• Author / Uploaded
• Ramiro Vasquez

• Categories
• Red eléctrica
• Transformador
• Sistema de información geográfica
• Electricidad
• Microsoft Excel

Citation preview

EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE ADECUACION DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE EMELNORTE, DIMENSIONAMIENTO DE TRANSFORMADORES Y MÉTODO DE CÁLCULO DE CAÍDAS DE VOLTAJE EN REDES SECUNDARIAS DE DISTRIBUCIÓN

1.- ANTECEDENTES. El Sistema de Distribución de Emelnorte ha sufrido un gran incremento dentro de su área de concesión, teniendo un aumento acelerado de las redes eléctricas así como un incremento significativo de sus abonados, este comportamiento conlleva a una serie de afectaciones en nuestro sistema eléctrico ya sean en el corto o largo plazo. La Empresa Eléctrica Regional Norte tiene como finalidad mejorar la calidad de servicio; con el objetivo de cumplir con las metas planteadas, se requiere realizar cambios en las etapas de diseño y configuración de sus redes eléctricas, definiendo nuevos lineamientos en el dimensionamiento de los conductores y transformadores de distribución. La estandarización de conductores está enfocada en dos aspectos: Realizar una adecuada coordinación de protecciones, logrando una mayor selectividad de las desconexiones ante fallas, reduciendo así la frecuencia como el tiempo de interrupción; el segundo aspecto se enfoca en reducir las caídas de voltajes y pérdidas presentes a lo largo de los alimentadores, logrando mejorar la calidad de energía eléctrica brindada a los abonados. Debido a la implementación del Plan Nacional de Cocción eficiente y calentamiento de agua con electricidad, en sustitución del gas licuado de petróleo (GLP) en el sector residencial, la demanda máxima en este sector sufre un incremento, además se observa que en muchos casos se tiene un alto porcentaje de pérdidas en vacío de los transformadores de distribución debido al sobredimensionamiento. Por lo indicado, personal técnico de EMELNORTE , delegados técnicos de las diferentes empresas eléctricas del país y el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, mantuvieron reuniones mediante videoconferencia los días 22 de marzo de 2016, 7 de abril de 2016, 4 de Agosto de 2016 y 1 de Septiembre de 2016, en las que se estableció el cálculo del consumo promedio de los clientes residenciales y estratificación por rango de consumo. Se determinó la zonificación de los estratos en el sistema GIS, se obtuvo el procedimiento para el cálculo de la demanda de diseño de los transformadores de distribución y se revisó el método de cálculo de caídas de voltaje en redes secundarias de distribución. Una vez presentados los resultados obtenidos por parte de EMELNORTE, los mismos fueron aprobados por la Planificación de la Distribución del MEER.

1

2.- OBJETIVOS   

Normalizar el calibre de conductor para las redes de distribución de medio voltaje. Establecer la metodología de cálculo para el dimensionamiento de los transformadores de distribución, con carga residencial e incidencia de las cocinas de inducción y calentamiento de agua. Determinar el procedimiento de cálculo para las caídas de voltaje en redes secundarias de distribución.

3.- NORMALIZACIÓN DE CONDUCTORES DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE MEDIO VOLTAJE. La Dirección de Planificación desarrolló los estudios de protecciones, habiéndose identificado la necesidad de realizar cambios en los calibres de conductores a nivel de 13,8 kV, que permitan una apropiada coordinación de protecciones y reducir los inconvenientes que se presentan en las redes de distribución, como son las caídas de voltaje, pérdidas, e indicadores de interrupción; por tal razón y considerando que este tema fue analizado al interior de la empresa, habiéndose identificado una serie de alternativas, luego de lo cual se concluyó en forma consensuada la configuración más adecuada. Considerando lo indicado, a partir de la presente fecha, para proyectos de nuevas instalaciones y readecuación de redes existentes, se considerará la siguiente configuración, en cuanto a conductores: Troncal principal y derivación primaria: conductor ACSR 3/0. Derivación secundaria: conductor ACSR 2/0. Derivación terciaria y posteriores: conductor ACSR 1/0

4.-METODOLOGÍA DE CÁLCULO DE LA DEMANDA DE DISEÑO EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN, EN CASO DE NO CONOCER LOS CONSUMOS DE LOS CLIENTES. 4.1.-ESTRATOS DE CONSUMO Los clientes residenciales del área de concesión de EMELNORTE estarán clasificados en 5 estratos de consumo como se muestra en la tabla 1. Tabla 1: Clasificación de Estratos de Consumo

ESTRATOS DE CONSUMO Categoría por estrato de consumo

kWh/mes(sin considerar la influencia de las cocinas)

E D C B A

0-100 101-150 151-250 251-500 >500

2

4.2.- ZONIFICACIÓN DE ESTRATOS DE CONSUMO.



