Estudio del desarrollo integral de las redes de 34 5kV en el municipio de Cabaiguán

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(1)Trabajo de Diploma Título: ‘‘ Estudio del Desarrollo Integral de las Redes de 34.5kV en el Municipio de Cabaiguán”. Autor: Onel Pérez-Borroto Pérez Tutor: Ing. Carlos Misael Rodríguez Santa Clara 2009 "Año del 50 Aniversario del Triunfo de la Revolución" Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Automática y Sistemas Computacionales.

(2) Trabajo de Diploma Título: ‘‘ Estudio del Desarrollo Integral de las Redes de 34.5kV en el Municipio de Cabaiguán”. Autor: Onel Pérez-Borroto Pérez [email protected].. Tutor: Ing. Carlos Misael Rodríguez [email protected].. Santa Clara 2009 "Año del 50 Aniversario del Triunfo de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería Eléctrica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. Lo que importa verdaderamente en la vida no son los objetivos que nos marcamos, sino los caminos que seguimos para lograrlos. Peter Bahumm.

(5) ii. DEDICATORIA. A mis padres y a mi abuela por guiarme en el camino de la vida. A mi novia que me brindó mucho apoyo. A Pablo por ser como mi segundo padre. A mi hermana por ocupar un lugar especial en mi corazón..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A la Revolución por haberme dado la oportunidad de estudiar una carrera universitaria. A Pablo porque sin él no hubiese sido posible terminar mi carrera. A Yojhaner por haberme ayudado tanto. A mi tutor que sin su esfuerzo y dedicación no hubiese sido posible la realización de este trabajo. A todos los trabajadores del Despacho Provincial de Carga. A todos mis profesores. A todas aquellas personas que de una forma u otra contribuyeron con el desarrollo de este trabajo..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. Actualización de la red de 34.5 kV del municipio. 2. Implementación en el PSX de la red actualizada. 3. Cálculo de los parámetros actuales de operación. 4. Análisis de las variantes de mejoras. 5. Cálculo de los niveles de cortocircuito para cada una de las variantes 6. Cálculo de la norma de operación de la variante final.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. El presente trabajo de diploma fue realizado en el municipio de Cabaiguán con el objetivo de hacer un estudio de las redes de subtransmisión, encaminadas en el mejoramiento de la calidad y continuidad del servicio eléctrico a través de las variantes de mejoras con que la provincia cuenta, primeramente se procedió a la actualización de la red, así como un análisis sobre la situación actual y sus problemas fundamentales. Se llego a la conclusión de que la variante que cumplía las mejores condiciones estaba relacionada con la generación distribuida, la planta Fuel-Oil, la introducción de esta planta trae consigo un gran ahorro debido a la disminución de pérdidas, casi a la mitad. Se le hizo el cálculo de cortocircuito y se propuso una nueva norma para esa línea..

(9) vi TABLA DE CONTENIDOS PENSAMIENTO............................................................................................................................ i DEDICATORIA ............................................................................................................................ ii AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................iii TAREA TÉCNICA .................................................................................................................... iv RESUMEN .................................................................................................................................. v INTRODUCCIÓN...................................................................................................................... 9 CAPÍTULO 1.. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE 34.5kV DEL MUNICIPIO DE. CABAIGUÀN. 11 1.1. Situación actual de la red de 34.5kV en Cabaiguán ............................................... 11. 1.2. Problemas fundamentales del esquema de 34.5kV en la actualidad. .................... 12. 1.3. Análisis de fallas en los últimos años...................................................................... 13. 1.4. Cálculo de los parámetros de operación actuales. [4] [5] ...............................21. 1.5. Análisis de la norma de operación del esquema actual.......................................... 22. 1.5.1. Norma de operación y estudio de regulación de la red de 34.5kV ...............23. 1.5.2. Posibilidad de alimentación en regímenes anormales de operación.............23. 1.5.3. Ruptura de lazos mediante interruptores en aire.Red de 34.5kV..................26. 1.5.4. Manipulaciones .............................................................................................. 30. CAPÍTULO 2.. ESTUDIO DE LAS VARIANTES DE MEJORAS DE LA RED............34. 2.1. Cambio de calibre del conductor.............................................................................34. 2.2. Instalación de la móvil en el Perico (Cabaiguán) [1] ............................................... 35. 2.3. Construcción de la planta Fuel-Oil en Cabaiguán................................................. 36. 2.4. Construcción de la línea de enlace con Fomento. .................................................37. CAPÍTULO 3.. COMPORTAMIENTO DE LAS VARIANTES ANALIZADAS. ..........39.

(10) vii 3.1. Análisis de los resultados técnicos de cada variante (ver anexo IV)..................... 39. 3.2. Valoración de la factibilidad técnicos-económica.................................................. 41. 3.3. Análisis de posibilidades reales de hacer la variante final.....................................42. 3.3.1. Beneficios de la Generación Distribuida..................................................43. CAPÍTULO 4.. ANÁLISIS DE LA NORMA DE OPERACIÓN DEL ESQUEMA. PROPUESTO.. 45. 4.1. Análisis de Cortocircuito.......................................................................................49. 4.2. Análisis de la norma de operación de la red de 34.5kV con la introducción de la. Fuel-Oil en Cabaiguán..........................................................................................................50 4.2.1. Posibilidades de alimentación en regímenes anormales de operación.......... 51. 4.2.2. Ruptura de lazos medianteinterruptores en aire.Red de 34.5kV...................52. 4.2.3. Estudio de regulacion de voltaje con la GD (2009). ...................................... 53. Conclusiones.............................................................................................................................. 54 Recomendaciones......................................................................................................................54 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................... 55 ANEXOS ...................................................................................................................................56 Anexo I Subestación que alimenta la Provincia................................................................. 56 Anexo II Línea del 3020 con el NA en el 3459. ................................................................ 57 Anexo III Tablas de interrupciones. ................................................................................... 58 Anexo IV Comparación de las variantes de mejoras......................................................... 59 Anexo V Interruptores normalmente abiertos para el esquema actual........................... 60 Anexo VI Línea del 3020 con el NA en el 6820................................................................61 Anexo VII Línea del 3020 con el NA en el 1938. .............................................................62 Anexo VIII Línea del 3020 con el NA en el 3413 y en el 6820. ......................................63 Anexo IX Cercanías de la Fuel-Oil a la Refinería. ............................................................ 64.

(11) viii Anexo X Regulación de voltaje del esquema actual..........................................................65 Anexo XI Regulación de voltaje con la Fuel-Oil............................................................... 68 Anexo XII Análisis de cortocircuito en las tres variantes posibles. ................................. 69 Anexo XIII Interruptores normalmente abiertos para GD en Cabaiguán........................72.

(12) Introducción. 9. INTRODUCCIÓN A más de cien años de Edison, Siemens y otros grandes de la humanidad, la población del planeta se ha hecho tan electro dependiente, que no imaginamos un mundo sin electricidad. La electricidad es algo tan natural, que frecuentemente no concebimos que pueda producirse su falta, a pesar de que en los albores del siglo XXI nos encontramos con la cruda realidad de que un tercio de la población mundial no tiene acceso a la energía eléctrica y sus aplicaciones, cuando su implantación tuvo lugar hace ya más de un siglo en un número significativo de ciudades y pueblos. El crecimiento de la economía mundial en los años recientes ha generado un fuerte aumento en la demanda de energía, en particular en el sector eléctrico. Desde hace varios años nuestro país viene afrontando problemas con el suministro de energía eléctrica debido al envejecimiento y deterioro de las redes, pues se hace necesario el ahorro de la misma, esto se ha convertido en una de las principales tareas del país, el crecimiento acelerado de las cargas es una consecuencia obligada del desarrollo, que en el orden económico y social experimenta la moderna sociedad. Este crecimiento es causa de que el incremento de generación de energía eléctrica se duplique en períodos de aproximadamente 10 años. Para hacer frente a las necesidades crecientes de energía es lógico suponer una evolución y desarrollo continuo en el sistema eléctrico. Un esquema. o configuración dado, compuesto por determinadas. plantas, subestaciones y líneas, solo es capaz de prestar servicio adecuado durante un periodo de tiempo determinado, requiriendo, al cabo del mismo su ampliación o modificación en todos los niveles. En el presente trabajo de diploma se dio la tarea de hacer un análisis de la situación actual de la red de 34.5kV, encaminadas en el mejoramiento de las líneas del municipio de Cabaiguán de la provincia de Sancti-Spíritus, aquí se propuso hacer un análisis de los problemas fundamentales del esquema de subtransmisión en la actualidad, así como las fallas que dieron lugar a interrupciones..

