SISTEMA DE MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LA DIVISIÓN CENTRO

Se tiene que las armónicas pueden fluir a través de las redes eléctricas provocando a su paso una gran cantidad de problemas. De esta manera se tiene que los sistemas de distribución al estar alimentando circuitos alimentadores de tipo residencial, comercial e industrial, traerá consigo la propagación de las armónicas hacia las redes de distribución.

La CFE ha analizado la problemática de la propagación de armónicas, siendo este uno de los principales problemas de la calidad de la energía eléctrica, además de presentarse este fenómeno en su sistema por daños en sus bancos de capacitores.

Con el propósito de conocer, de manera general los niveles existentes de armónicas en los voltajes y corrientes de las diferentes subestaciones y circuitos de distribución de la División de Distribución Centro Oriente que forman el anillo de la red de media tensión de los estados de Puebla y Tlaxcala, en las zonas de distribución de la DDCO, se emplean los sistemas de monitoreo de calidad de energía (SIMOCE) [3] y el sistema de Monitoreo de Energía de la CFE [4], ver Fig. 2.3 THDv y THDI en las zonas de distribución de la división centro oriente.

Los resultados que se obtienen son parte de las mediciones de voltajes y corrientes armónicas, efectuadas en los interruptores de media tensión de las subestaciones de distribución, en la bahía de 34.5 kV y 13.8 kV, después del transformador de potencia, mediciones hechas con el fin de conocer al sistema desde el punto de vista armónico, y por ente la calidad del servicio entregado a nuestros usuarios.

La energía eléctrica que proporcionan el servicio de energía eléctrica a los estados de Puebla y Tlaxcala, proviene de las fuentes principales que son la subestación San Lorenzo Potencia que tiene un banco de 375 MVA y voltaje de transformación de 400 a 115 kV, la subestación Puebla Dos que tiene 2 bancos de 375 MVA y voltaje de transformación de 400 a 115 kV y la subestación Tecali que tiene un banco de 375 MVA y voltaje de transformación de 400 a 115 kV (Ver fig. 2.2 ubicación del sistema eléctrico de subtransmisión y transformación).

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15 Como se puede ver en la fig. 2.2 ubicación del sistema eléctrico de subtransmisión y transformación, la distancia de separación entre todas las subestaciones de Distribución es relativamente poca y además por la distribución de las fuentes, se tiene un sistema eléctrico robusto.

Las mediciones obtenidas son a través de los transformadores de instrumento (transformadores de potencial y de corriente, TP’s y TC’s) que se tienen instalados y que se emplean para la medición, control y protección del equipo de la subestación.

En la Fig. 2.3 THDv y THDI, se muestran los valores THDv y THDI [4]. En ellas se marca el

límite sugerido ya comentado.

Calidad de Voltaje  Cargas  Desbalance 

Zona     Sag‐Swel        

Cbema‐ITIC Thd V        <5% Thd I        <15% MVA       <3.5&<7.5 Corriente    <15% F.P.       >.90 Kvar        <300 & >‐ Gráfico TLAXCALA  100.00% 100.00% 99.80% 100.00% 99.02% 99.90% 99.90% 99.8% TEHUACAN 100.00% 100.00% 99.84% 99.46% 95.16% 99.84% 99.84% 99.16% MATAMOROS 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100% SAN MARTÍN  100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100% TECAMACHALCO 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 99.03% 99.35% 99.35% 99.68% PUEBLA PTE. 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100% PUEBLA OTE. 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100% DIVISIÓN  100% 100% 99.95 % 99.92 % 99.03 % 99.87 % 99.87 % 99.81 %

Calidad de Energía Optimización

Distorsión de Armónicos Compensación REPORTE INTEGRAL DE OPTIMIZACIÓN Y CALIDAD DE LA ENERGÍA DIVISIONAL       

MAYO DEL 2010

Fig. 2.3THDv y THDI en las zonas de distribución de la división centro oriente.

Puede verse que la zona Tlaxcala y Tehuacán, son las únicas zonas de la División Centro Oriente que en el mes de mayo, la distorsión de armónica está por debajo en los niveles de corriente

THDI, las demás zonas se conserva dentro de los niveles marcados.