 

 



La zonificación de estratos de consumo en el sistema GIS está disponible en la dirección http://192.168.100.33/intranet/, en la pestaña PLANIFICACIONSISTEMA DE ARCHIVOS-GIS-GEODATABASE GIS (ARCGIS)-2016, con la base correspondiente al mes actual del presente año, la cual se irá actualizando. Para los proyectos nuevos, para definir el estrato de consumo se utilizará la zonificación del ArcGis. La zonificación es referencial, en casos particulares en los que el diseñador o contratista considere que el proyecto a implementar sea de un estrato diferente al identificado en el ArcGis, este tendrá que sustentarlo en la memoria técnica. El sustento para abonados que registren datos históricos en sus planillas se lo realizará mediante el promedio de sus consumos de planillas anteriores. El sustento para abonados que no registren datos históricos se lo realizará mediante el cálculo estimado del consumo de energía en base al procedimiento indicado en la hoja de Excel "menú energético.xls". El cálculo del consumo debe ser individual y para determinar el dimensionamiento del transformador se utilizará el promedio de los consumos individuales asociados al proyecto.

4.3.- DEMANDA DE DISEÑO EN TRANSFORMADORES Una vez identificado el estrato de consumo, se procederá al cálculo de la Demanda de Diseño del transformador mediante la ecuación 1: 𝐷𝑀𝐷+𝐷𝐴𝑃+𝐷𝑃𝑇 )+ 𝐹𝑝

𝐷𝐷 = (

𝐶𝑒

(1)

En donde: DD= Demanda de Diseño DMD= Demanda Máxima Diversificada, incluida la demanda de las cocinas de inducción. DAP= Demanda de Alumbrado Público. DPT= Demanda de Pérdidas Técnicas = 3,6%DMD Fp= Factor de Potencia Ce= Demanda Máxima Diversificada de Cargas Especiales, en caso de existir (única y exclusivamente si afectan en período de máxima demanda)

La Demanda Máxima Diversificada total se obtendrá de la tabla 2.

3

Tabla 2: Demanda Máxima Diversificada incluida la demanda de cocinas de inducción

