Análisis de las variantes de mejoras propuestas en los circuitos de

Como una de las variantes que se pretenden hacer para mejorar la situación actual de los circuitos que se analizan es la política de no operar las líneas con conductores de calibre menor que los de aluminio ACSR 70 mm2, obteniendo así una mayor fiabilidad para que un incremento de la carga no llegue a sobrecargar las líneas, factor que conlleva a un aumento del nivel de pérdidas. Primeramente se procede a la realización del balanceo de las fases, debido a que en este procedimiento no es necesario realizar grandes gastos por concepto de la compra de materiales. Posteriormente se realizará un estudio que determine el lugar y la capacidad idónea del, o los, bancos de capacitores que se colocarían, este método además de las mejoras técnicas nos ofrece la posibilidad de recuperar la inversión inicial en un tiempo relativamente corto. Otra alternativa que se puede tener en cuenta es el traspaso de carga de un circuito a otro, pero este método no es factible debido a los circuitos estudiados se encuentran lejos de otros circuitos.

Los circuitos 15, 16 y17 fueron los únicos que no presentaron problemas de bajo voltaje ni elevados porcientos de pérdidas de potencia y energía por lo que no van a ser objetos de interés.

Por el contrario los circuitos 73, 74, 19, 13, 4, 95, 14, 101, 9, 83, 8 presentaron, en mayor o menor cantidad, los problemas ya expuestos, por lo que se hace necesario realizarles a cada uno de ellos un estudio detallado con el objetivo de mejorar sus condiciones de operación.

Es importante aclarar que para determinar zonas de bajo voltaje se escogió una caída máxima del 7% del voltaje de operación. Teniendo en cuenta que las subestaciones de las que se alimentan estos circuitos presentan voltajes de operación de 13.2 kV y 4.16 kV, en dependencia del voltaje nominal que estas presentan por alta, los voltajes mínimos aproximados de operación normal son: 7.409 kV y 2.234 kV.

Como se explicó en el capitulo anterior este circuito presenta dos zonas de bajo voltaje, una a partir del nodo SW1489 y la otra a partir del nodo No17, por lo que se hace necesaria la toma de medidas con el objetivo de erradicarlas. Al realizar el balanceo estas desaparecen totalmente tal y como se muestra en el Anexo 3. Tabla 2. Es necesario aclarar que en esta tabla, y en todas las de este tipo, la primera fila corresponde a las condiciones iniciales del circuito una vez que se le realizó la corrida en el programa RADIAL 7.7; la segunda a lo que se obtiene después del balanceo, la tercera a la colocación de los bancos de capacitores, y la cuarta al cambio de calibre.

Los cambios que se recomiendan son:

Banco Estaba en: Pasa a: SB1623 C B SB1276 C B SB1701 C B SB1622 C B SB1011 C B

Las pérdidas de potencia y energía pasaron de 4 y 3 % respectivamente a 3 y 2 %.

Según lo expuesto en el capítulo anterior este circuito presenta una zona de bajo voltaje a partir del nodo No10 por lo que se hace necesario erradicarla en vista de brindar un servicio de calidad.

Primeramente se realiza un balanceo de las cargas, lo cual no elimina el problema completamente, pero disminuye en alguna medida el número de transformadores afectados.

Posteriormente, además del balanceo, se decide colocar un banco de capacitores de 150 CkVAr en el nodo No8 con lo cual se eliminan completamente las zonas de bajo voltaje y por otro lado las pérdidas de potencia y energía disminuyen de 5 y 4 % respectivamente a 4 y 3 %, además el factor de potencia se eleva a 0.93.

En el Anexo 3. Tabla 3. se muestran los resultados de los voltajes en los nodos afectados antes y después de las mejoras.

A continuación se muestran los cambios realizados.

Banco Estaba en: Pasa a: SB967 B A SB1410 B A SB1624 B A

Circuito 101

Como se pudo apreciar en el capítulo anterior, este circuito presenta una zona de bajo voltaje a partir del nodo No2, lo cual se traduce en una cantidad considerable de consumidores con un servicio de baja calidad a los cuales se les debe mejorar la calidad del servicio eléctrico.

Primeramente se realiza un balanceo de las cargas, lo cual no elimina completamente el problema pero mejora la situación del circuito. Dichos cambios se muestran a continuación.

Banco Estaba en: Pasa a: SB728 A B SB730 A B SB729 A B SB227 C B SB731 A C SB1718 C B SB1266 C B SB1267 A B SB1164 A B SB722 C B SB723 A B SB724 C B SB725 C B

A pesar de que, además del balanceo, se colocan dos bancos de capacitores de 150 CkVAr en los nodos SW1133 y SW2347 las caídas de voltaje se mantienen fuera de los parámetros establecidos en algunos puntos.