A pesar de que en el nivel de voltaje de 13.8 kV y 34.5 kV se tienen valores marcados dentro del límite recomendado, hay quienes sugieren que valores cercanos al 3%, deben tomarse en cuenta y relacionarlos con problemáticas repetitivas que tenga el sistema eléctrico. Las armónicas individuales en voltaje que se tienen en mayor magnitud tanto en 13.8 kV como en 34.5 kV, son la 5ª, 7ª, 11ª y 13ª en ese orden. A continuación se mencionarán los criterios de selección de parámetros que se consideran para el Sistema de Monitoreo de Calidad de Energía [4] (ver Fig. 2.4 ).

16 Fig. 2.4 Criterios de selección de parámetros sistema SIMOCE.

Para obtener las mediciones de voltaje y corriente armónicas se tomaron los datos del Sistema Calidad de Energía. La configuración del sistema eléctrico analizado es fuerte eléctricamente hablando. Después de revisar la totalidad de las lecturas, se manifiesta por un lado, el desbalance, sobretodo de corrientes, y la presencia de señales armónicas, las cuales en algunos casos, rebasan los límites máximos sugeridos. Debido al efecto de los capacitores sobre las armónicas, es importante recalcar que únicamente se tienen trabajando aquellos que están distribuidos a lo largo de cada uno de los alimentadores en media tensión.

Los resultados obtenidos en este sistema puede dar una pauta para estimar que el resto de la red eléctrica de la División de Distribución Centro Oriente, la cual está expuesto a problemas de armónicas, es por esto que es necesario tener en consideración los efectos que pueden provocar las armónicas en las redes eléctricas, porque estas armónicas ya están presentes en la red y se están incrementando día a día a pasos muy grandes.

RANGO MALO SE MONITOREA  CRITERIO DE SELECCIÓN

    Sag‐Swel       

Cbema‐ITIC Variaciones de Voltaje.

De la curva C bema: 

Voltaje: entre 10% y 

80%. Tiempo: entre 0.02 

y 3 Seg's.   

Por evento en las barras 

de media tensión.

Más de 5 eventos en un mes en el rango malo, se contabiliza en los evolutivos como una barra fuera del rango en el mes correspondiente.

Thd V      

<5%

Distorsión de Armónicos de 

Voltaje > 5%

Por lecturas en los 

circuitos de media 

tensión.

De las 96 lecturas diarias (cada 15 min's una), si 24 de ellas estan en el rango malo (>5%) en los evolutivos, se contabiliza como un día malo para el circuito.

Thd I       <15%

Distorsión de Armónicos de 

Corriente > 15%  

Por lecturas en los 

circuitos de media 

tensión.

De las 96 lecturas diarias (cada 15 min's una), si 24 de ellas estan en el rango malo (>15%) en los evolutivos, se contabiliza como un día malo para el circuito. MVA       <3.5&<7.5 Sobrecarga Circuitos 13.8 kv  y 34.5 kv Circuitos 13.8 kv. (>3.5  MVA). Circuitos 34.5 kv.  (>7.5 mva).

Por lecturas en los 

circuitos de media 

tensión.

De las 96 lecturas diarias, si 24 de ellas en el rango de las 16:00 a 22:00 hrs,estan en el rango malo se contabiliza como un día malo para el circuito.

Corriente        

<15% Desbalance en circuitos  > 15%

Por lecturas en los 

circuitos de media 

tensión.

De las 96 lecturas diarias, si 24 de ellas estan en el rango malo (>15%) se contabiliza como un día malo para el circuito.

F.P.       

>.90 Factor de potencia

Kvar>300 ó Kvar<300 y 

<0.90

Por lecturas en los 

circuitos de media 

tensión.

De las 96 lecturas diarias, si 24 de ellas estan en el rango malo; (<0.90) se contabiliza como un día malo para el circuito.

Kvar       

<300 & >‐300 Compensación de Reactivos 

Kvar>300 ó Kvar<300 y 

<0.90

Por lecturas en los 

circuitos de media 

tensión.

De las 96 lecturas diarias, si 24 de ellas estan en el rango malo; >300 Kvar (falta compensación) se contabiliza como un día malo para el circuito.

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE PARÁMETROS FUERA DE RANGO EN EL SISTEMA DE CALIDAD DE LA ENERGÍA PARÁMETRO / RANGO BUENO

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2.4 NIVELES DE ARMÓNICAS EXISTENTES EN LOS VOLTAJES Y CORRIENTES DEL