Demanda Máxima Diversificada incluido cocinas de inducción Estrato A Estrato B Estrato C Estrato D Estrato E # Usuarios DMD (kW) # Usuarios DMD (kW) # Usuarios DMD (kW) # Usuarios DMD (kW) # Usuarios DMD (kW) 1 13,81560775 1 10,0758515 1 6,14034943 1 4,0508569 1 3,3249226 2 17,96029007 2 13,098607 2 7,98245426 2 5,26611397 2 4,32239938 3 22,79575278 3 16,625155 3 10,1315766 3 6,68391389 3 5,4861223 4 27,63121549 4 20,1517031 4 12,2806989 4 8,1017138 4 6,64984521 5 29,78306985 5 21,7210705 5 13,2370909 5 8,7326563 5 7,16771958 6 33,52639434 6 24,451112 6 14,9008122 6 9,83023175 6 8,06860389 7 36,986554 7 26,9746387 7 16,4386808 7 10,8447808 7 8,90134055 8 40,24898689 8 29,3539614 8 17,8886697 8 11,8013546 8 9,68649145 9 43,37139282 9 31,6311611 9 19,2764236 9 12,7168713 9 10,4379429 10 46,39303563 10 33,8348734 10 20,6193933 10 13,6028434 10 11,1651442 11 49,34095952 11 35,9848218 11 21,9295986 11 14,4672004 11 11,874604 12 52,23406343 12 38,0947894 12 23,2154392 12 15,3154838 12 12,5708707 13 55,08575954 13 40,174558 13 24,4828761 13 16,151626 13 13,2571719 14 57,90571514 14 42,2311779 14 25,7362059 14 16,9784616 14 13,9358344 15 60,70100462 15 44,2698086 15 26,9785728 15 17,7980649 15 14,6085606 16 63,47688043 16 46,2942807 16 28,2123113 16 18,611976 16 15,2766146 17 66,23729605 17 48,3074775 17 29,4391786 17 19,4213539 17 15,9409479 18 68,98526574 18 50,3115975 18 30,6605142 18 20,2270827 18 16,6022859 19 71,72311542 19 52,3083368 19 31,877352 19 21,0298441 19 17,2611884 20 74,45266005 20 54,2990191 20 33,0904986 20 21,8301704 20 17,9180921 21 77,17533074 21 56,2846882 21 34,3005901 21 22,6284813 21 18,5733416 22 79,89226693 22 58,2661751 22 35,5081329 22 23,4251107 22 19,2272109 23 82,60438407 23 60,2441474 23 36,7135339 23 24,2203271 23 19,8799205 24 85,31242389 24 62,2191461 24 37,9171227 24 25,0143481 24 20,5316488 25 88,01699209 25 64,1916129 25 39,1191685 25 25,8073511 25 21,1825416 26 90,71858696 26 66,1619113 26 40,3198929 26 26,5994823 26 21,8327189 27 93,41762125 27 68,1303421 27 41,5194791 27 27,3908628 27 22,4822799 28 96,11443903 28 70,0971565 28 42,7180803 28 28,1815933 28 23,1313075 29 98,80932891 29 72,0625648 29 43,9158246 29 28,9717586 29 23,7798711 30 101,5025343 30 74,0267446 30 45,1128203 30 29,7614299 30 24,4280293 31 104,1942617 31 75,9898465 31 46,309159 31 30,5506679 31 25,0758318 32 106,884687 32 77,9519987 32 47,504919 32 31,3395241 32 25,7233209 33 109,5739609 33 79,9133113 33 48,7001673 33 32,1280427 33 26,370533 34 112,262213 34 81,8738786 34 49,8949614 34 32,9162617 34 27,0174991 35 114,9495552 35 83,8337823 35 51,0893512 35 33,7042139 35 27,6642462 36 117,6360848 36 85,7930933 36 52,2833798 36 34,4919279 36 28,3107978 37 120,3218861 37 87,7518733 37 53,4770847 37 35,2794283 37 28,9571741 38 123,0070332 38 89,7101761 38 54,6704988 38 36,0667369 38 29,603393 39 125,6915908 39 91,668049 39 55,8636509 39 36,8538726 39 30,2494699 40 128,3756158 40 93,6255335 40 57,0565663 40 37,6408522 40 30,8954188 41 131,0591587 41 95,5826663 41 58,2492675 41 38,4276904 41 31,5412515 42 133,7422639 42 97,5394799 42 59,4417741 42 39,2144003 42 32,186979 43 136,4249708 43 99,4960031 43 60,6341037 43 40,0009934 43 32,8326106 44 139,1073148 44 101,452262 44 61,8262719 44 40,7874801 44 33,4781548 45 141,7893271 45 103,408278 45 63,0182928 45 41,5738696 45 34,1236193 46 144,4710358 46 105,364073 46 64,2101787 46 42,36017 46 34,7690106 47 147,1524661 47 107,319665 47 65,4019409 47 43,1463888 47 35,414335

4

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

149,8336407 152,5145798 155,195302 157,8758238 160,5561603 163,2363251 165,9163308 168,5961887 171,2759091 173,9555015 176,6349746 179,3143363 181,9935939 184,6727541 187,351823 190,0308065 192,7097097 195,3885375 198,0672944 200,7459846 203,4246119 206,1031799 208,7816921 211,4601514 214,1385607 216,8169229 219,4952403 222,1735154 224,8517504 227,5299472 230,2081079 232,8862343 235,564328 238,2423906 240,9204237 243,5984286 246,2764067 248,9543593 251,6322874 254,3101923 256,9880749 259,6659362 262,3437772 265,0215989 267,6994019 270,3771871 273,0549553 275,7327071 278,4104432 281,0881644 283,7658711 286,443564 289,1212436

