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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS INGENIERÍA ELÉCTRICA

ALTO VOLTAJE

TEMA: Niveles de voltaje existentes en el país y Sistemas de generación, transmisión, subtransmisión y distribución.

INTEGRANTES: FREIRE ARMANDO ARIAS FERNANDO TOAPANTA WILSON SEXTO “B” LATACUNGA – ECUADOR

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI TEMAS: Niveles de voltaje existentes en el país y Sistemas de generación, transmisión, subtransmisión y distribución.

OBJETIVO GENERAL

Analizar los niveles de voltaje existentes en el país y su sistema de generación transformación, subtransmisión y distribución, mediante una investigación bibliográfica en diferentes fuentes, para obtener una mejor comprensión de los temas del campo eléctrico.

OBJETIVOS ESPÉCIFICOS  Investigar los niveles de voltaje existentes en el país.  Describir los sistemas de generación, transformación, y subtransmisión y distribución existentes en el Ecuador.  Interpretar los niveles de voltaje que existen en las diferentes empresas del país.

MARCO TEÓRICO Se considera instalación de Alta tensión eléctrica

Aquella que genere, transporte, transforme, distribuya o utilice energía eléctrica con tensiones superiores a los siguientes límites:

Los niveles de voltaje en el Ecuador son:

ALTA TENSIÓN 69K-500 Kv MEDIA TENSIÓN 1KV –69Kv BAJA TENSIÓN 120V-1 Kv

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

Figura 1: Niveles de voltaje en el Ecuador

ALTA TENSIÓN Se considera instalación de alta tensión eléctrica es aquella que genere, transporte, transforme, distribuya o utilice energía eléctrica con tensiones superiores a los siguientes límites

NIVELES DE VOLTAJE EXISTENTES EN EL PAÍS Baja tensión 

Todas las empresas distribuidoras establecen dichos valores de Bajo Voltaje en el punto de entrega. TIPO Monofásico

B.V

[V]

110 120

Monofásico

220

tres hilos

230

Trifásico

440 460 480

Tabla 1. Nivel de voltaje (Baja tensión) Fuente: Agencia de Regulación y Control de Electricidad

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI Media tensión TIPO

EMPRESA

distribuidora

E.E.SUR

distribuidora

E.E. Riobamba

M.V [Kv] 13,8 22 13,8 4,16 22,8

distribuidora

13,8

E.E. Quito

6,3 distribuidora

E.E. Norte

distribuidora

E.E. Galápagos

distribuidora

E.E. Cotopaxi

13,8 13,8 13,2 13,8 22

distribuidora

13,8

E.E. Centro Sur

6,3 distribuidora

E.E. Azogues

22

distribuidora

E.E. Ambato

13,8

Tabla 2. Media tensión/Empresas Eléctricas Ecuatorianas Fuente: Agencia de Regulación y Control de Electricidad

TIPO

EMPRESA

M.V [Kv]

distribuidora

CNEL-Sucumbíos

13,8

distribuidora

CNEL-Sto. Domingo

34,5 13,8

distribuidora

CNEL-Sta. Elena

13,8 13,2

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI distribuidora

CNEL-Milagro

13,8

distribuidora

CNEL-Manabí

13,8

distribuidora

CNEL-Los Ríos

13,8

distribuidora

CNEL-Guayas Los Ríos

13,8

distribuidora

CNEL-Guayaquil

13,8

distribuidora

CNEL-Esmeraldas

13,8 13,2

distribuidora

13,8

CNEL-El Oro

13,2 distribuidora

13,8

CNEL-Bolívar Tabla 3. Media tensión/CNEL

Fuente: Agencia de Regulación y Control de Electricidad M.V

TIPO

EMPRESA

TIPO DE LINEA

Generadora

Wildtecsa

T

13,8

Autogeneradora

Vicunha

S

13,2

Autogeneradora

S

22

UCEM

S

69

Autogeneradora

Sipec

T

34,5

Generadora

Sansau

T

13,8

Autogeneradora

San Carlos

S

69

Autogeneradora

Repsol

S

34,5

Autogeneradora

Petroamazonas

S

69

S

13,8

Generadora

Hidrovictoria

T

22,8

Generadora

Hidrotambo

S

69

Generadora

Hidrosigchos

T

13,8

Generadora

Hidrosibimbe

T

69

[Kv]