(13) Introducción. 10. Apoyándose en los programas como el (PSX) con que cuenta el Despacho para la determinación de los parámetros actuales, se estableció la norma de operación del esquema existente lográndose analizar las variantes que hay disponibles en estos momentos: Ø Normalización del calibre del esquema actual. Ø La instalación de la subestación móvil de 110kV/34.5kV en el Perico. Ø La construcción de la planta Fuel-Oil en Cabaiguán. Ø La construcción de la línea de enlace con Fomento. Con las corridas de flujo que se obtuvieron de cada variante, se determinó cual fue la más idónea, para su futura operación según las posibilidades reales con que cuenta la empresa eléctrica de nuestra provincia, así como una valoración de factibilidad técnico-económica y la determinación de la norma de operación para su manipulación posterior..

(14) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. CAPÍTULO 1.. 11. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE 34.5kV DEL MUNICIPIO DE CABAIGUÀN.. Introducción Con el objetivo de analizar con profundidad el estado actual del municipio de Cabaiguán para un estudio de la infraestructura del sistema de las redes de subtransmisión se llevó a cabo el recorrido de esta línea para verificar su situación actual, también se hizo un análisis de las fallas en los años 2007 y 2008, así como el cálculo de los parámetros de operación y el análisis de la norma del esquema actual.. 1.1 Situación actual de la red de 34.5kV en Cabaiguán El suministro de la Provincia de Sancti-Spíritus se hace a través de la línea de 110kV que partiendo de Santa Clara 220kV/110 kV pasa por las subestaciones de Santa Clara Vieja, Placetas, Tuinucú, Siguaney y Jatibonico para llegar hasta la barra de Vicente 110 kV en Ciego de Ávila. Esta línea opera en paralelo con la línea de 220 kV, constituyendo el lazo de mayor longitud de todo el país. Teniendo como particularidad, ser el único tramo de Línea de Transmisión Eléctrica (LTE) de 110 kV con estructuras de madera en la red fundamental del país, con un por ciento significativo de sus estructuras en mal estado. La subestación de Tuinucú consta de dos transformadores de 110kV/34.5kV, con una capacidad de 25MVA cada uno, esta subestación lleva casi toda la carga de la provincia de Sancti-Spíritus. Tuinucú presenta a la salida cuatro interruptores, el 1180 que va para la ciudad de la cabecera provincial al igual que el 3010, la planta Fuel-Oil de la provincia está conectada por 34.5kV a cada una de estas dos líneas, la carga medida de estos dos interruptores en el despacho de carga es de.

(15) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 12. 35MW, el 3000 en tiempo de zafra llega a medir 3.5MW y en tiempo muerto se abre el interruptor y se alimenta de la línea que enlaza con Jatibonico y el 1160 que contiene un banco de capacitores 10CMVAR( ver anexo I ) . La línea del interruptor 3020 le da el suministro eléctrico al municipio de Cabaiguán, en su recorrido alimenta las subestaciones de Nieves Morejón, Guayos, el CAI Remberto Abad, Refinería, Refinería interior, Cabaiguán 4kV, Cabaiguán 13kV, Los Pinos, Bombeo CPA Aramìs Pérez (exclusiva), el Bombeo Tuinucú (exclusiva), Neiva, Jíquima y Minas de Jarahueca que es el limite con Yaguajay. Esta línea tiene una distancia de 60.57 kms, con una carga promedio de 19 MW llegando a alcanzar en esquemas anormales de operación (variaciones de lazo) hasta 22 MW. Además por estar limitadas las transferencias, es necesario alimentar 3 pueblos de Cabaiguán (Neiva, Jíquimas y Minas de Jarahueca) por una línea de 34.5 kV desde Yaguajay que no está en buen estado, (como se muestra en el Anexo II) y que su relación de transformación es de (34.5/13.8 kV) a diferencia de las demás que son de (34.5/4.16 kV) y las exclusivas (34.5/0.480 kV). Con respecto a la subtransmisión, Cabaiguán es considerada un nodo fuerte ya que constituye el enlace con la línea de Yaguajay que cuenta con generación distribuida. Además cuenta con el enlace hacia Placetas y en los planes de desarrollo se valora un enlace con Fomento lo que equivale a otra vía de enlace con Placetas. [3]. 1.2 Problemas fundamentales del esquema de 34.5kV en la actualidad. La red de subtransmisión que parte de la actual Subestación Tuinucú, alimenta las zonas problemáticas con 3 circuitos (3020, 3010, 1180) cuyo promedio es de 70 kilómetros y con niveles de carga que llegan a sobrepasar los 15 MW por cada línea y que impiden ya acceder a cualquier nueva solicitud de carga en estas zonas. Actualmente el sistema de subtransmisión de forma general sigue considerado débil, debido a que:.

(16) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 13. 1. Las líneas son largas. 2. Hay mucha carga instalada a una misma subestación (Tuinucú). 3. Las líneas están descapitalizadas. 4. Existe poca flexibilidad en el esquema.. También se puede decir de modo más concreto que el 3020 en horario pico presenta una alta transferencia ya sea de MW o MVAR, las pérdidas son grandes lo que trae consigo que en el último nodo de la línea que es la subestación exclusiva para el Bombeo Tuinucú tenga un voltaje por debajo de lo permisible para los tap de los transformadores de 34.5kV, por lo cual no se debe arrancar en horario pico, solo fuera de este horario. Por estas razones es imposible asimilar cualquier otra carga en el horario del pico eléctrico, pues se obtendrá bajo voltaje, lo cual no es deseable para los consumidores residenciales que son los de mayor predominio en esta zona. De lo antes expuesto se deduce que para que el sistema de subtransmisión mejore en el municipio Cabaiguán hay que crear subestaciones que estén más al centro de carga y que el lugar reúna las condiciones para su instalación, con esto se logra eliminar pérdidas en las líneas y aliviarle un poco la carga a Tuinucú.. 1.3 Análisis de fallas en los últimos años. En los últimos años la línea del 3020 ha sufrido algunas interrupciones, las cuales se clasifican en: • Transitorias cuando el tiempo de duración de una falla es menor que 3minutos en líneas de 34.5kV, cuando son en líneas de 110kV el tiempo es de 7 minutos. • Permanentes cuando. el tiempo de duración de una falla supera los 3. minutos, y hay que mandar a recorrer a los linieros el tramo o el lugar donde se crea que fue la falla. Clasificación de las causas de las interrupciones..

(17) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 14. Las clasificaciones de las causas de las interrupciones están regidas por dos grupos que a continuación se muestran con sus respectivas explicaciones.. 1. Causas Voluntarias:. 1.1 Mantenimiento: Líneas y subestaciones desenergizadas voluntariamente para ejecutar labores de mantenimiento y/o sustitución de elementos en mal estado.. 1.2 Operación: Líneas y subestaciones desenergizadas voluntariamente por necesidades de la operación del sistema.. 1.3 Emergencias: Líneas y subestaciones desenergizadas voluntariamente por situaciones peligrosas para evitar o disminuir los daños para vidas, propiedades y a la propia línea como consecuencia de la acción de agentes medioambientales, externos, acciones de personal propio o mal estado de elementos de la línea.. 1.4. Déficit. de. capacidad:. Líneas. y. subestaciones. desenergizadas. subestaciones. desenergizadas. voluntariamente por déficit de capacidad.. 1.5. Condiciones. de. voltaje:. Líneas. y. voluntariamente por condiciones de voltaje.. 1.6 Trabajos planificados propios: Líneas desenergizadas voluntariamente para ejecutar labores de construcción y otros trabajos de la propia organización en otras líneas cuya cercanía así lo determine.. 2. Estructuras: Interrupciones provocadas por problemas en las estructuras..

