Sistema de Distribución eléctrica en; Baja, Media y Alta tensión

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Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica

PRESENTACIÓN EDUCACIÓN

EXPERIENCIA

CONTENIDO

Principales características del SIN Niveles de tensión normalizados Perdidas de energía y confiabilidad Demostración de software de simulación

SISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL - SIN

LA CADENA PRODUCTIVA DEL SECTOR ELÉCTRICO

RED ACTUAL

ESQUEMA INSTITUCIONAL DEL SECTOR ELÉCTRICO COLOMBIANO

ESTRUCTURA INSTITUCIONAL DEL SECTOR

ESTRUCTURA INSTITUCIONAL DEL SECTOR

DEMANDA NACIONAL

GRANDES CONSUMIDORES CERROMATOSO CERREJON OXY LA CIRA INFANTAS RUBIALES DRUMMOND

GRANDES CONSUMIDORES

DEMANDA REGIONAL

CARACTERIZACIÓN DE LA DEMANDA

DEMANDA POR SECTOR

GENERACIÓN

Fuente: XM, 2014

MAPA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA

Fuente: UPME, 2014

GENERACIÓN HIDRAULICA

Fuente: XM, 2013

GENERACIÓN TERMICA

Fuente: XM, 2014

FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍA RENOVABLE

Fuente: UPME, 2015

TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Fuente: UPME, 2013

INTERCONEXIONES DE COLOMBIA

Fuente: UPME, 2013

TRANSMISIÓN – DISTRIBUCIÓN (NIVELES DE TENSIÓN NORMALIZADOS)

Fuente: CREG 097, 2008

Esquema infraestructura operadores de red G

SISTEMA DE TRANSMISIÓN NACIONAL- STN >220 kV

G

G

Nivel IV G OPERADOR DE RED (OR)

Unidades Generadoras

57,5 kV -220 kV

SISTEMA DE TRANSMISIÓN REGIONAL- STR

Nivel IV

OPERADOR DE RED (OR)

U.F

30-57,5 kV

Nivel III OPERADOR DE RED (OR)

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN LOCAL- SDL

1- 30 kV

Nivel II

U.F OPERADOR DE RED (OR) < 1 kV

CREG-082-2002

Nivel I

U.F U.F U.F U.F U.F

U.F.: Usuario Final

TENSIONES NORMALIZADAS NTC 1340

DISTRIBUCIÓN

GRANDES OR S>5000MVA MEDIANOS 400<S<5000 MVA PEQUEÑOS S<400 MVA

PERDIDAS DE ENERGÍA

Fuente: UPME, 2013

PERDIDAS DE ENERGÍA EN DISTRIBUCIÓN

Fuente: ASOCODIS, 2014

INDICES DE CONFIABILIDAD

Fuente: CREG 036, 2014

INDICES DE CONFIABILIDAD

CARACTERIZACIÓN DEL CONSUMO

ZONAS NO INTERCONECTADAS - ZNI

ZONAS NO INTERCONECTADAS - ZNI

CARACTERIZACIÓN DE LA DEMANDA Caracterización • Energía, Demanda Max, Min, Media Demanda • Factor de Carga • Factor de Demanda Diversificación • Factor de diversidad