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI Autogeneradora

Hidroimbabura

S

13,2

Autogeneradora

Hidroabanico

S

69

Generadora

Generoca

T

69

Autogeneradora

Enermax

T

69

Generadora

Electroquil

S

69

Generadora

Elecaustro

T

69

Autogeneradora

S

46

Ecoluz

S

22

Autogeneradora

Ecoelectric

S

69

Autogeneradora

Coazucar

S

69

Distribuidora

E.E. Sur

S

69

Distribuidora

E.E. Riobamba

S

69

Distribuidora

E.E. Quito

S

46

Distribuidora

S

69

E.E. Norte

S

34,5

Distribuidora

E.E. Galápagos

T

34,5

Distribuidora

S

69

E.E. Cotopaxi

S

22

Distribuidora

E.E. Centro Sur

S

69

Distribuidora

E.E. Azogues

S

69

Distribuidora

E.E. Ambato

S

69

Distribuidora

CNEL-Sucumbíos

S

69

Distribuidora

CNEL-Sto. Domingo

S

69

Distribuidora

CNEL-Sta. Elena

S

69

Distribuidora

CNEL-Milagro

S

69

Distribuidora

CNEL-Manabí

S

69

Distribuidora

CNEL-Los Ríos

S

69

Distribuidora

CNEL-Guayas Los

S

69

Ríos

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI Distribuidora

CNEL-Guayaquil

S

69

Distribuidora

CNEL-Esmeraldas

S

69

Distribuidora

CNEL-El Oro

S

69

Distribuidora

CNEL-Bolívar

S

69

Generadora

CELEC-Hidroazogues

S

69

Generadora

CELEC-Gensur

S

69

Generadora

CELEC-Electroguayas

S

69

Autogeneradora

Agip

T

34,5

Tabla 4. Media tensión/Generadoras,Autogeneradoras y Distribuidoras Fuente: Agencia de Regulación y Control de Electricidad Alta tensión A.V

TIPO

EMPRESA

TIPO DE LINEA

Generadora

Termoguayas

T

230

Generadora

Intervisa Trade

S

138

Autogeneradora

Hidrosanbartolo

T

230

Generadora

EPMAPS

T

138

Generadora

Electroquil

T

138

Generadora

Ecuagesa

T

138

Distribuidora

E.E. Quito

S

138

T

500

T

230

T

138

Transmisora

CELEC-Transelectric

[KV]

Generadora

CELEC-Termogas Machala

T

138

Generadora

CELEC-Hidropaute

T

230

Generadora

CELEC-Electroguayas

T

138

Tabla 5. Alta tensión/Generadoras y Transmisora Fuente: Agencia de Regulación y Control de Electricidad

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI SISTEMA DE GENERACIÓN La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la producida por el viento, o de un ciclo termodinámico.

Figura 2: Estructura de generación, transmisión y distribución de energía. Según(Torres, 2013), en su obra EXPANSIÓN DE LA GENERACIÓN expresa que “La generación de energía eléctrica eficiente es el pilar fundamental para cumplir con el objetivo de suministrar electricidad a todo el Ecuador y abastecer adecuadamente sus necesidades de demanda, cumpliendo con criterios de calidad y seguridad”. (p. 117)

Desequilibrio Oferta-Demanda

El desequilibrio entre la oferta y la demanda de energía es una situación no deseable que trae como consecuencias, posibles desabastecimientos, apagones y afectaciones a la economía del país. Ante probables desabastecimientos temporales, la solución puede tener una respuesta en períodos de horas en función de la disponibilidad de reservas en el parque generador que permitan suplir dicho déficit instantáneo. Aquellos desabastecimientos con características críticas, como: escenarios de estiaje, déficit en combustibles, o falta de recursos de generación, tardarán en ser solventados en semanas o en meses.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI El resolver los problemas de tipo estructural puede demandar años, requiriendo para ello reformas profundas en la reglamentación del sector eléctrico.