(18) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán. 2.1- Poste partido. 2.2- Poste caído. 2.3 -Tensores o anclas. 2.4- Tocón. 2.5- Apoyo o asfalda. 2.6- Otros daños.. 3. Aislamiento: Interrupciones provocadas por fallas en el aislamiento.. 3.1- Dañado. 3.2- Corrosión. 3.3- Aislador pasado.. 4. Conductor: Interrupciones provocadas por fallas en el conductor.. 4.1- Conductor en mal estado (corroído, daños mecánicos, muchos empates). 4.2- Sobrecarga. 4.3- Tensión inadecuada. 4.4- Calibre inadecuado. 4.5- Amarra suelta. 4.6- Cable soterrado. 4.7- Acometida dañada. 4.8- Acometida inadecuada. 4.9- Entrada/salida de corriente.. 5. Crucetas y Herrajes: Interrupciones provocadas por daño en las crucetas y herrajes.. 5.1- Cruceta partida. 5.2- Corrosión en cruceta. 5.3- Falta de apriete de aisladores.. 15.

(19) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 16. 5.4- Corrosión en herrajes. 5.5- Avión dañado. 5.6- Otros daños.. 6. Falso Contacto: Interrupciones provocadas por falso contacto entre dos elementos sólidamente conectados.. 6.1- Puentes con grampas. 6.2- Puentes con Empalmes. 6.3- Bajantes transformadores. 6.4- Drop outs 6.5- Terminales. 6.6- Entrada/salida de corriente. 6.7- Acometida. 6.8- Metro contador. 6.9- Otros equipos.. 7. Aterramiento y Shield: Interrupciones provocadas por bajo nivel de aterramiento y daños del Shield.. 7.1- Bajante a tierra abierto o inexistente. 7.2- Neutro abierto o inexistente. 7.3-Falso contacto en bajante a tierra. 7.4- Calibre inadecuado del bajante a tierra. 7.5- Shield partido.. 8. Fallas en Equipos y accesorios: Interrupciones provocadas por fallas o daños en los equipos u operación inadecuada de estos. Las fallas en equipos pueden tener múltiples causas las cuales serán analizadas por separado por las áreas técnicas con todo el rigor que requiere según el caso y dejando constancia escrita en el expediente de la instalación cuando así lo amerite..

(20) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 17. 8.1- Interruptores o recerradores. 8.2- Drop Outs. 8.3- Otros Desconectivos (Cuchillas, interruptores en aire, etc.). 8.4- Pararrayos. 8.5- Transformadores. 8.6- Transformadores de Potencial. 8.7- Transformadores de corriente. 8.8- Capacitores. 8.9- Barras. 8.10- Baterías. 8.11- Fusibles. 8.12- Relevadores. 8.13- Reactores. 8.14- Reguladores de voltaje. 8.15- Compresores. 8.16- Breakers o chuchos Cut Outs. 8.17- Metro contador.. 9. Rayos. (No tiene subcausas) Se debe tener en cuenta cuando la causa de la interrupción es el rayo o la insuficiente protección contra estos y la falta de aterramiento. Es una interrupción propia ya que si existe la protección adecuada el rayo no debe producir afectación sino ocurre impacto directo.. 10. Árboles. (No tiene subcausas) Interrupciones provocadas por cortocircuito debido a árboles. Se considera una interrupción propia porque es una obligación mantener las líneas libres de árboles en contacto con los conductores y ser la poda parte del mantenimiento.. 11. Por errores propios y otros..

(21) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 18. Operación defectuosa o errónea: Interrupciones por operación indebida de las protecciones sin ocurrir falla por relevador defectuoso, errores de operación o manipulación del personal, equipos fuera de servicio, etc.. 11.1- Mala coordinación. 11.2- Calibración o ajuste incorrecto. 11.3- Operación incorrecta de la DAF. 11.4- Operación defectuosa de telecomandos. 11.5- Operación incorrecta de interruptores. 11.6- Error del personal. 11.7- No operación del recierre. 11.8- Desbalance.. 12. Fallas del sistema: Interrupciones provocadas por falla en el sistema a niveles superiores de voltaje o Centrales Eléctricas cuya causa real será codificada al nivel que corresponda, no siendo contabilizada en el valor de voltaje en que se produce la afectación.. 12.1- Fallas provocadas en un nivel de voltaje superior. 12.2- Operación de la DAF. 12.3- Operación de la DAV. 12.4- Operación de la ACA (Automática contra averías). 13. Falla en nivel inferior: (No tiene subcausas).. Interrupciones ocurridas por fallas en el nivel de voltaje inferior al de la línea o subestación no provocadas por otras causas codificadas, cuya causa real será codificada al nivel que corresponda, no siendo contabilizada en el valor de voltaje en que se produce la afectación..

(22) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 19. 14. Causas Externas:. Otros Agentes Medioambientales:. Interrupciones provocadas por agentes medioambientales cuando estos son los únicos responsables de la misma y sin influencia del mal estado de la red. 14.1- Tormentas. 14.2- Inundaciones. 14.3- Contaminación salina. 14.4- Contaminación química-industrial. 14.5- Otros tipos de Contaminación (polvo, etc.). 15. Agentes Externos: Interrupciones provocadas por agentes externos a las instalaciones.. 15.1- Tránsito. 15.2- Equipos tecnológicos (grúas, retroexcavadoras, etc.). 15.3- Público, papalotes, animales, pencas, etc. 15.4- Derrumbes..

(23) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 20. 15.5- Armas de fuego y explosiones. 15.6- Incendios. 15.7- Quema de caña. 15.8- Daños maliciosos.. 16. Desconocidas: Interrupciones en las que no se conoce la causa de forma inmediata y que será determinada y cambiada en la estadística en 72 horas después de la investigación correspondiente por parte del personal técnico, podrá darse el caso de no encontrarse la causa antes del cierre de un mes, estos casos estarán limitados a un 2 % del total de interrupciones.. De las tablas del anexo III se puede decir que en el año 2007 ocurrieron menos de la mitad de las interrupciones que en el año 2008, las cuales fueron por falso contacto entre conductores, descargas atmosféricas, agentes externos y gran predominio de bajo aterramiento y Shield, mientras que en el 2008 esta última causa se eliminó, pero aumentaron los falsos contactos, las descargas atmosféricas en gran medida, esto está dado por la inexistencia del Shield a lo largo de toda la línea, aparecieron las interrupciones por aisladores dañados, por problemas con las estructuras, por la falta de poda de los árboles, por conductores sueltos y por agentes medioambientales.. Para tratar de disminuir estas interrupciones y darle al consumidor una mayor calidad de servicio eléctrico es obligatorio el cumplimiento de las siguientes tareas a lo largo de toda la línea: •. Mantener la poda de los árboles.. •. Realizar el cambio de estructuras o postes de madera que estén en mal estado por uno nuevo.. •. Cambiar crucetas en mal estado.. •. Cambiar pines y tornillos en mal estado.. •. Revisar y poner tensores y anclas a los postes que sea imprescindible su necesidad..

(24) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 21. •. Cambiar aisladores ponchados o con campanas partidas.. •. Poner el Shield a lo largo de toda la línea.. •. Revisar el aterramiento de cada estructura y ponérselo a la que le falta.. •. Colocar grampas ampact en todos los puentes.. 1.4 Cálculo de los parámetros de operación actuales. [4] [5] Para el cálculo de estos parámetros se utilizó principalmente el software Power System Explorer (PSX), para el montaje del monolineal de la provincia, se utilizaron los expedientes de líneas existentes en el Despacho Provincial de Carga, de aquí se obtuvo la distancia y el calibre del conductor de cada tramo de línea, con estos datos y con la ayuda de un programa que hay implementado en el DPC calculamos la resistencia, la reactancia y la corriente máxima permisible por tramo de línea. Asumiendo el factor de potencia 0.8 y aplicando la formula que a continuación mostramos:. V(kV). 34.5. P(MW). 1. fp RAIZ(3). 0,8 1,73205081. P=RAIZ (3)*V*I*fp I=P/ [RAIZ (3)*V*fp]. I= 20, 91848801A. Se determinó que un (MW) equivale a 20A, entonces se divide el valor de la corriente calculada con el programa entre la corriente calculada por la fórmula y.