Finalmente, junto a las mejoras anteriores, se decide la sustitución de más de 19 Km. De líneas con conductores inadecuados por Aluminio AAAC 78 mm2 por fase y Aluminio 39 mm2 por neutro, y es gracias a esto que se resuelve el problema. El Anexo 3. Tabla 4. da fe de ello.

Además es importante señalar que las pérdidas de potencia y energía disminuyeron de un 7% y 5% respectivamente a un 4% y 2%.

Circuito 9

Como se pudo apreciar en el capítulo anterior en este circuito existen zonas de bajo voltaje por lo que se hace necesaria la toma de medidas con vistas a eliminar este problema.

Debido a que este circuito tiene las fases bien balanceadas se prescinde de este método para mejorar las condiciones de operación del circuito.

Afortunadamente con la colocación de un banco de 150 CkVAr en el nodo No86 se soluciona el problema, el Anexo 3. Tabla 5. nos muestra las mejoras del voltaje.

Cabe señalar además que las pérdidas de potencia y energía pasan de un 6 y 4 % respectivamente a un 5 y 3 %. Además el factor de potencia se elevó a 0.89.

Circuito 19

Como se expuso en el capítulo anterior este circuito presenta problemas de bajo voltaje a partir del nodo 10, hecho que nos obliga a plantear iniciativas que conlleven a la total eliminación de dicho problema.

Al realizar el balanceo se obtienen resultados satisfactorios en cuanto a la disminución de las zonas de bajo voltaje, sin embargo estas persisten, aunque en menor número. En dicho trabajo se realizaron los siguientes ajustes

Banco Estaba en Pasa a SB1309 A B SB1224 A B SB1225 A B SB1275 A B SB1347 A C SB925 A B SB918 A B SB931 A B SB1231 A B SB935 A B SB937 A B SB1226 A B SB941 A B SB923 A B

Se realizaron además los siguientes cambios

• En el SB911 el transformador de alumbrado de 37.5 kVA que se encontraba en la fase A paso a la fase B y el transformador de fuerza de 15 kVA que se encontraba en la fase B pasó a la fase A.

• En el SB1232 el transformador de alumbrado de 50 kVA que se encontraba en la fase A paso a la fase B y el transformador de fuerza de 37.5 kVA que se encontraba en la fase B pasó a la fase A.

• En el SB932 el transformador de alumbrado de 37.5 kVA que se encontraba en la fase A paso a la fase C y el transformador de fuerza de 25 kVA que se encontraba en la fase C paso a la fase A.

• En el SB924 el transformador de alumbrado de 25 kVA que se encontraba en la fase A paso a la fase C y el transformador de fuerza de 10 kVA que se encontraba en la fase B se mantiene en su misma fase.

Al incluir un estudio de capacitores observamos que este no es capaz de eliminar completamente las zonas de bajo voltaje por lo que nos vemos obligados a recurrir, combinada a las mejoras antes expuestas, a la variante del cambio de calibre en las líneas.

Finalmente luego de realizar el cambio de calibre en todo el circuito, colocando Aluminio AAAC 78 mm2 por fase y Aluminio AAAC 39 mm2 por neutro, de trasladar el banco de capacitores de 150 CkVAr del nodo No56 al nodo No21, y de balancear las cargas, es que podemos eliminar completamente las zonas de bajo voltaje.

Todo esto se ve claramente en el Anexo 3. Tabla 6.

Gracias a esto las pérdidas de potencia y energía pasan de 4 y 3 % respectivamente a 3 y 2 %.

Al realizar la corrida del programa RADIAL 7.7 se pudo apreciar que existían zonas de bajo voltaje por lo que se hace necesaria la toma de medidas con vistas a eliminar este problema.

Al realizar un balanceo en las cargas las zonas de bajo voltaje se reducen bastante poco.

A continuación se enumeran los cambios realizados

• El SB537 que se encontraba en la fase A paso a la fase C.

• En el SB530 el transformador de alumbrado de 75 kVA que se encontraba en la fase A pasó a la fase C y el transformador de fuerza de 15 kVA que se encontraba en la fase C paso a la fase A.

Finalmente con la colocación de un banco de capacitores de 300 CkVAr en el nodo 112 y la sustitución de más de 15 km de líneas por conductores

adecuados, 78 y 39 mm2, se resuelve el problema del bajo voltaje. El Anexo 3. Tabla 7. muestra el impacto de estas mejoras.

Se debe señalar que las pérdidas de potencia y energía pasan de un 7% y 5% respectivamente a un 5% y 4%, además el factor de potencia se elevó a 0.91.