Demanda

Se consideran varios escenarios de crecimiento, denominados hipótesis, de los cuales el que incorpora la proyección estadística de la demanda sirve de punto de partida para la configuración de los demás escenarios, en función de la inclusión de cargas adicionales como: desarrollo industrial, transporte eléctrico, Refinería del Pacífico, industria petroquímica, sustitución de gas licuado de petróleo, GLP, por electricidad para cocción, e integración del sistema eléctrico petrolero al S.N.I.

El cambio en la matriz productiva, la sustitución de GLP por electricidad en cocción, el plan de eficiencia energética que establece el cambio a luminarias eficientes, refrigeradoras, aires acondicionados y calefones, establecen escenarios de crecimiento menor, medio y mayor para cada hipótesis, cuyo detalle se presenta en el Volumen II.- Estudio y Gestión de la Demanda.

Seguridad en el abastecimiento de la demanda

Figura 3: Infraestructura existente en generación termoeléctrica a diciembre 2012 Fuente: Torres, P. A. (2013). Expansión de la generación

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI SISTEMA TRANSMISIÓN El Sistema Nacional de Transmisión –SNT- se encuentra conformado por un anillo a 230 kV, con líneas de doble circuito que unen las subestaciones de Paute, Milagro, Pascuales (Guayaquil), Quevedo, Sto. Domingo, Sta. Rosa (Quito), Totoras (Ambato) y Riobamba. Vincula fundamentalmente el principal centro de generación del país (Paute), con los dos grandes centros de consumo: Guayaquil y Quito. Según(Jarrín, 2013) en su obra EXPANSIÓN DE LA TRANSMISIÓN expresa que” La red de transporte es la columna vertebral de todo sistema eléctrico, es un elemento clave en el equilibrio dinámico entre la producción y el consumo, razón por la que generalmente requiere de una topología mallada, permitiendo que todas las centrales de generación se encuentren aportando al sistema eléctrico en respaldo de las demás unidades, ante eventuales fallas y contingencias”. (p. 215)

Además de la relevancia en la confiabilidad del suministro, la red de transmisión adquiere un papel estratégico pues es el elemento facilitador de transacciones comerciales de energía tanto del mercado eléctrico local como internacional, creando así la posibilidad de mercados eléctricos regionales que permiten la optimización del uso de los recursos energéticos a nivel de la región.

El plan de expansión es elaborado con una visión integral de país, priorizando la atención de la demanda, cuya proyección incluye a más del crecimiento tendencial del consumo, la incorporación de importantes cargas al sistema, debidas al cambio de la matriz energética del país y la necesidad de interconectar el sector petrolero de la zona nor-oriental del país con el Sistema Nacional de Transmisión, SNT.

Descripción del sistema actual Las principales instalaciones del SNT se muestran en el mapa geográfico de la figura No. 3.1, las cuales se han agrupado en cinco zonas operativas: Norte, Nororiental, Noroccidental, Sur y Suroccidental, de acuerdo al esquema organizacional del sistema de transmisión de la figura No. 6. La configuración topológica del sistema es la existente a diciembre 2012, sobre ella se realiza el diagnóstico de las condiciones operativas del SNT en función de su demanda y generación, actuales y futuras.