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

109,275071 111,230305 113,185381 115,14031 117,095105 119,049774 121,004327 122,958772 124,913117 126,867369 128,821534 130,775617 132,729625 134,683561 136,637431 138,591239 140,544988 142,498682 144,452324 146,405918 148,359466 150,312971 152,266435 154,21986 156,173249 158,126603 160,079925 162,033216 163,986478 165,939712 167,892919 169,846102 171,799261 173,752397 175,705511 177,658605 179,61168 181,564735 183,517773 185,470794 187,423799 189,376788 191,329763 193,282723 195,23567 197,188603 199,141525 201,094434 203,047332 205,000219 206,953095 208,905962 210,858818

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

66,5935895 67,7851334 68,9765808 70,1679392 71,3592153 72,5504151 73,7415441 74,9326074 76,1236097 77,314555 78,5054473 79,6962901 80,8870867 82,0778399 83,2685526 84,4592273 85,6498663 86,8404718 88,0310458 89,2215902 90,4121066 91,6025967 92,7930619 93,9835036 95,1739232 96,3643217 97,5547004 98,7450603 99,9354023 101,125727 102,316036 103,50633 104,696609 105,886875 107,077127 108,267367 109,457595 110,647811 111,838017 113,028212 114,218398 115,408574 116,598741 117,788899 118,979049 120,169191 121,359326 122,549453 123,739573 124,929687 126,119794 127,309895 128,49999

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

43,9325326 44,7186074 45,5046185 46,2905709 47,076469 47,8623168 48,6481179 49,4338756 50,219593 51,005273 51,7909179 52,5765301 53,3621119 54,147665 54,9331915 55,7186928 56,5041706 57,2896264 58,0750613 58,8604767 59,6458736 60,4312531 61,2166163 62,001964 62,787297 63,5726162 64,3579223 65,1432159 65,9284978 66,7137685 67,4990286 68,2842787 69,0695192 69,8547505 70,6399732 71,4251877 72,2103943 72,9955933 73,7807853 74,5659704 75,3511489 76,1363213 76,9214877 77,7066484 78,4918036 79,2769536 80,0620986 80,8472389 81,6323745 82,4175057 83,2026328 83,9877557 84,7728748

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

36,0595978 36,704804 37,3499579 37,9950636 38,6401247 39,2851445 39,930126 40,575072 41,2199848 41,8648669 42,5097202 43,1545467 43,7993482 44,4441262 45,0888823 45,7336178 46,3783339 47,023032 47,6677129 48,3123778 48,9570276 49,6016631 50,2462852 50,8908946 51,5354919 52,1800778 52,8246531 53,4692181 54,1137734 54,7583196 55,4028571 56,0473863 56,6919077 57,3364215 57,9809283 58,6254283 59,2699219 59,9144092 60,5588907 61,2033667 61,8478372 62,4923027 63,1367632 63,7812191 64,4256705 65,0701176 65,7145606 66,3589997 67,003435 67,6478667 68,2922949 68,9367198 69,5811415

5

5.-METODOLOGÍA DE CÁLCULO DE LA DEMANDA DE DISEÑO EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN, EN EL CASO DE CONOCER EL CONSUMO DE LOS CLIENTES. En el caso de conocer el consumo de los usuarios ligados al transformador, se deberá obtener la Demanda de Diseño siguiendo los siguientes pasos. -

El consumo promedio anual de los abonados se los obtendrá buscando el código de cuenta del cliente, obtenido del ArcGIS en el archivo Consumo promedio anual.xlsx

-

En caso de que no exista el código se deberá asociar el valor máximo correspondiente al estrato de consumo.

-

A estos valores se deberá sumar un incremento en kWh debido a la implementación de las cocinas de inducción como se indica en la tabla 3. Tabla 3: Incremento en kWh por el uso de cocina de inducción

Consumo (kWh) Incremento por uso de cocina de inducción(kWh) 0-150 100 151-250 150 251-500 200 >500 0 - Una vez conocidos todos los valores se deberá promediar en cada poste los consumos de los clientes. - Con estos valores promedios se obtendrá la demanda individual en cada poste aplicando la ecuación 2: 𝐷𝑀𝑐𝑜𝑖𝑛 𝐷𝑖𝑛𝑑 = 𝐹𝑐 (2) Donde: Dind= Demanda Individual (kW) DMcoin=Demanda Máxima Coincidente(kW) Fc= Factor de Coincidencia