Circuito 8

Al realizar la corrida del programa RADIAL 7.7 se pudo apreciar que existían zonas de bajo voltaje por lo que se hace necesaria la toma de medidas con vistas a eliminar este problema.

Las líneas de este circuito están bien balanceadas por lo que se procede directamente al estudio de capacitores y se determina colocar un banco de 150 CkVAr en el nodo sw183, sin embargo para eliminar las zonas de bajo voltaje es necesario, además de esto, sustituir cerca de 36 km de líneas de

conductores inadecuados.

En el Anexo 3 Tabla 8. se nos muestra el impacto de las mejorías planteadas, una vez realizadas.

Otro aspecto a tener en cuenta es que las pérdidas de potencia y energía se reducen de un 5 y 4 % respectivamente a 4 y 3 %, además el factor de potencia se eleva a 0.90.

Circuito 13

Debido a su cercanía con el circuito 14, y al ser este ultimo objeto de

modificaciones debido a sus elevadas pérdidas de potencia y energía a causa de su gran extensión y elevada demanda, a este circuito se le va a incorporar un ramal del circuito 14. Esto se hace con el objetivo de mejorar las

condiciones de trabajo del circuito 14.

Al incorporar dicho ramal se presenta una situación bastante desfavorable debido a la existencia de zonas de bajo voltaje y a las elevadas pérdidas de potencia y energía lo que hace necesario adoptar medidas con vista a eliminar esto.

Primeramente se realizó un balanceo de las cargas lo cual contribuyó a la completa eliminación de los problemas antes expuestos. Dichos cambios se muestran a continuación en Anexo 3. Tabla 9.

Los cambios que se proponen son: Banco Estaba en: Pasa a: SB710 B A SB709 B A SB684 B C SB699 B C SB701 B A SB1346 B A SB1693 B A SB1694 B A SB1695 B A SB702 B A SB937 A B SB1226 A B SB941 A B SB923 A B

Cabe señalar que las pérdidas de potencia y energía pasaron de un 6 y 5% respectivamente a un 5 y 4 %.

Circuito 14

Este circuito es el más extenso y posee el mayor número de bancos de transformadores de todos los circuitos antes mencionados, lo cual provoca grandes zonas de bajo voltaje y elevadas pérdidas de potencia y energía las cuales solo pueden ser eliminadas fraccionando el circuito en varias partes según las características técnicas y del terreno lo permitan. A continuación se muestran los cambios que se realizaron con vista a resolver los graves

problemas de dicho circuito.

2. Se coloca una subestación de 1000 kVA en El Pinto, la cual abarcará hasta el banco SB767 por la izquierda y al banco SB800 por la derecha.

3. Para alimentar al resto del circuito se coloca una subestación de 1600 kVA en el Entronque de Pojabo.

Dada la complejidad de este circuito se decide realizarle un capítulo aparte con el objetivo de mostrar con más detalle los complejos cambios que hay que realizarle con el objetivo de mejorar su estado de operación.

Circuito 4

El circuito 4 se mantiene alejado del resto de los circuitos y no tiene un gran por ciento de postes con uso conjunto por lo que la principal variante para mejorar su operación de forma definitiva debe ser la conversión a 13 kV. Para esto sus estructuras son apropiadas casi en su totalidad y solo se necesita:

• Sustituir los transformadores del circuito que se muestran en la tabla que sigue a continuación:

Transformadores a sustituir en el Circuito 4.

Capacidad (kVA) 5 10 15 25 37.5 75 90 100 160 250

Cantidad. 1 11 10 10 7 2 1 3 1 1

Una vez realizados todos estos cambios desaparecen las zonas de bajo voltaje y las pérdidas de potencia y energía pasan de un 10% y 8% respectivamente a un 4 y 3 % respectivamente.

Circuito 95

El circuito 95 se mantiene alejado del resto de los circuitos y no tiene un gran por ciento de postes con uso conjunto por lo que la principal variante para mejorar su operación de forma definitiva debe ser la conversión a 13 kV. Para esto sus estructuras son apropiadas casi en su totalidad y solo se necesita:

• Sustituir los transformadores del circuito que se muestran en la tabla que sigue a continuación:

Transformadores a sustituir en el Circuito 95.

Capacidad (kVA) 10 15 25 37.5 50 100 167 333 4000

Cantidad. 15 15 13 3 4 3 1 3 1

Una vez realizados todos estos cambios desaparecen las zonas de bajo voltaje y las pérdidas de potencia y energía pasan de un 8% y 6% respectivamente a un 4% y 3% respectivamente.