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Figura 4: Diagrama del sistema nacional de transmisión a diciembre 2012 Fuente: Jarrín, M. E. (2013). Expansión de la transmisión Líneas de transmisión Según(Jarrín, 2013) en su obra EXPANSIÓN DE LA TRANSMISIÓN menciona que ”A nivel de 230 kV existen 1.285 km de líneas en doble circuito y 556 km en simple circuito, gran parte de ellas formando un anillo entre las subestaciones Molino, Zhoray, Milagro, Dos Cerritos, Pascuales (Guayaquil),

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI Quevedo, Santo Domingo, Santa Rosa (Quito), Totoras (Ambato) y Riobamba, vinculando de forma directa a los principales centros de generación con los grandes centros de consumo del país”. (p. 213)

A nivel de 138 kV se cuenta con 625 km de líneas en doble circuito y 1.093 km en simple circuito, que fundamentalmente parten de manera radial desde el anillo de 230 kV. Como parte de las instalaciones en operación del SNT existen además, a nivel de 230 kV.

Líneas de interconexión internacionales Con Colombia Dos líneas de transmisión doble circuito de 212 km de longitud cada una, que enlazan las subestaciones Pomasqui en el lado ecuatoriano con Jamondino en el lado colombiano y que permiten la transferencia de hasta 500 MW. Con Perú Una línea de transmisión de 107 km de longitud, que conecta a las subestaciones Machala en el lado ecuatoriano con Zorritos en el lado peruano y que permite la transferencia de hasta 100 MW. Subestaciones En cuanto a capacidad de transformación y equipamiento de maniobra, en el sistema de transmisión se cuenta con 39 subestaciones, distribuidas de la siguiente manera: 

15 subestaciones de transformación de relación 230/138/69 kV.



20 subestaciones de transformación de relación 138/69 kV.



2 subestaciones de transformación móviles, una de relación 138/69 kV y otra de relación 69/13,8 kV.



2 subestaciones de seccionamiento, una a 230 kV y otra a 138 kV.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI La configuración de barras predominante en las subestaciones de 230 kV es la de doble barra principal y a nivel de 138 kV y 69 kV la de barra principal y transferencia; con equipamiento, en su mayoría, de tipo convencional y algunas instalaciones con equipo compacto en SF6. La capacidad máxima instalada en los transformadores de las subestaciones del SNT es del orden de los 8.521 Voltajes en el Sistema de transmisión

Según las regulaciones del CONELEC, es responsabilidad del transmisor mantener los voltajes nominales en las barras de entrega, con variaciones no mayores de 5% para 230 y 138 kV; y, de 3% para 69, 46 y 34,5 kV.

De los registros de operación proporcionados por el CENACE y Transelectric, se advierte que es en el período lluvioso, en las horas de máxima demanda, cuando se presentan los más bajos voltajes en algunas subestaciones del sistema. Esto se debe a que en esta época, el sistema de transmisión se encuentra más cargado, ya que la central hidroeléctrica Paute produce mayor potencia y energía, que se transporta a los centros de consumo y las centrales térmicas ubicadas junto a ellos, generan en menor proporción.

Se han registrado varios períodos con voltajes menores o iguales al 95 % del nominal en las barras de entrega a los sistemas de distribución, referidos a niveles de 34,5, 46 y 69 kV. Esta condición desfavorable para la calidad del suministro, es el resultado de las limitaciones técnicas en las cuales ha operado el SNT.

Proyectos de expansión de transmisión La necesidad no sólo de solucionar los problemas operativos detectados en el diagnóstico sino también de integrar al S.N.I. la producción de los grandes proyectos de generación hidroeléctrica en construcción, especialmente Sopladora (487 MW) y Coca Codo Sinclair (1.500 MW), previstos para los años 2015 y 2016, respectivamente (estos proyectos permitirán desplazar generación térmica, principalmente la existente en la ciudad de Guayaquil), requiere de un sistema de transmisión de capacidad suficiente para evacuar la energía de dichos proyectos.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI El Plan de Expansión de Transmisión 2013 -2022 determina la necesidad de ejecutar varios proyectos, que se resumen en: 

La implementación de 2.065 km de líneas de transmisión de simple y doble circuito.