CURVA DE DEMANDA

𝐸

𝐷

𝑃 ∗𝑡

𝑘𝑊 ∗ ℎ

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠

58,96 𝑘𝑊ℎ

58,96 24

2,46 𝑘𝑊

CURVAS DE DEMANDA

FACTOR DE CARGA •

• • • • •

El factor de carga se define como la carga promedio dividida por la carga mĂĄxima en un perĂ­odo de tiempo especĂ­fico.Es una medida de la tasa de utilizaciĂłn o eficiencia del uso de energĂ­a elĂŠctrica; un factor de carga bajo indica que la carga no estĂĄ ejerciendo presiĂłn sobre el sistema elĂŠctrico, mientras que los consumidores o los generadores que ejercen mĂĄs presiĂłn sobre la distribuciĂłn elĂŠctrica tendrĂĄn un factor de carga alto. Un ejemplo, usando una factura elĂŠctrica comercial grande: Demanda mĂĄxima = 6,18 kW đ??śđ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘”đ?‘Ž đ?‘šđ?‘’đ?‘‘đ?‘–đ?‘Ž đ?‘’đ?‘› đ?‘˘đ?‘› đ?‘?đ?‘’đ?‘&#x;đ?‘–đ?‘œđ?‘‘đ?‘œ đ??ˇđ?‘Žđ?‘‘đ?‘œ đ??š EnergĂ­a Consumida = 58,96 kWh đ??śđ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘”đ?‘Ž đ?‘€đ?‘Žđ?‘Ľđ?‘–đ?‘šđ?‘Ž đ?‘’đ?‘› đ?‘˘đ?‘› đ?‘ƒđ?‘’đ?‘&#x;đ?‘–đ?‘œđ?‘‘đ?‘œ đ??ˇđ?‘Žđ?‘‘đ?‘œ Periodo = 24 h 2,46 đ?‘˜đ?‘Š đ??š ∗ 100% 40% Intervalos = 15 min 6,18 đ?‘˜đ?‘Š

FACTOR DE DIVERSIDAD •

El factor de diversidad es la relaciĂłn entre la suma de las demandas mĂĄximas individuales de las distintas subdivisiones de un sistema (o partes de un sistema) y la demanda mĂĄxima de todo el sistema (o parte del sistema) bajo consideraciĂłn. Siempre es mayor o igual a 1. đ??š

•

∑ đ??ˇđ?‘’đ?‘šđ?‘Žđ?‘›đ?‘‘đ?‘Žđ?‘ đ?‘–đ?‘›đ?‘‘đ?‘–đ?‘Łđ?‘–đ?‘‘đ?‘˘đ?‘Žđ?‘™đ?‘’đ?‘ đ??ˇđ?‘’đ?‘šđ?‘Žđ?‘›đ?‘‘đ?‘Ž đ?‘šđ?‘Žđ?‘Ľđ?‘–đ?‘šđ?‘Ž

đ??š

420 đ??´ ∗ 100 250 đ??´

168%

Por ejemplo, considere que un alimentador suministra a cinco usuarios las siguientes condiciones de carga: El lunes, el usuario uno alcanza una demanda mĂĄxima de 100 amperios; el martes, el dos alcanzan 95 amperios; el miĂŠrcoles, el tres alcanza 85 amperios; el jueves, el cuatro alcanza 75 amperios; el viernes, el cinco alcanza 65 amperios. La demanda mĂĄxima del alimentador es de 250 amperios

FACTOR DE DEMANDA •

El factor de demanda es la relaciĂłn entre la suma de la demanda mĂĄxima de un sistema (o parte de un sistema) y la carga total conectada en el sistema (o parte del sistema) bajo consideraciĂłn. El factor de demanda es siempre menos de uno. Siempre es menor o igual a 1.

•

Ejemplo: Un Consumidor residencial tiene 10 LĂĄmparas de 400 W y al mismo tiempo solo es posible que se usen 9. AquĂ­ la carga total conectada o instalada es 10Ă—400 W. La demanda mĂĄxima del consumidor es 9Ă—40 = 360 W. Por tanto el factor de Demanda de esta carga es: 360/400 = 0.9 o 90%. đ??š

đ??ˇđ?‘’đ?‘šđ?‘Žđ?‘›đ?‘‘đ?‘Ž đ?‘€đ?‘Žđ?‘Ľđ?‘–đ?‘šđ?‘Ž đ??śđ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘”đ?‘Ž đ?‘‡đ?‘œđ?‘Ąđ?‘Žđ?‘™ đ??źđ?‘›đ?‘ đ?‘Ąđ?‘Žđ?‘™đ?‘Žđ?‘‘đ?‘Ž

EJEMPLO •

Calcule el tamaĂąo de un alimentador principal que desde el breaker de la subestaciĂłn suministra potencia a cinco alimentadores con cargas de 400, 350, 300, 250 y 200 kilovoltios-amperios (kVA) con factores de demanda de 95, 90, 85, 80 y 75 por ciento, respectivamente. Use un factor de diversidad de 1.5.