Si se tiene de 5 usuarios en adelante en el poste se utilizará la siguiente expresión para obtener el Factor de Coincidencia: 𝐹𝑐 = 𝑒 −0,7243 ∗ 𝑛−0,128443 + 0,037

(3)

Donde: n= Número de usuarios. -

La DMcoin en caso de existir 5 usuarios en adelante en el poste se obtendrá aplicando la siguiente expresión: 𝐷𝑀𝑐𝑜𝑖𝑛 = (𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝐴) ∗ (𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝐵)

(4)

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝐴 = 𝑛 ∗ (1 − 0,4𝑛 + 0,4 ∗ (𝑛2 + 40)0,5 ) 𝑘𝑊ℎ

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝐵 = 0,005925 ∗ ( 𝑚𝑒𝑠 )0,885

(5)

(6)

6

Donde: n= Número de usuarios En caso de tener menos de 5 usuarios en el poste la Dind para 1 usuario se la obtendrá aplicando la ecuación 7:

𝐷𝑖𝑛𝑑(1 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜) =

𝐷𝑀𝑐𝑜𝑖𝑛(5 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠) 𝐹𝑐(5 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠)

5

(7)

La Demanda Máxima Coincidente de 1 a 4 usuarios se la obtendrá aplicando la ecuación 8: 𝐷𝑀𝑐𝑜𝑖𝑛(1−4 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠) = # 𝑈𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠(1−4) ∗ 𝐷𝑖𝑛𝑑(1 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜) ∗ 𝑓𝑐

(8)

Finalmente para obtener la demanda individual de 1 a 4 usuarios se aplicará la ecuación 9: 𝐷𝑖𝑛𝑑(1−4 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠) = # 𝑈𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠(1−4) ∗ 𝐷𝑖𝑛𝑑(1 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜)

(9)

La tabla 4 muestra el factor de coincidencia de 1 a 4 abonados: Tabla 4: Factor de coincidencia de 1 a 4 abonados.

# Usuarios 1 2 3 4

-

fc 1 0,65 0,55 0,5

Una vez obtenidas todas las demandas individuales se obtendrá la demanda máxima coincidente de todo el grupo de usuarios como indica la ecuación 10: 𝐷𝑀𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑓𝑐 ∗ ∑ 𝐷𝑖𝑛𝑑1 + 𝐷𝑖𝑛𝑑2 + 𝐷𝑖𝑛𝑑3 … … 𝐷𝑖𝑛𝑑𝑛

(10)

Donde: DMCtotal= Demanda Máxima Coincidente Total Por lo tanto la Demanda de Diseño se calculará aplicando la ecuación 11: 𝐷𝑀𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙+𝐷𝐴𝑃+𝐷𝑃𝑇 ) (11) 𝐹𝑝

𝐷𝐷 = (

7

6. METODOLOGÍA DE CÁLCULO DE CAÍDAS DE VOLTAJE EN REDES SECUNDARIAS DE DISTRIBUCIÓN. Para el cálculo de las caídas de voltaje en redes secundarias de distribución, se empleará la misma metodología que se venía aplicando hasta el momento con las siguientes consideraciones:

6.1. ELECTRIFICACIONES NUEVAS CONSIDERANDO LA ZONIFICACIÓN DE ESTRATOS La tabla 5 muestra los campos que deben llenarse para obtener las máximas caídas voltaje en una red secundaria de distribución: Tabla 5: Tabla para el cálculo de caídas de voltaje en redes secundarias de distribución.

Este formato es conocido por lo que se procederá a explicar los cambios que se realizaron. -

En la columna 4 anteriormente se designaba los kVA por tramo, de acuerdo a la Demanda Máxima Diversificada según el número de usuarios asignados a cada tramo, estos valores de demanda se vieron incrementados de manera muy considerable al incluir la demanda de las cocinas de inducción. Debido a esto, si se mantiene el antiguo formato, las caídas de voltaje se incrementan de manera muy significativa, lo que provocará sobredimensionamiento en los conductores, por lo que el cálculo no sería el correcto.