(25) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 22. nos da los MW que dividido por el (fp) se obtienen los MVA máximos que pueden pasar por una línea, con este dato logramos saber si se sobrecarga o no la línea. También se tuvo en cuenta el montaje de la generación distribuida. Para la estimación de la carga se utilizaron las lecturas tomadas de los totalizadores de cada subestación que definen las zonas a la que pertenecen, con estos datos en una tabla del EXEL se hicieron los gráficos de carga anual de los cuales se fueron eliminando los gráficos que correspondían a los regímenes anormales de operación y se dejaron los mas uniformes, de aquí se sacaron los valores de potencia activa y reactiva para hacer las corridas de flujo de carga máxima y mínima en el PSX, también se colocaron los datos de cada uno de los transformadores y generadores que conforman el monolineal, se distribuyó la carga máxima en toda la red , se corrió el programa y se fueron regulando los tap de los transformadores hasta que la barra de salida de cada subestación se normalizara con un voltaje de 34.5kV, también se abrieron las líneas donde daba mínima transferencia de potencia y se volvieron a ajustar los tap de los transformadores, que como ya dije anteriormente corresponde al régimen de máxima, si en este régimen converge el programa, pues en el de mínima también converge.. 1.5 Análisis de la norma de operación del esquema actual. La norma de operación determina como es que. se trabaja en el sistema. electroenergético de la provincia para que no se cometa errores a la hora de las manipulaciones y las variaciones de lazo y que el usuario reciba el suministro adecuado..

(26) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 23. 1.5.1 Norma de operación y estudio de regulación de la red de 34.5kV 1-Los cálculos para su confección están basados en cargas promedios correspondientes al pico. 2-Todos los interruptores que pueden abrirse en caliente, podrán cerrarse en cualquier condición de carga y excepcionalmente contra fallas. 3-Las instrucciones están elaboradas sobre la base de la NRIB 661 que establece la desconexión de carga hasta un máximo de 800kVA y la circular DE 155 (interrupción de carga capacitiva de líneas de hasta 30 Km de longitud, mientras que la desviación aceptable del voltaje en los esquemas anormales tiene como valor máximo 8%. 4-Para la ruptura de lazos, es imprescindible chequear la trayectoria cerrada que se establece como condición cuando vaya a realizarse mediante un interruptor en aire. 5-La utilización de las instrucciones no excluye la aplicación de otras medidas de seguridad que se dicten para la realización de las manipulaciones. 6-El Área Operativa comunicará a Regímenes cualquier alteración contemplada en los esquemas que pueda implicar una revisión de este material. 7-Cuando se opere con esquemas anormales deberá chequearse la carga de la línea y del banco de transformadores que la asume para evitar sobrecarga inadmisible que puedan producir averías a equipos o disparos de interruptores.. Para el estudio de este capitulo es necesario ver los interruptores normalmente abiertos señalados en el anexo V.. 1.5.2 Posibilidad de alimentación en regímenes anormales de operación. El estudio de los regímenes anormales de operación se realiza con el fin de analizar la posibilidad de darle servicio a la mayoría de las cargas en caso de que exista una avería o mantenimiento en algún elemento del sistema. Se analizan diferentes variantes, en las mismas se simulan averías para determinar si es posible brindar servicio a las cargas afectadas o a parte de estas,.

(27) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 24. siempre dentro de los límites técnicos permisibles y procediendo. a aislar la. sección de la línea afectada valiéndonos de los interruptores en aire instalados en las mismas.. Del 3020 Hacia 7115 Con el 1673 abierto o el 1934 abierto se puede alimentar hasta el 1938 en cualquier horario. Fuera del pico con el lazo hasta el 1915 puede llegarse a alimentar hasta el 1938. Fuera de los picos con el1673 abierto o el 1934 abierto se puede alimentar hasta el 3460. Con el 3411 abierto se puede alimentar hasta el 3460 en cualquier horario. En la madrugada se puede llevar la carga del 7115.. 3020 Hacia 1915 Con el 3459 abierto o el 6820 abierto se puede alimentar hasta el 1915.. 7115 Hacia 3020 Hasta Cabaiguán 4 kV en cualquier horario.. En la madrugada se puede llevar la carga del 3020 con el 3411 abierto.. 1915 Hacia 3020 Fuera de los picos con 3459 abierto se puede alimentar hasta el 3413. Hasta el 3411 en cualquier horario..

(28) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 1915 Hacia 3020 y 7115 Fuera de los picos con el 3413 abierto se puede alimentar hasta el 6820.. 7120 Hacia 1375 Hasta 1375 en cualquier horario.. 1375 Hacia 7120. Hasta 6840 en cualquier horario.. 1495 Hacia 3000. Hasta 3000 en cualquier horario.. 3000 Hacia 1495 Hasta 1495 (Hay que tener en cuenta que no se sobrecargue Tuinucú). 1480 Hacia Ciego Hasta el 2584 en cualquier horario.. Ciego Hacia 1480 Hasta el 1480 en cualquier horario.. 25.

(29) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 26. 3010 Hacia 1180 En el pico con el 3010 no se puede alimentar más carga de la que tiene con el. esquema normal.. Fuera de los picos se puede alimentar hasta el 6818. Fuera del pico se puede alimentar hasta el 1901. Fuera del pico se puede alimentar hasta el 1592. Fuera del horario pico con la FUEL sincronizada se puede llevar la carga del 1180 En la madrugada se puede llevar la carga del 1180 sin FUEL. (Se pueden enlazar las dos líneas siempre que no se sobrepase una carga mayor de 15 MW por el 3010). 1180 Hacia 3010 En el pico se puede alimentar hasta el 7109 con la Fuel sincronizada. Fuera del pico se puede alimentar el 3010 con FUEL sincronizada.. En la madrugada se puede llevar la carga del 3010 sin FUEL. (Se pueden enlazar las dos líneas siempre que no se sobrepase una carga mayor de 15 MW por el 1180). 1.5.3 Ruptura de lazos mediante interruptores en aire.Red de 34.5kV. (Antes de romper el lazo verificar si se pueden alimentar las cargas) Según el lazo que se desea abrir se ponen las condiciones de voltajes para cada subestación con el objetivo de que se reduzca el reactivo lo más mínimo posible ya que la corriente inductiva que pasa por el interruptor es la que trata de impedir.

(30) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 27. que se abra el mismo, pues si no se tiene en cuenta esto se dañan los dispositivos de conexión y desconexión de circuitos.. 3020 <-----> 7115 6820----Con el 3020 y 7115 enlazado poner 33.5 kV en Yaguajay y 35 kV en Tuinucú. (Pude hacerse con el lazo hasta el 1915) 1938----Con el 3020 y 7115 enlazado poner 33.5 kV en Yaguajay y 35 kV en Tuinucú. (Pude hacerse con el lazo hasta el 1915) 3460----Fuera del Pico con el 3020 y 7115 enlazado y 1673 o 1934 abierto poner 33.5 kV en Yaguajay y 35 kV en Tuinucú. En el Pico para pasar la carga hasta el 3460 hacia 3020 hay que pasar hacia 1915 hasta el 3411. 3459----Con el 3020 y 7115 enlazado poner 34 kV en Yaguajay y 35 kV. en. Tuinucú. (Pude hacerse con el lazo hasta el 1915) 3413----Con el 3020 el 7115 enlazado y 3411 abierto poner 35 kV en Yaguajay y 33.5 kV en Tuinucú (Si es en los picos poner 34 kV en Tuinucú) 1845----Fuera de los picos con el 3020 y 7115 enlazado y 1673 o 1934 abierto poner 33.5 kV en Yaguajay y 35 kV en Tuinucú. (No romper lazo en los picos).. 3020 <-----> 1915 1673----Fuera del Pico con el 3020 y 1915 enlazado poner 33.5 kV en Placetas y 35 kV en Tuinucú (esta manipulación se puede hacer con el lazo hasta el 6820). 1934----Fuera del Pico con el 3020 y 1915 enlazado poner 33.5 kV en Placetas y 35 kV en Tuinucú (esta manipulación se puede hacer con el lazo hasta el 6820).. 3411----Con el 3020 y 1915 enlazado poner 34.5 kV en Placetas y 34 kV en Tuinucú (esta manipulación se puede hacer con el lazo hasta el 6820)..