La instalación de 7.645 MVA de transformación adicionales.



La incorporación de 390 MVAR de compensación capacitiva.



La incorporación de 195 MVAR de compensación inductiva.

De los resultados del análisis del Plan de Expansión de Transmisión 2013 - 2022, se tiene que entre los años 2019 y 2022 no se necesitarán de obras de transmisión adicionales en el S.N.I.

Figura 5: Mapa de las obras del sistema de transmisión Fuente: CONELEC. (2013). Plan Maestro de Electrificación

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Existen en el país 20 Empresas Eléctricas que se dedican a la distribución; 19 de las cuales están conformadas como Sociedades Anónimas, con participación casi exclusiva de accionistas del sector público; y, una, EMELEC Inc., que es de propiedad privada y actualmente está en proceso de valoración y trámite de licitación para concesión a una nueva empresa.

La actual normativa respecto a la expansión de los sistemas de distribución ha delegado esta responsabilidad a las empresas de distribución, las cuales para garantizar la provisión de energía deben planificar la ampliación y mejoramiento de todos los componentes de la cadena de distribución de energía; para este efecto anualmente elaboran planes (PMD, PLANREP y FERUM), mismos que son presentados al CONELEC, con el propósito de conseguir su aprobación, su priorización y su consecuente obtención de recursos, para además formar parte del Plan Maestro de Electrificación. (Orozco, 2013) “Los planes de expansión consideran etapas funcionales importantes de la cadena de distribución de energía, así como un componente para la evolución y mejora en la eficiencia de las empresas de distribución en el ámbito de la gestión administrativa, comercial, información, socio ambiental y sobre todo del talento humano.” Los planes de expansión permitirán a las distribuidoras cumplir con la normativa vigente en lo referente a los niveles de calidad de servicio hacia los consumidores, para lo cual adecuarán progresivamente sus instalaciones, organización, estructura y procedimientos técnicos y comerciales, a fin de llegar a los niveles establecidos considerando los siguientes aspectos: 

Aumento de la cobertura eléctrica;



Mejoramiento de la infraestructura eléctrica;



Reducción de pérdidas de energía; e,



Incremento de los niveles de calidad del servicio eléctrico.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

Figura 6: Empresas de distribución Fuente: Orozco, V. C. (2013). Expansión de la distribución.

Los problemas más críticos en la mayoría de las empresas de distribución son: 

Falta de información actualizada y confiable sobre las redes eléctricas, los usuarios que reciben energía de las mismas (usuarios registrados y no registrados) y sobre las curvas de demanda en cada elemento del sistema.



Excesivas pérdidas de potencia y energía eléctricas.



Ampliaciones sin la suficiente planificación y optimización técnico - económica.



Falta de cumplimiento con la disposición de escindir su generación.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI 

Características técnicas inadecuadas de equipos y redes.



Protecciones de sobre corriente y sobre voltaje sin coordinación.

Como consecuencia de lo anterior, se tienen altas pérdidas de energía, mínima confiabilidad de suministro a los clientes, voltajes bajos

y variables en muchos puntos del sistema,

sobredimensionamientos y en otros casos sobrecargas en conductores y transformadores.

Plan de Mejoramiento de los Sistemas de Distribución, PMD

Su objetivo es ampliar las redes de distribución con un enfoque en el mejoramiento de los índices de calidad de servicio eléctrico, y que en gran medida contribuyen al aumento de cobertura y la reducción de pérdidas de energía.

Si bien la Regulación de Calidad del Servicio Eléctrico de Distribución tiene varios indicadores para medir la calidad del servicio, en la actualidad se establecieron metas, considerando tres aspectos importantes: disminución en los errores en facturación (PEF), frecuencia media de interrupción por kVA instalado (FMIk) y tiempo medio por kVA instalado (TTIk).