8

Para solucionar este inconveniente es necesario realizar una distribución de carga en el instante de máxima demanda, de acuerdo al siguiente procedimiento.

o

La DMD total será dividida para la sumatoria total del consumo en kWh: 𝐾=

o

𝐷𝑀𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (12) ∑ 𝑘𝑊ℎ

La Demanda Máxima Individual en cada poste en el momento de máxima demanda se obtendrá con la siguiente expresión: 𝐷𝑚á𝑥 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 = 𝐾 ∗ (𝑘𝑊ℎ𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠) )

(13)

Ejemplo 1:

Si se tiene un transformador monofásico con 9 abonados tipo C sin luminarias, como indica el gráfico, se determina que la DMD en kW es de 19,27 kW con un factor de potencia de 0,95 y sumado el 3,6% de pérdidas sería 21,02 kVA por lo que:

∑ 𝑘𝑊ℎ = 9 ∗ (250𝑘𝑊ℎ) ∑ 𝑘𝑊ℎ = 2250𝑘𝑊ℎ

Los ”250 kWh” es el límite máximo de consumo de un usuario tipo C. Este valor cambiará de acuerdo al estrato. En el caso de EMELNORTE el cuadro de estratos está definido en la Tabla 1.

𝐾=

𝐾=

𝐷𝑀𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∑ 𝑘𝑊ℎ

21,02 𝑘𝑉𝐴 = 0,00934222 𝑘𝑉𝐴/𝑘𝑊ℎ 2250 𝑘𝑊ℎ 9

En la tabla de cálculo para el tramo 0-1, donde se tienen 3 abonados aguas abajo tenemos: 𝐷𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 0−1) = 𝐾 ∗ (𝑘𝑊ℎ𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠) ) 0,00934222 𝑘𝑉𝐴 𝐷𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 0−1) = 3 ∗ ( ∗ 250𝑘𝑊ℎ) 𝑘𝑊ℎ 𝐷𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 0−1) = 7,01 𝑘𝑉𝐴 Se realiza el mismo procedimiento para todos los tramos. “En caso de existir luminarias en los postes estas demandas deberán ser tomadas en cuenta y sumarse para cada uno de los tramos.” Por ejemplo, si en el poste 1 y poste 2 existe una luminaria/poste de 100W, con un fp=0,95, la demanda de las luminarias en kVA en el tramo 0-1 sería: 𝑘𝑉𝐴𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜(0−1) =

(100 + 100) 𝑊 0,95

𝑘𝑉𝐴𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜(0−1) = 0,2105 𝑘𝑉𝐴

Esta demanda tendrá que ser sumada a la demanda máxima sin luminarias por tramo, por lo tanto la demanda máxima total en el tramo 0-1 sería: 𝐷𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 0−1) = (7,01 + 0,2105)𝑘𝑉𝐴 𝐷𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 0−1) = 7,2205 𝑘𝑉𝐴

De esta manera se llenarán todos los valores de la columna 4 y 5 de la tabla 6. Tabla 6: Tabla para el cálculo de caídas de voltaje en redes secundarias de distribución. DATOS TRAMO

Nro.

CIRCUITO Carga/usua Luminarias rio FASE

DESIG.

L(m)

CONSUM.

kVA/tramo

1

2

3

4

0-1 1-2

50 60

0-3

40

3-4

45

3 1 5 3

kVA/tramo Conf. de red 5

6

CONDUCTOR

COMPUTO

CALIBRE

FDV

CAIDA VOLTAJE (%)

AWG

kVA-m

kVA-m

PARCIAL

ACUMULADO

7

8

9

10

11

En la columna 10 normalmente se hace la relación de los kVA-m calculados del producto de la longitud del tramo y la carga con los kVA-m para el 1% de caída de voltaje. Para obtener un valor parcial de caídas de voltaje más aproximado a un flujo de carga simulado en el CYMDIST, el resultado por tramo de esta relación deberá ser multiplicado por un factor que depende de la distancia de cada tramo, de la configuración de la red y del calibre del conductor. A continuación se muestran los factores de aproximación para una red monofásica y trifásica.

10

Tabla 7: Factores de aproximación para red monofásica de bajo voltaje.

Factor de aproximación para red monofásica de bajo voltaje Tipo de conductor Factor ASC # 2 ASC # 1/0 ASC # 2/0 ASC # 3/0 ASC # 4/0 Tabla 8: Factores de aproximación para red trifásica de bajo voltaje.

Factor de aproximación para red Trifásica de bajo voltaje Tipo de conductor Factor ASC # 2 ASC # 1/0 ASC # 2/0 ASC # 3/0 ASC # 4/0

Donde: N = Distancia del tramo de red.