(31) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 28. 3413----Con el 3020 y 1915 enlazado poner 35 kV en Placetas y 33.5 kV en Tuinucú (esta manipulación se puede hacer con el lazo hasta el 6820).. 7115 <-----> 1915 3411----Con el 7115 el 1915 enlazados y el 3413 abierto poner 35 kV en Yaguajay y 34 kV en Placetas. 6820----Con el 7115 el 1915 enlazados y el 3413 abierto poner 34 kV en Yaguajay y 35 kV en Placetas.. 7120 <-----> 1375 6030----Con el 7120 y el 1375 enlazados poner 34 kV en Yaguajay y 35kV en Remedios. 6840----Con el 7120 y el 1375 enlazados poner 34.5 kV en Yaguajay y 35kV en Remedios. 6177----Con el 7120 y el 1375 enlazados poner 35 kV en Yaguajay y 34 kV en Remedios. 6176----Con el 7120 y el 1375 enlazados poner 35 kV en Yaguajay y 34 kV en Remedios.. 3000 <-----> 1495 6824----Con el 3000 y el 1495 enlazado poner 35 kV en Jatibonico y 33.5 kV en Tuinucú (Si es en los picos poner 34 kV en Tuinucú). 6815----Con el 3000 y el 1495 enlazado poner 35 kV en Jatibonico y 33.5 kV en Tuinucú (Si es en los picos poner 34 kV en Tuinucú)..

(32) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 29. 3439----Con el 3000 y el 1495 enlazado poner 35 kV en Jatibonico y 34 kV en Tuinucú. 6814----Con el 3000 y el 1495 enlazado poner 35 kV en Jatibonico y 34 kV en Tuinucú. 6813----Fuera de los horarios picos con el 3000 y el 1495 enlazado poner 34 kV en Jatibonico y 34.5 kV en Tuinucú (No romper lazo en los picos). 3435----Fuera de los horarios picos con el 3000 y el 1495 enlazado poner 34 kV en Jatibonico y 34.5 kV en Tuinucú (No romper lazo en los picos). 3437----Fuera de los horarios picos con el 3000 y el 1495 enlazado poner 34 kV en Jatibonico y 34.5 kV en Tuinucú (No romper lazo en los picos).. 1480 <-----> Ciego 1554----Con el 1480 y el 2548 enlazado poner 33.5 kV en Jatibonico y 34.5 kV en Ciego. 6816----Con el 1480 y el 2548 enlazado poner 33.5 kV en Jatibonico y 34.5 kV en Ciego. 3500----Con el 1480 y el 2548 enlazado poner 33.5 kV en Jatibonico y 34.5 kV en Ciego.. 3010 <-----> 1180 3026----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 7129----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 1592----Se puede romper lazo con 1150 cerrado..

(33) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 30. 6806----Se puede romper lazo con 1150 cerrado (No romper lazo en los picos). 6803----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 3812----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 6866----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 6867----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 1901----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 6818----Se puede romper lazo con 1150 cerrado. 1899----Se puede romper lazo con 1150 Y 7055 cerrado y Fuel sincronizada. 1586----Se puede romper lazo con 1150 cerrado y Fuel sincronizada. 1587----No se puede romper lazo (Abrir 3010 y manipular en caliente con la carga de Madrigal). 1.5.4 Manipulaciones (Para realizar una manipulación es necesario chequear si se puede alimentar la carga y poner las condiciones de voltaje para cada desconectivo) Los enlaces entre subestaciones de 34.5kV además de los interruptores de operación automática cuentan con interruptores de operación conjunta en aire de 34.5kV que nos permite una adecuada seccionalización de las líneas, dando de esta forma una mayor. confiabilidad de servicio a los consumidores. Estos. interruptores para que puedan manipularse en caliente tienen que cumplir con las siguientes especificaciones: •. Serán de acción conjunta. •. Poseen rompe arcos. •. La separación entre los polos no será inferior a 1.4 m. •. La resistencia de aterramiento será inferior a 10 Ohm.

(34) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 1915<----->3020 Lazo 3413----Cerrar el lazo y abrir el 3413. Lazo 3411---- Cerrar el lazo y abrir el 3411. Lazo 1934---- Cerrar el lazo y abrir el 1934. Lazo 1673---- Cerrar el lazo y abrir el 1673.. 7115<----->3020 Lazo 1845----Cerrar el lazo y abrir el 1845. Lazo 3460---- Cerrar el lazo y abrir el 3460. Lazo 1938---- Cerrar el lazo y abrir el 1938. Lazo 6820---- Cerrar el lazo y abrir el 6820. Lazo 3459---- Cerrar el lazo y abrir el 3459. Lazo 3413----Pasar hacia Placetas hasta el 3411 cerrar el lazo y abrir el 3413.. 7115<---->3020<---->1915 Para alimentar desde placetas hasta el 6820. Variante 1. Enlazar 3020 y 1915 abrir 3413 enlazar 1915 y 7115 abrir 6820. Variante 2. Enlazar 3020 y 7115 abrir 6820 enlazar 1915 y 3020 abrir 3413.. 7120<---->1375 Lazo 6030---- Cerrar el lazo y abrir el 6030.. 31.

(35) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 32. Lazo 6840---- Cerrar el lazo y abrir el 6840.. 3000 <-----> 1495 Lazo 6824---- Cerrar el lazo y abrir el 6824. Lazo 6815---- Cerrar el lazo y abrir el 6815. Lazo 3439---- Cerrar el lazo y abrir el 3439. Lazo 6814---- Cerrar el lazo y abrir el 6814. Lazo 6813---- Cerrar el lazo y abrir el 6813. Lazo 3435---- Cerrar el lazo y abrir el 3435. Lazo 3437---- Cerrar el lazo y abrir el 3437.. 1480 <-----> Ciego Lazo 1554---- Cerrar el lazo y abrir el 1554. Lazo 6816---- Cerrar el lazo y abrir el 6816. Lazo 3500---- Cerrar el lazo y abrir el 3500.. 3010 <-----> 1180 Lazo en 1592----Cerrar 3026 abrir el 1592. Lazo en 1586----Cerrar 3026 Sincronizar FUEL abrir 1586. (Es recomendado abrir el 1180 y después abrir el 1586). Lazo en 6818----Cerrar 3812 o 6866 y abrir 6818. Lazo en 1901----Cerrar 3812 o 6866 y abrir 1901. Lazo en 6803----Cerrar 3812 y abrir 6803. Lazo en 1587----Cerrar 3026 y (3812 ó 6866) abrir 3010 abrir 1587 con la carga de madrigal..

(36) Capìtulo 1. Situación Actual de la Red de 34.5kV del Municipio de Cabaiguán.. 33. Lazo en 6806----Para romper lazo en este interruptor tiene que estar cerrado el 3812 o el 6866. Lazo en 6867----Para romper lazo en este interruptor tiene que estar cerrado el 6866. ESTUDIO DE REGULACION DE VOLTAJE (2009). El estudio de regulación de voltaje se hace para el régimen de máxima y mínima, donde se toman los valores de los taps de los transformadores de cada subestación, ya sean para el esquema de mayor transferencia y para el menor, y con eso dos valores se haya un promedio que va a ser el tap recomendado esto se puede ver en el anexo X..

(37) Capìtulo 2. Estudio de las Variantes de Mejoras de la Red. 34. CAPÍTULO 2. ESTUDIO DE LAS VARIANTES DE MEJORAS DE LA RED.. Introducción Debido a la situación en que se encuentran las redes en la provincia de Sancti Spíritus y en particular en el municipio de Cabaiguàn, se hace necesario proporcionar mejoras en las redes a través de las diferentes variantes con que contamos en estos momentos las cuales son: •. Conversión de un nivel de voltaje a otro.. •. Cambio de calibre.. •. Reubicación de la subestación móvil. (Solución temporal). •. Construcción de nuevos centros de generación. (Fuel-Oil). En este capítulo se analizarán las tres últimas variantes con el objetivo de lograr una reducción de pérdidas por subtransmisión y mejor disponibilidad de servicio al cliente.. 2.1 Cambio de calibre del conductor Para el estudio de este capítulo, primeramente partimos del esquema actual de la provincia, que está montado en el (PSX), sobre el régimen de carga máxima. Analizando el calibre utilizado, hasta el momento, se puede decir que según el catálogo de lineamiento de la unión eléctrica establecido para la rehabilitación de redes en nuestro país de 34.5 kV, no debe existir conductor alguno que tenga un diámetro inferior al 3/0de cobre (Cu #3/0 AWG) o aluminio ACSR 158 mm. Así de esta forma se prosiguió a cambiar todos los conductores que estuvieran por debajo de este diámetro por el propio aluminio 158, que es el que se está comercializando..