Plan de Reducción de Pérdidas, PLANREP

Tiene como propósito reducir las pérdidas de energía en los sistemas de distribución a nivel de país, los proyectos a ejecutar se consideran de carácter estratégico y de alto impacto, ya que mediante los mismos se realizan acciones encaminadas a la reducción de las pérdidas comerciales y técnicas, para mejorar la eficiencia energética en el país. Considerando la reducción de las pérdidas de energía obtenida en los últimos años, se determinó que a diciembre de 2012 las pérdidas totales en los sistemas de distribución fueron del 13,63% a nivel nacional.

Considera reajustes en metas establecidas para el 2012, producto de un análisis conjunto con el MEER, en el cual se toma en cuenta el comportamiento en la gestión de cada distribuidora, las inversiones realizadas, las estimaciones de pérdidas en el PLANREP y las obras propuestas para el 2013, de manera que permitan alcanzar las metas planteadas.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI Plan de Energización Rural y Electrificación Urbano Marginal, FERUM

Se centra fundamentalmente en la dotación del servicio eléctrico a poblaciones que aún no cuentan con éste plan, el cual permite un desarrollo social, crecimiento económico de las áreas beneficiadas, y la mejora en la calidad de vida de la población.

Tomando como referencia las inversiones realizadas en los últimos años y el crecimiento demográfico y con los criterios que se aprecian con mayor detalle en el volumen del estudio y gestión de la demanda, se proyecta alcanzar en los próximos años los niveles de cobertura.

Sistema Integrado para la Gestión de la Distribución Eléctrica, SIGDE

Adicionalmente, dada la necesidad de mejorar la gestión de las empresas de distribución en mayo de 2009, el MEER y las empresas eléctricas de distribución suscribieron el “Convenio de Cooperación Interinstitucional para el Fortalecimiento del Sector de la Distribución Eléctrica”, mediante el cual se estableció el compromiso de las máximas autoridades del sector, a fin de mejorar integralmente la gestión de las empresas de distribución.

Figura 7: Relación del SIGDE con los planes de inversión Fuente: Orozco, V. C. (2013). Expansión de la distribución.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CONCLUSIONES: 

La generación de energía eléctrica eficiente es el pilar fundamental para cumplir con el objetivo de suministrar electricidad a todo el Ecuador y abastecer adecuadamente sus necesidades de demanda, cumpliendo con criterios de calidad y seguridad.



Los niveles de voltaje existentes en el país se encuentran bajo las normas del CONELEC que es el ente regulador de la energía eléctrica en el Ecuador quienes controlan su normal funcionamiento Los niveles de voltaje son: Alto voltaje (de 69Kv a 230Kv) Medio voltaje (de 1000v a 69000v) Bajo voltaje (de 120v a 1000v).



Cada central eléctrica tiene sus distintas formas de general la energía, como energía mecánica, energía solar, eólica todas estas tiene el mismo objetivo entregar potencia al sistema nacional interconectado. Las centrales eléctricas también dependen de sus subestaciones tanto como de paso y derivación.

RECOMENDACIONES: Es importante conocer los niveles de voltaje existentes en el país para así comprender el sistema eléctrico de potencia, interpretar los diferentes valores de generación de las hidroeléctricas existentes, tener en cuenta que se maniobran elevados voltajes y conocer sus respectivas normas al momento de dar mantenimiento a estos. BIBLIOGRAFÍA [1] CONELEC. (2013). Perspectiva y expansió del sistema eléctrico ecuatoriano. Quito: ENERESERCH Cía. Ltda. [2] CONELEC. (2013). Plan Maestro de Electrificación. Quito: Grafikos Creative Publicidad Cía. Ltda. [3] Jarrín, M. E. (2013). EXPANSIÓN DE LA TRANSMISIÓN. Quito: Advantlogic Ecuador S.A. [4] Orozco, V. C. (2013). EXPANSIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN. Quito: Advantlogic Ecuador S.A. [5] Torres, P. A. (2013). EXPANSIÓN DE LA GENERACIÓN. Quito: Advantlogic Ecuador S.A.