Así, para el circuito descrito en el ejemplo, la caída de voltaje parcial en el tramo (0-1) con un calibre de conductor 2 ASC sería: -kVA-m para el 1% de caída de voltaje kVA-m= 283 -kVA-m calculados con respecto a la distancia y la carga: kVA-m = N*kVA kVA-m= (50m*7,01 kVA)=350,35

Por tanto el porcentaje parcial de caída de voltaje en el tramo (0-1) sería: 350,01 ) (0,0000008𝑁 2 283

%(0-1)=(

+ 0,0002𝑁 + 0,8198)

350,01 ) (0,0000008(50)2 283

%(0-1)=(

+ 0,0002(50) + 0,8198)

%(0-1)=1,03%.

De esta manera según la distancia de cada tramo, el calibre de conductor y la configuración de la red se irán llenando los valores en la columna 10 de la tabla 6. Finalmente se tendría una caída de voltaje máxima de 2,29 % como muestra la tabla 9.

11

Tabla 9: Resultado de cálculo de máxima caída de voltaje aplicando el método recomendado. DATOS

CIRCUITO Carga/usuario

TRAMO

CONDUCTOR

COMPUTO

Luminarias

Nro.

FASE

CALIBRE

FDV

CAIDA VOLTAJE (%)

DESIG.

L(m)

CONSUM.

kVA/tramo

kVA/tramo

Conf. de red

AWG

kVA-m

kVA-m

PARCIAL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0-1

50

3

7,01

0,000

Monofásico

#2

283

350,3574536

1,03

1,03

1-2

60

1

2,34

0,000

Monofásico

#2

283

140,1429815

0,41

1,44

0-3

40

5

11,68

0,000

Monofásico

#2

283

467,1432715

1,37

1,37

3-4

45

3

7,01

0,000

Monofásico

#2

283

315,3217083

0,93

2,29

ACUMULADO

Sin tomar las consideraciones propuestas, es decir siguiendo el procedimiento anterior se obtendría: Tabla 10: Resultado de cálculo de máxima caída de voltaje aplicando el método anterior. DATOS TRAMO

CARGA TOTAL

CIRCUITO

Nro.

FASE

CALIBRE

CONDUCTOR FDV

COMPUTO CAIDA VOLTAJE (%)

DESIG.

L(m)

CONSUM.

kVA

No. Conduc.

AWG

kVA-m

kVA-m

PARCIAL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0-1

50

3

10,66

1F-3C

2

283

533,2408718

1,88

1,88

1-2

60

1

6,46

1F-3C

2

283

387,8115431

1,37

3,25

0-3

40

5

13,93

1F-3C

2

283

557,3511973

1,97

1,97

3-4

45

3

10,66

1F-3C

2

283

479,9167846

1,70

3,67

ACUMULADO

6.1.1 COMPARACIÓN DE RESULTADOS ENTRE LA SIMULACIÓN DEL CYMDIST Y EL MÉTODO PROPUESTO. Ejemplo 2. Si asumimos que el circuito del ejemplo descrito tiene una configuración trifásica, con 9 usuarios tipo C. A continuación se presenta una tabla comparativa entre un flujo de carga simulado en el CYME y el método propuesto con los diferentes tipos de conductores.

Tabla 11: Tabla comparativa entre una simulación de CYMDIST y el método propuesto.

Calibre CYME(% V max) Método propuesto(%V máx) ASC # 2 1,57 1,55 ASC # 1/0 1,08 1,06 ASC # 2/0 0,9 0,89 ASC # 3/0 0,77 0,74 ASC # 4/0 0,66 0,66

12

Ejemplo 3. Realizando cualquier tipo de configuración de red, los resultados siempre van a ser similares.

En el circuito que muestra la figura, se tienen 26 usuarios tipo C conectados a un transformador trifásico de 50 kVA, se realizaron los flujos en CYME y el cálculo con el método propuesto obteniendo los siguientes resultados: Tabla 12: Tabla comparativa entre una simulación de CYMDIST y el método propuesto.