(38) Capìtulo 2. Estudio de las Variantes de Mejoras de la Red. 35. Este cambio no fue realizado para la provincia en general, sino en la línea que alimenta a Cabaiguán y los enlaces con que este municipio cuenta. Los enlaces son los siguientes: •. Con Placetas, el cual se encuentra abierto en el interruptor 1673 que está a 10km de Cabaiguán.. •. Con Yaguajay, que también se encuentra abierto pero en el 3459 que está en la subestación Cabaiguàn 4kV, por lo que es más sencilla su operación.. Ver en el anexo II.. Después de realizada la conversión se ajustó el voltaje a 34.5kV en la subestación Tuinucú mediante los tap de los transformadores, y se realizó la corrida de flujo.. 2.2 Instalación de la móvil en el Perico (Cabaiguán) [1] Para el estudio de la instalación de la subestación móvil en el Perico, localidad que queda alrededor de 1km del centro del municipio de Cabaiguán y a 5kms de Neiva, tuvimos en cuenta una serie de requisitos mínimos como: •. Estar lo mas cercano posible al centro de carga al cual ha de prestar servicio.. •. Tener facilidades de acceso con equipos pesados para el transporte de los transformadores.. •. Disponer de espacio suficiente para la entrada y salida de las líneas de alimentación y de los circuitos que nacen en ella.. •. Contar con espacio para su ampliación futura.. También fue determinante que en esa zona de ubicación se cruzan las líneas de 110kV que viene de Placetas hasta Tuinucú y la línea de 34.5kV que viene desde Tuinucú-Cabaiguán-Yaguajay, por esta razón es una de las vías más rápidas y de menos costo de inversión para mejorar el esquema de subtransmisión de la Provincia de Sancti Spíritus y en particular el municipio de Cabaiguán..

(39) Capìtulo 2. Estudio de las Variantes de Mejoras de la Red Para este análisis se conservó. 36. la idea de normalización del conductor y el. régimen de carga máxima montado en el (PSX), haciendo las corridas pertinentes con los voltajes de las cuatro subestaciones (Tuinucú, la Móvil, Yaguajay y Placetas) ajustados a 34.5kV y con la línea cerrada hacia Yaguajay, obtuvimos que las mínimas transferencias se encontraban entre la entrada de la refinería y la subestación de distribución de Cabaiguán 4kV, por lo tanto abrimos el interruptor 3413 que se encuentra en esa línea, con esta decisión quedaron alimentadas desde Tuinucú las subestaciones de Nieves, el Central, Guayos, Refinería1 y Refinería2, pero también corrimos el interruptor 3459 para el 6820 que queda entre Neiva y Jíquima(en Saltadero) y el limite de Placeta no se corrió (ver anexo VIII), se retornó. a ajustar el voltaje de las tres subestaciones y se efectuó. nuevamente la corrida de flujo. Con la instalación en poco tiempo de esta subestación móvil aliviamos un poco la carga de la subestación de Tuinucú, permitiendo eliminar zonas de bajo voltaje que todavía existen en esta localidad. También en esquema anormal de operación puede llevar la carga completa de Cabaiguán.. 2.3 Construcción de la planta Fuel-Oil en Cabaiguán. Con la construcción de esta planta en la localidad de Cabaiguán con capacidad de generación de 27.3MW a través de 7 generadores con conexión estrella a 13.8kV, 4875KVA y factor de potencia 0.8, con dos transformadores de 20 MVA cada uno. Con la introducción de esa planta se satisface la demanda máxima del municipio y queda la posibilidad de crear microsistemas (operación en isla) que alimenten Fomento, Cabaiguán y Yaguajay, lo que serviría en caso de catástrofes naturales o una falla general del SEN. También se puede decir que la misma entregue energía a la barra de Tuinucú y así ayudar con el déficit de energía de la provincia, dicha ubicación en las periferias de la zona urbana y su cercanía a la Refinería Sergio Soto facilita su operación, pues el suministro de combustible será más eficiente, ya que se.

(40) Capìtulo 2. Estudio de las Variantes de Mejoras de la Red. 37. alimentaría directamente de la misma a través de una tubería, lo cual elimina los gastos en transporte del fuel oil. Ver anexo IX Para la instalación de la Fuel-Oil entre Guayos y la Refinería, se siguió manteniendo la idea de normalización del calibre de los conductores y se instaló en el monolineal con el régimen de carga máxima y con la planta a un 85% de su capacidad nominal. Con estas condiciones ajustamos los voltajes en las subestaciones de Tuinucú, Yaguajay y Placetas a 34.5kV, se efectuó la corrida y se mantuvo la frontera con Placetas, pero se logra alimentar hasta el poblado de Minas de Jarahueca, frontera de Cabaiguán con Yaguajay (ver anexo VII), obteniendo buenas condiciones en el esquema.. 2.4 Construcción de la línea de enlace con Fomento. Esta línea comienza a colocarse a partir de la subestación de distribución de los Pinos y termina a la entrada de Fomento, ya que la línea de esa localidad cruza la carretera central, este tramo de línea consta alrededor de 20kms a 22kms, esta distancia se conoce gracias a la ayuda de la Cartografía Digital (MAPINFO) que es el software que tiene dibujado el sistema eléctrico con todos los detalles, esta nueva línea se montó en el PSX con el objetivo de tener otra alimentación por Placetas o poder alimentar desde Cabaiguán en un futuro con las variantes de mejoras de la red. Después de montada la misma se hizo la primera corrida para la subestación móvil con los voltajes de las dos subestaciones de Placetas y la Móvil, ajustadas a 34.5kV, esta corrida de flujo se realizó con los interruptores 3413, 1673 y 6820 abiertos y se demostró que no se podía alimentar a Fomento completo, solo una parte, este límite se determinó por las mínimas transferencias. Para el enlace con la Fuel-Oil se hizo el estudio para un 85% de su capacidad nominal aunque para el 100% tampoco puede con la carga completa ,según se.

(41) Capìtulo 2. Estudio de las Variantes de Mejoras de la Red. 38. demostró en las corridas de flujo de carga, se mantuvo siempre el ajuste del voltaje en las subestaciones..

(42) Capìtulo 3. Comportamiento de las Variantes Analizadas.. 39. CAPÍTULO 3. COMPORTAMIENTO DE LAS VARIANTES ANALIZADAS.. Introducción Este capítulo tiene como objetivo realizar un análisis de los resultados técnicos de cada variante descrita en el capitulo anterior que permitirá decidir cual de estas resulta mejor en ese sentido, además de una valoración de la factibilidad técnicoeconómica y de las posibilidades reales de llevar a cabo la variante final para su desarrollo posterior según los recursos con que cuenta la provincia, destinados al desarrollo del municipio de Cabaiguán.. 3.1. Análisis de los resultados técnicos de cada variante (ver anexo IV).. Para realizar el análisis de los resultados técnicos de cada variante se hace necesario consultar la tabla que se muestra en el anexo3, de la cual podemos decir que en la primera columna se hace referencia a los cálculos de los parámetros con que está operando la red de 34.5 kv en el municipio Cabaiguán, la cual tomaremos como referencia para su comparación con las variantes introducidas para el mejoramiento de la red. Las transferencias (tanto de MW como de MVAR) se dirigen desde Tuinucú hasta la carga, cuyos valores junto al voltaje máximo son tomados del primer nodo de la línea del 3020, es decir, de la primera subestación a la salida del mismo y el voltaje mínimo se tomó en el último nodo, aquí se ve como el voltaje de esa subestación (Bombeo Tuinucú) se encuentra por debajo del voltaje permisible para el tap 5 de los transformadores de subtransmisión, por lo que se recomienda el bombeo fuera del horario pico..