SOLUCIÓN Calcule la demanda de cada alimentador: 400 kVA × 95% = 380 kVA 350 kVA × 90% = 315 kVA 300 kVA × 85% = 255 kVA 250 kVA × 80% = 200 kVA 200 kVA × 75% = 150 Kva La suma de las demandas individuales es igual a 1,300 kVA Ahora usando el factor de diversidad de 1.5, Diversidad: 1.300 kVA ÷ 1.5 = 866 kVA, esta seria la carga del alimentador principal. El transformador que suministra la potencia al alimentador principal y el cableado se pueden dimensionar a partir de esta clasificación de kilovoltios-amperios.

Ejemplo 1: Modelado Bรกsico

41

42

43

44

45

C2

C3

46

18/06/2020

47

48

49

50

-70.91 MW -22.37 Mvar

100%

97.57 A 97.48%

287.03 A

56 MW 42 Mvar

99.48%

9.00 MW 7.00 Mvar

97.77% 4.86 MW 2.35 Mvar

95.62%

51

Ejercicio 1: Flujo de Carga con Perfiles de Carga

52

Ejercicio 1: Flujo de Carga con Perfiles de Carga Datos de la Red Cargas:

Líneas: Nombre

Long.

R(1)

km

Ohm/km

X(1)

B(1)

R(0)

X(0)

B(0)

Ohm/km uS/km Ohm/km Ohm/km uS/km

Irmáx

Nombre

Tipo

P [MW]

Q [Mvar]

S [MVA]

Cosphi

Unidades

C1

PQ

5

3

‐

‐

AV

C2

PQ

3

2

‐

‐

AV

A

L1

0.5

0.1

0.3

3,5

0

0

0

0

L2

1

0.1

0.25

0

0

0

0

0

L3

2

0.1

0.4

0

0

0

0

0

Transformador de 2 Devanados: Grupo

Sr

Vr1

Vr2

Zcc(1)

R(1)

Zcc(0)

R(0)

P. Tierra P. Tierra

kV

kV

%

%

%

%

Dev. 1.

Dev. 2.

34.5

13.2

6

0.34525

6

0.34525

‐

directo

Nombre Vectorial MVA

Equivalente de Red

TR1

Nombre Tipo Ik"mín Ik"máx Ik"mín Ik"máx R(1)/X(1) R(1)/X(1) R(0)/X(0) R(0)/X(0) Vobj FC mín máx mín máx (trif.) (trif.) (monof.) (monof.) kA kA % RED

SL 13.636

15

20.454

11.25

0.1

0

0.1

0

Dy5

10

100

53

Ejercicio 1: Flujo de Carga con Perfiles de Carga 

Editar > Datos > Definir Factores de Escalamiento > Diaria > Nuevo Hora

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

Tipo 1 P

Tipo 2 P

Tipo 3 P

P

Tipo 4 Q

0.3 0.2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.65 0.75 0.85 0.95 0.9 0.85 0.8 0.7 0.6 0.7 0.85 1 0.7 0.5 0.4 0.35

0.4 0.3 0.2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.45 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.6 0.55 0.5 0.4 0.4 0.5 0.6 0.5 0.45 0.4 0.3

0.5 0.4 0.65 0.3 0.2 0.25 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.65 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.6 0.55 0.45 0.4 0.35

0.5 0.4 0.3 0.2 0.25 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1 0.95 0.92 0.9 0.8 0.75 0.85 0.92 0.98 0.7 0.65 0.55 0.52

0.52 0.41 0.32 0.22 0.26 0.42 0.6 0.68 0.75 0.85 0.92 0.95 0.92 0.9 0.88 0.78 0.71 0.82 0.9 0.82 0.62 0.62 0.57 0.56

Editar > Datos > Definir Factores de Escalamiento > Largo Plazo en Años > Nuevo Año Factor Hopeful 2020 1.000

Año Factor Medium 2009 1.000 2010 1.030 2011 1.070 2012 1.110

54

Ejercicio 1: Flujo de Carga con Perfiles de Carga 

Editar > Datos > Definir Factores de Escalamiento > Factores Escalamiento

 Industrial

55

Ejercicio 1: Flujo de Carga con Perfiles de Carga ďƒ˜ Residencial

56

ยกMuchas Gracias por su Atenciรณn!

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