos): 200%

Temperatura en el nivel superior del aceite: 110degC

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Como debería hacerse unComo debería hacerse unensayo de calentamiento COMPLETO…ensayo de calentamiento COMPLETO…

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DEFINICION:DEFINICION:Factor de carga media energética Factor de carga media energética

• Facturación anual en GWhFacturación anual en GWh

Fcme = --------------------------------------------------Fcme = --------------------------------------------------

CITD * fp * 24 * 360CITD * fp * 24 * 360

CITD: Capacidad Instalada en Transformadores de CITD: Capacidad Instalada en Transformadores de

Distribución, GVADistribución, GVA

fp: Factor de potencia global del sistemafp: Factor de potencia global del sistema

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Cargabilidad media de Cargabilidad media de transformadores de transformadores de

distribución en el sistema distribución en el sistema (Ejemplo)(Ejemplo)

0-10%>25%10-25%

• Las potencias medias en la red pueden ser disminuidas en factores que van desde 2 hasta 5 !!

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Para las pérdidas y costos de kVA típicos que encontramos en Para las pérdidas y costos de kVA típicos que encontramos en las redes Latinoamericanas, el costo mínimo operativo se las redes Latinoamericanas, el costo mínimo operativo se

encuentra para Cm entre 50% y 75% de la capacidad encuentra para Cm entre 50% y 75% de la capacidad nominal de los TDsnominal de los TDs

DIMENSIONAMIENTO OPTIMO

0

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

15% 25% 60% 80% 110%

La

USD

Costo total

Costo energia

Costo activos

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EL COMPROMISO…EL COMPROMISO…

DONDE ESTAMOS HOY:DONDE ESTAMOS HOY:

DONDE TENEMOS QUE DONDE TENEMOS QUE ESTAR: ESTAR:

Cm = 15 Cm = 15 %%

Cm = 60 to 75 Cm = 60 to 75 %%

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Determinación de la demanda real Determinación de la demanda real

La medición indirecta – CEMIG (Gemini)

Administración de activos por perdida de vida acumulada

Compara la energía vendida a los usuarios conectados al

transformador con la energía que el transformador es capaz

de entregar

No contabiliza las perdidas reales en el sitio de instalacion

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Medición directa de la energía Medición directa de la energía entregada por el transformadorentregada por el transformador

• Se asocia la lectura con la energía vendida a los usuarios Se asocia la lectura con la energía vendida a los usuarios conectados al equipo.conectados al equipo.

• Si se asocia la energía entregada por el transformador a un perfil Si se asocia la energía entregada por el transformador a un perfil de carga, se tiene una visión precisa del porcentaje de carga.de carga, se tiene una visión precisa del porcentaje de carga.

(Fuente: Redes de EEPPM)(Fuente: Redes de EEPPM)

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Otras variantes ensayadas actualmenteOtras variantes ensayadas actualmente

• Medición digitalMedición digital

• Lectura remotaLectura remota

• Señal remotaSeñal remota

(Fuente: Redes de EEPPM)(Fuente: Redes de EEPPM)

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Distribución de cargas en una red con Distribución de cargas en una red con dimensionamiento óptimo dimensionamiento óptimo

• ZONA CRITICA CON ZONA CRITICA CON NECESIDAD DE NECESIDAD DE PROTECCION PROTECCION TERMICA ADECUADATERMICA ADECUADA

• Ejemplo: Cm/Fd (0.60/0.65 Ejemplo: Cm/Fd (0.60/0.65 =0.92)=0.92)

ZONA DE

CARGA CRI TI CA

CARGA MEDI A 50 – 75 %

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E S T A T O D O C L A R O ?E S T A T O D O C L A R O ?

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Factores a considerar para el Factores a considerar para el dimensionamiento óptimo con base en el dimensionamiento óptimo con base en el

consumo de energíaconsumo de energía• CURVA DE CARGA REAL O CARACTERIZADA Y SUS 2 CICLOS CURVA DE CARGA REAL O CARACTERIZADA Y SUS 2 CICLOS

EQUIVALENTESEQUIVALENTES

• DETERMINAR VALOR RMS DE CURVA DE CARGA CON BASE EN DETERMINAR VALOR RMS DE CURVA DE CARGA CON BASE EN CONSUMO REALCONSUMO REAL

• PROYECTAR CURVA DE CARGA A NO MAS DE 5 ANOS PROYECTAR CURVA DE CARGA A NO MAS DE 5 ANOS

• DEFINIR UN TAMANO DE EQUIPO QUE LLEGUE A SU CARGA OPTIMA DEFINIR UN TAMANO DE EQUIPO QUE LLEGUE A SU CARGA OPTIMA EN EL TIEMPO PROYECTADOEN EL TIEMPO PROYECTADO

• SELECCIONAR UNA PROTECCION TERMICA ADECUADASELECCIONAR UNA PROTECCION TERMICA ADECUADA

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El tipo de transformador a utilizar en El tipo de transformador a utilizar en un ambiente de carga optimizadaun ambiente de carga optimizada

Para operar exitosamente Para operar exitosamente transformadores de distribución en transformadores de distribución en niveles de Cm entre 50 y 75% se niveles de Cm entre 50 y 75% se

considera imperativo que las considera imperativo que las protecciones del transformador protecciones del transformador identifiquen aquellos niveles de identifiquen aquellos niveles de

sobrecarga en magnitud y duración que sobrecarga en magnitud y duración que causen perdida de vida por encima de causen perdida de vida por encima de

la máxima permitida la máxima permitida

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Las áreas de Protección de Sobre-corrientesLas áreas de Protección de Sobre-corrientesen un transformador...en un transformador...