(43) Capìtulo 3. Comportamiento de las Variantes Analizadas.. 40. Las pérdidas de energía se calcularon a través de la potente herramienta que es el RADIAL 7.7 con sus más actualizadas bibliotecas, con la ayuda del programa de lectura del Despacho Provincial de Carga (DPC) se buscó un gráfico equivalente a un día el cual sus valores se llevaron a (por unidad) y con estos valores montados en el RADIAL se obtuvo automáticamente las horas equivalentes por día (Heq/día) y se multiplicaron por 365 días obteniéndose las horas equivalentes por año (Heq/año) del 3020, las cuales multiplicadas por las pérdidas totales en MW determinaron las pérdidas de energía en MWh/año.. La primera variante que se analizó fue el cambio de calibre que por norma está estipulado, con este cambio se vio una reducción de pérdidas con respecto al esquema actual lo que se traduce en una disminución de pérdidas de energía; no sólo fue eso, sino que aumentó el voltaje en el último nodo hasta el punto en que se encuentra dentro del tap 5 y podrá trabajar en cualquier horario. Las transferencias siguen dirigidas desde la barra hasta la carga con una leve disminución.. A partir de la puesta en marcha de la subestación móvil en las cercanías del poblado de Cabaiguán, es cuando se hace notable la disminución de pérdidas de potencia por transmisión y subtransmisión, lo que trae consigo una mayor reducción de pérdidas de energía y también hay una reducción de las máximas transferencias puesto que solo va a llevar una pequeña parte de la carga con un mayor por ciento para la subestación móvil. Además se quiere resaltar el aumento del voltaje principalmente al final de la línea.. Con la instalación de la planta Fuel-Oil se experimenta una mayor disminución de pérdidas de potencia activa, por lo que se convierte en la mejor variante técnicamente reduciendo las pérdidas de energía casi a la mitad, además de transferir potencia activa a la barra no siendo de la misma forma con la potencia reactiva, no obstante el voltaje en la subestación más alejada se manifiesta como muy bueno..

(44) Capìtulo 3. Comportamiento de las Variantes Analizadas.. 41. La construcción de la línea de enlace Cabaiguán-Fomento no es técnicamente posible ya que en su variante con la móvil demostró un aumento de las pérdidas con respecto a la subestación móvil por lo que no se le hace el estudio de factibilidad técnico-económica, a pesar de que se mantuvieron bajas las transferencias desde Tuinucú y se conservó un buen voltaje. Lo mismo sucede en el enlace con la Fuel.. 3.2. Valoración de la factibilidad técnicos-económica.. Aquí se hace análisis técnico-económico de cada una de las propuestas de mejoras donde se utiliza un programa que contiene el cálculo de la factibilidad económica de las inversiones y mejoras aprobado por la UNE para realizar estos estudios en las redes. Utilizando este pequeño programa elaborado en EXCEL, al introducirle los datos del costo de la inversión, el valor de los materiales recuperados y los resultados de reducción de pérdidas dados por el software PSX, de una forma automática obtenemos el valor absoluto neto (VAN), la taza interna de retorno (TIR) y la relación beneficio costo de cada una de las mejoras.. Valor acumulado neto (VAN): Este indicador se define como la diferencia que existe entre la suma de los flujos de caja de toda la vida útil del proyecto actualizados y los gastos totales de inversión. El criterio del (VAN) plantea lo siguiente: VAN>0 Se acepta el proyecto. VAN<0 Se desecha el proyecto. Tasa interna de retorno (TIR): Constituye la tasa interna de retorno de una inversión para una serie de valores en efectivo. Relación beneficio/costo: Brinda la relación entre los beneficios que produce la inversión y el costo de esta cuyo valor debe de ser mayor que 1..

(45) Capìtulo 3. Comportamiento de las Variantes Analizadas.. 42. La primera variante resultó el cambio del calibre a los tramos de línea que no lo tenían por norma, se calculó la distancia y multiplicada por tres dio la distancia total a cambiar y retirar, que introduciéndola en una tabla del EXEL se supo el costo y la recuperación, y la reducción de pérdidas se sacó del anexo 3, con estos datos en el programa tenemos un VAN de 9388, un TIR de 46% y la RB/C de 2.4. Para la reubicación de la móvil no se hizo el estudio porque no tiene costo alguno es solo poner la rastra en el lugar especificado y echarla a andar. El estudio de la Fuel se hace para un periodo de tiempo de 10 años donde se introduce en el programa el costo de la construcción de la planta y la reducción de perdidas obtenidas con el montaje de la misma en el PSX, la cual esta plasmada en el anexo 3 dando como resultados un VAN de 966.8, un TIR de 30% y la RB/C es de 1.49.. 3.3. Análisis de posibilidades reales de hacer la variante final.. En estos momentos nuestro país está enfrentando una situación muy difícil referente a la energía eléctrica por lo que se hace necesario contribuir con el ahorro de la misma. Nuestra provincia no se queda atrás, pues a partir del mes de julio el municipio de Cabaiguán tiene a su disposición un contingente de linieros con el objetivo de llevar a cabo las variantes de mejoras de la red de subtransmisión y como primer punto es el cambio del calibre en los lugares que no estén normalizados. Como una solución inmediata se propone la reubicación de la subestación móvil que estaba en Yaguajay para la zona del Perico, pues este lugar reúne las condiciones propicias para su puesta en marcha en poco tiempo ya que se cruzan las líneas de 110kV y la 34.5kV. En estos momentos se encuentra en proceso de microlocalización y movilización de tierra..

(46) Capìtulo 3. Comportamiento de las Variantes Analizadas.. 43. Por estrategia del país de seguir potenciando la Generación Distribuida se aprobó la construcción de la planta Fuel-Oil, la cual es la variante que más beneficios aporta al Sistema Electroenergético Nacional (SEN).. 3.3.1 Beneficios de la Generación Distribuida. .El auge de los sistemas de GD se debe a los beneficios inherentes a la aplicación de esta tecnología, tanto para el usuario como para la red eléctrica [12]. a) Beneficios para el usuario: [2] [12] Incremento en la confiabilidad del servicio eléctrico. Aumento en la calidad de la energía. Reducción del número de interrupciones. Uso eficiente de la energía. Menor costo de la energía (en ambos casos, es decir, cuando se utilizan los vapores de desecho, o por el costo de la energía eléctrica en horas pico). Uso de energías renovables. Facilidad de adaptación a las condiciones del sitio, permite el uso del combustible disponible en el lugar, gas natural, gas licuado/propano, gasoil, etc. así como combustibles que se desechan de otros procesos, como gases de basura ( landfill ),biogás, gas de pozos petroleros, etc. Disminución de emisiones contaminantes. Menor contaminación ambiental. b) Beneficios para el suministrador [2], [12]. 1. Reducción de pérdidas en transmisión y distribución. 2. Abasto en zonas remotas. 3. Libera capacidad del sistema. 4. Proporciona mayor control de energía reactiva. 5. Mayor regulación de tensión. 6. Disminución de inversión. La inversión se realiza a medida que crece la demanda de energía; menor riesgo financiero..

(47) Capìtulo 3. Comportamiento de las Variantes Analizadas. 7. Menor saturación. 8. Reducción del índice de fallas.. 44.

(48) Capìtulo 4. Análisis de la norma de operación del esquema propuesto.. 45. CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE LA NORMA DE OPERACIÓN DEL ESQUEMA PROPUESTO.. Introducción En el capitulo anterior se llegó al acuerdo de que la variante que mas beneficio aporta es la construcción de la planta la cual se presenta como una alternativa de la GD (también llamada microgeneración o generación dispersa) La Generación Distribuida representa uno de los desarrollos más significativos en el campo de los sistemas eléctricos en los últimos años, entendida como la generación de energía eléctrica mediante instalaciones mucho más pequeñas que las centrales convencionales y situadas en las proximidades de las cargas, ha existido desde hace muchos años en todos los países industrializados. Así, en algunas aplicaciones que se encuentran alejadas de las redes eléctricas, se han utilizado generadores diesel de una gran variedad de potencias. Otro ejemplo son las plantas de cogeneración existentes en un buen número de instalaciones industriales, en las que el proceso utiliza grandes cantidades de energía térmica. Se suele citar como curiosidad histórica que en las tres primeras centrales eléctricas, diseñadas y construidas por Edison en Holborn Viaduct (Londres, 12/1/1882), Pearl Street (Nueva York, 4/9/1882) y Appleton (Wisconsin, 30/9/1882), se había seguido la estrategia que hoy se denomina Generación Distribuida, esto es, instalar la generación eléctrica dentro de la zona donde se encuentran los consumidores [9]. Las pequeñas plantas eléctricas ofrecen una forma competitiva de participar en los mercados eléctricos desregulados. Aún cuando la electricidad que generan puede ser en muchas ocasiones más cara en la fuente, no está sujeta a las grandes.