Calibre CYME(% V max) Método propuesto(%V máx) ASC # 2 4,11 3,96 ASC # 1/0 2,8 2,73 ASC # 2/0 2,35 2,30 ASC # 3/0 1,99 1,91 ASC # 4/0 1,71 1,69

6.2. ELECTRIFICACIONES NUEVAS O REPOTENCIACIONES EN DONDE SE CONOCE EL CONSUMO DE LOS USUARIOS En caso de una repotenciación o electrificación nueva donde se conocen los valores de consumo por cliente se realiza el mismo cálculo mostrado en 6.1.

13

Ejemplo 4.

La figura muestra los consumos de todos los usuarios. La demanda de diseño para este conjunto de abonados es de 19,66 kW asumiendo que ningún abonado cuenta aún con una cocina de inducción, con un factor de potencia de 0,95 y asumiendo el 3,6% de pérdidas se tiene DMD=21,44 kVA. A los valores de consumo de cada usuario habrá que agregarle el consumo estimado por cocina de inducción en caso de que aún no haya adquirido el abonado según lo que indica la tabla 3. En el ejemplo 4 se asumió que ningún cliente contaba aún con una cocina de inducción por lo que habrá que agregarle los valores correspondientes a cada abonado.

∑ 𝑘𝑊ℎ = (220 + 310 + 330 + 400 + 210 + 360 + 500 + 370 + 190)𝑘𝑊ℎ

∑ 𝑘𝑊ℎ = 2890𝑘𝑊ℎ

𝐾=

𝐾=

𝐷𝑀𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∑ 𝑘𝑊ℎ

21,44 𝑘𝑉𝐴 = 0,00742 𝑘𝑉𝐴/𝑘𝑊ℎ 2890 𝑘𝑊ℎ

Con este valor se puede conocer los valores de demanda individual en el momento de máxima demanda, aplicando la ecuación 13:

𝐷 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 = 𝐾 ∗ (𝑘𝑊ℎ𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠) )

14

La siguiente tabla muestra los valores individuales de demanda. Tabla 13: Resultados de demanda individual por poste.

Poste #

Consumo Energía/poste Demanda individual Demanda por poste (kWh/mes/cliente) (kWh) kVA kVA

0 1 2 3

4

400 310 330 220 210 360 500

400

370

1060

2,97 2,30 2,45 1,63 1,56 2,67 3,71

640 220 570

4,75 1,63 4,23

7,86

2,74

190 Total

2,97

1,41

2890

2890

21,44

21,44

Con estos valores, se procede a realizar el cálculo de la caída de voltaje tomando en cuenta las demandas por tramo. Por ejemplo para el tramo(0-1) la potencia aparente en el momento de demanda máxima sería 6,38 kVA. Tabla 14: Resultado de cálculo de máxima caída de voltaje conociendo los consumos de los abonados. DATOS

CIRCUITO Carga/usuario

TRAMO

CONDUCTOR

COMPUTO

Luminarias

Nro.

FASE

CALIBRE

FDV

CAIDA VOLTAJE (%)

DESIG.

L(m)

CONSUM.

kVA/tramo

kVA/tramo

Conf. de red

AWG

kVA-m

kVA-m

PARCIAL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0-1

50

3

6,38

0,000

Monofásico

#2

283

318,9997013

0,94

0,94

1-2

60

1

1,63

0,000

Monofásico

#2

283

97,92548971

0,29

1,23

0-3

40

5

12,09

0,000

Monofásico

#2

283

483,6925704

1,42

1,42

3-4

45

3

7,86

0,000

Monofásico

#2

283

353,8671105

1,04

2,46

ACUMULADO

Para el circuito del ejemplo se procedió a realizar el flujo de carga en CYMDIST asumiendo que la configuración de red es trifásica. A continuación se presenta los valores comparativos entre la simulación y el método propuesto. Tabla 15: Tabla comparativa entre una simulación de CYMDIST y el método propuesto.

Calibre CYME(% V max) Método propuesto(%V máx) ASC # 2 1,66 1,64 ASC # 1/0 1,14 1,12 ASC # 2/0 0,96 0,95 ASC # 3/0 0,81 0,79 ASC # 4/0 0,7 0,70

Como se puede observar el índice de error entre una simulación de CYMDIST y el método propuesto es muy bajo. Nota: Todas las simulaciones de CYMDIST se las realizó considerando un factor de potencia de 0,95 así como en la tabla de cálculo. Todos los cálculos mencionados anteriormente se los puede revisar el la hoja de cálculo “ejemplo caídas de voltaje EMELNORTE.xls” 15