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El tipo de transformador a utilizar enEl tipo de transformador a utilizar enambientes de carga óptima y ambientes de carga óptima y

LA DEFINICION DE LAS PROTECCIONES A UTILIZAR…LA DEFINICION DE LAS PROTECCIONES A UTILIZAR…

• Énfasis en el control del comportamiento térmico Énfasis en el control del comportamiento térmico (seguimiento (seguimiento

a las corrientes de carga y a las temperaturas al a las corrientes de carga y a las temperaturas al interior) interior) • Gerencia de activos en la redGerencia de activos en la red

• Reducción de costos de instalaciónReducción de costos de instalación

• Reducción significativa del índice global de Reducción significativa del índice global de fallas de transformadores en el sistema de fallas de transformadores en el sistema de distribucióndistribución

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El tipo de transformador a utilizar en un El tipo de transformador a utilizar en un ambiente de carga óptima…ambiente de carga óptima…

Señal luminosa

o

Envío de información remota

Privilegiando la necesidad de interrumpir cargas peligrosas y hasta encontrar una mejor solución estamos instalando

transformadores CSP para proveer una protección térmica exacta y la capacidad de interrumpir en sitio

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La solución que ofrece el La solución que ofrece el transformador autoprotegido...transformador autoprotegido...

AUTOPROTEGIDAUTOPROTEGIDOO

CONVENCIONALCONVENCIONAL

CAJA NEGRA

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La solución que ofrece el La solución que ofrece el transformador autoprotegido...transformador autoprotegido...

PARARRAYOS AT

INTERRUPTOR EN BT

FUSIBLES

PARARRAYOS BT

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La solución que ofrece el La solución que ofrece el transformador autoprotegido...transformador autoprotegido...

SENALLUMINOSA

PALANCA & CONTROL DE EMERGENCIA

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La lámpara de señalización como elemento La lámpara de señalización como elemento para efectuar gerencia efectiva de carga y de para efectuar gerencia efectiva de carga y de

activosactivosPapel en el balanceo de cargasPapel en el balanceo de cargas

• APAGADAAPAGADA

• SITUACION NORMAL DE SITUACION NORMAL DE RED Y DE CARGARED Y DE CARGA

• ENCENDIDAENCENDIDA

• SITUACION ANORMAL DE SITUACION ANORMAL DE RED O DE CARGARED O DE CARGA

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Una aplicación práctica del modelo Una aplicación práctica del modelo propuesto propuesto

Caso CFE – Distrito Veracruz

Red piloto utilizada para dimensionamiento con Cm optimo

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Resumen del proyecto piloto efectuado Resumen del proyecto piloto efectuado en la Ciudad de Veracruz – Méxicoen la Ciudad de Veracruz – México

1. RED ANTIGUA OPTIMIZADA2. Cantidad TD 39 393. KVA medio 43.1 16.84. Total KVA 1,722.5 6555. Kwh./ano 1,012,283 1,012,2836. Fcme 15.2% 39%7. Costo capitalizado US$65.8k US$34.4k equipos + pérdidas8. % Costo capitaliz. 100% 52.2%9. Tipo TD Convencional CSP

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Resumen del proyecto piloto Resumen del proyecto piloto efectuado en la Ciudad de efectuado en la Ciudad de

Veracruz – MéxicoVeracruz – México

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Puntos clave para una aplicación Puntos clave para una aplicación exitosaexitosa......

COORDINACION DE PROTECCIONES Y COORDINACION DE PROTECCIONES Y ENSAYOS REALES DE PROTECCION DE SOBRECARGAENSAYOS REALES DE PROTECCION DE SOBRECARGA

kk TTTR

RT 0

0

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Al hacer una evaluación económica de un Al hacer una evaluación económica de un proyecto con transformadores proyecto con transformadores

convencionales vs. autoprotegidosconvencionales vs. autoprotegidos

EL TAMANO DE LOS TRANSFORMADORES EL TAMANO DE LOS TRANSFORMADORES COMPARADOS ES DIFERENTE !!COMPARADOS ES DIFERENTE !!

AUTOPROTEGIDOAUTOPROTEGIDOCONVENCIONALCONVENCIONAL

kVA = X kVA = X/2kVA = X/2

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La experiencia en México valió la La experiencia en México valió la pena… pena…

Carta de la Sub-dirección de CFE

dando constancia de los logros alcanzados

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F I NF I N

NATALIA

Otras recomendaciones:

El caso de transformadores en Subestaciones de Distribución

Cables de distribución secundaria y primaria

Orlando Giraldo – Sales and Operations Manager - HJ International Latin Orlando Giraldo – Sales and Operations Manager - HJ International Latin AmericaAmericaorlandog@h-jenterprises.comorlandog@h-jenterprises.com – USA (636) 677 3421 – (Colombia) 57 1 – USA (636) 677 3421 – (Colombia) 57 1 478 4141478 4141