(49) Capìtulo 4. Análisis de la norma de operación del esquema propuesto.. 46. pérdidas de transmisión que tienen lugar en el proceso de llegar a los consumidores. De manera que se tiene como resultado que la generación eléctrica localizada (o distribuida) es competitiva económicamente ahora. Otra razón para el aprovechamiento de la GD es que puede ofrecer calidad de energía, aspecto clave en los sistemas productivos modernos. Hoy día una interrupción leve o una variación de voltaje imperceptible puede tener costos muy altos para determinados objetivos económicos y sociales, además, de ello depende que se pueda brindar un buen servicio. Por último la GD puede implementarse de muchas formas por ejemplo: mediante plantas Diesel, usando energía solar (por medio de celdas fotovoltaicas), mediante parques eólicos, lo que puede tener efectos ambientales positivos. [2]. .. La GD se presenta como una alternativa promisoria para el suministro energético en países desarrollados, donde paralelamente se imponen estructuras de mercado competitivas. La importancia de generación distribuida difiere por país, en Cuba tiene grandes virtudes, que radican en que la inversión financiera se reduce en un tercio, y en que en muy poco tiempo puede comenzar a funcionar. El costo de fabricación y equipamiento de una termoeléctrica es aproximadamente 1,5 millones de dólares por MW instalado y tomaría alrededor de una década realizarla. Este proyecto, en cambio, apenas tarda unos meses, tal y como se han demostrado en la práctica en nuestro país, que en aproximadamente seis meses se han instalado unos 1181 MW. Por otro lado está el ahorro del consumo de combustible, 210 gramos / kilowatt/ hora como promedio de diesel o fuel oil, según el tipo de motor y su objetivo [10]. Los GD se ha diseminado por todas la provincias, ya que es técnicamente y económicamente posible, buscando la reducción de las pérdidas por distribución. Para su ubicación se debe tener en cuenta que existen núcleos poblacionales en desarrollo, que las cargas de esos lugares pudieran crecer hasta la capacidad nominal de las máquinas que se instalan, que estén acopladas a subestaciones de transmisión, subtransmisión o distribución, etc..

(50) Capìtulo 4. Análisis de la norma de operación del esquema propuesto.. 47. Generalmente echarían a andar en el pico del mediodía (de 11 a.m. a 1 p.m.) y en el de la noche (de 6 a 10 p.m.), y trabajarían como promedio unas seis horas diarias; aunque en caso de salida de una planta grande u otra contingencia, pueden hacerlo más tiempo. Estas plantas también pueden funcionar aisladas del Sistema Electroenergético Nacional (SEN). En ese caso, los mismos equipos regulan automáticamente la potencia entregada de acuerdo con la demanda de los consumidores. Los grupos podrían trabajar en islas de modo prácticamente ininterrumpido, siempre que se cumpla con los planes de mantenimiento requeridos. Por otro lado la liberalización del mercado eléctrico en otros países entrega un gran valor a la flexibilidad, un área donde las tecnologías de GD, con su tamaño comparativamente pequeño, tienen una ventaja sustancial sobre las grandes centrales de generación. La GD, podría tener un papel importante en la eficiencia y reducción de emisiones de CO2. Suministrar potencia directamente para los consumidores también evita pérdidas de transmisión y de distribución. En el contexto nacional, se pueden mencionar los siguientes factores que muestran la relevancia y tienen una incidencia directa en este tema: •. El proceso de discusión sobre las nuevas normas de calidad de suministro.. •. La reestructuración del sistema eléctrico [10].. Al utilizar una fuente de energía de primer orden se minimizan las emisiones monóxido, dióxido de carbono y las pérdidas en la transformación y en el transporte, se evitan las interrupciones y la falta de calidad del suministro de energía eléctrica. El hecho de tener el equipo de generación en forma local minimiza las posibilidades de falla, porque si por alguna causa accidental se detiene, se puede recurrir a la red pública. Este caso podría significar una disminución en los beneficios económicos de la autogeneración pero aumenta la confiabilidad del sistema [12]..

(51) Capìtulo 4. Análisis de la norma de operación del esquema propuesto.. 48. Para la empresa eléctrica la GD tiene bastantes aspectos positivos, especialmente los relacionados a la limitación de los picos de carga en la red de distribución. Por otra parte la GD puede ser incorporada al sistema eléctrico mucho mas rápidamente que las soluciones convencionales, prestando además la ventaja de su capacidad puede ser implantada por escalones suficientemente pequeños de forma que pueda adjuntarse de acuerdo a las exigencias de la demanda. Esto hace que nuestro país cree una tendencia a la cogeneración debido al incremento sustancial de la carga en los últimos años y la necesidad de brindar una solución lo más rápido posible. Pero colocar la GD no es tan fácil como decirlo, lleva un conjunto de aspectos que hay que tener en cuenta, ya que la introducción de la GD modifica la magnitud y dirección de la corriente de falla, cambiando al mismo tiempo el modo de operación de la red. El tipo de fallo más frecuente y peligroso es el cortocircuito, pues da lugar a avalanchas grandes de corrientes y caídas de voltajes en diferentes puntos de la red; dañando numerosos equipos y causando pérdidas de sincronismo en las maquinas entre otros daños de envergadura si las protecciones no actúan adecuadamente en el momento preciso. Al variar la GD los niveles de cortocircuitos también varían, por lo tanto traerá cambios en los ajustes de las protecciones eléctricas. Se hará necesaria la introducción de protecciones digitales con un amplio margen de ajuste para una operación más eficiente del sistema en conjunto con la GD o con la GD sin la necesidad de tener el sistema conectado [6]. Las redes de distribución no están concebidas para tener una gran presencia de unidades de generación, pero las empresas eléctricas deben estar preparadas con herramientas de análisis para este nuevo escenario de manera que se puedan tomar decisiones correctas tanto técnicas como económicas. Varios estudios han demostrado que la integración de la Generación Distribuida en las redes de distribución puede producir problemas técnicos y de seguridad [12]..

(52) Capìtulo 4. Análisis de la norma de operación del esquema propuesto.. 49. 4.1 Análisis de Cortocircuito El aumento en los niveles de cortocircuito tanto de transmisión como de subtransmisión traen consigo que se originen posibles fallas de respaldo debido al alto nivel de la corriente de cortocircuito (Icc) para lo que no están preparadas las líneas, es decir, que si no se tiene en cuenta el aumento del nivel de cortocircuito cuando se introduce cada una de las mejoras es posible que ante una falla principal ocurran otras fallas, como las aperturas de puentes por estos no estar preparados para este nivel de corriente transitoria por lo que se dio a la tarea de realizar el estudio de los niveles de cortocircuito en cada uno de los nodos de cada variante como se demuestra en el anexo XII. Estos cálculos de cortocircuito se hicieron para el régimen de carga máxima. Del anexo mostrado se puede concluir cuales son los cortocircuitos máximos y mínimos pertenecientes al que el esquema actual, en la barra de Tuinucú 110kV el mayor es el trifásico y el monofásico el menor, no siendo así en la barra de 34.5kV, pues el bifásico a tierra es el mayor y el bifásico es el menor, en puntos cercanos a la barra de 110kV el trifásico es el mayor y el monofásico es el menor y en los puntos mas alejados el trifásico es mayor y se mantiene el monofásico como el menor. Al introducir la móvil los cortocircuitos aumentaron en la barra principal (Tuinucú 110kV), debido a la disminución de la reactancia, la cual al ser menor aumenta el (C.C.), no siendo así en la barra de 34.5kV, ni en los puntos mas cercanos, pero si en los puntos mas alejados, y se comportan de la siguiente manera, en la barra de 110kV, en los puntos cercanos y más alejados, se comporta como el mayor el trifásico y como el menor el monofásico, mientras que en la barra de subtransmisión se manifiesta de la siguiente forma, con el bifásico a tierra como el mayor y el bifásico como el menor. Con la GD aumenta mucho más en todos los nodos del monolineal, pues la fuente de generación se encuentra cerca y el sistema también genera (C.C.), es decir hay doble contribución al cortocircuito, lo cual es el gran problema de la GD, y se comporta de la siguiente manera, en el nodo de mayor voltaje el trifásico es el.