Análisis Técnico - SIGADE

DIDIS/SIGADE/AT [17] ANÁLISIS BANCOS DE CAPACITORES ALIM. 1424 10/09/2021

Análisis Técnico - SIGADE

Zona Solicitante: Z3

Dirección: DIDIS

Fecha de entrega: 10/09/2021

Estudio: [17] ANÁLISIS BANCOS DE CAPACITORES ALIM. 1424

Sector: Santa Isabel – Pucará – San Gerardo.

Análisis: - Flujos de potencia en demanda máxima.

Información: - Base de datos .dbf julio 2021. - Perfiles de carga 2021 - DSC. - CYME 8.0 Rev 12

1. ANTECEDENTES Durante el último año se ha observado que el alimentador 1424 ha incrementado paulatinamente su carga, de tal modo que a la fecha en hora de demanda máxima su demanda supera los 6MVA; también se puede evidenciar que los incrementos de carga contribuyen a las variaciones de caída de voltaje en los extremos del alimentador, los mismos que superan el límite regulado (±6%.) Adicionalmente el alimentador debido a la carga minera presente una alta inyección de reactivos, los mismos que han afectado al factor de potencia de la red, los cuales están por debajo del 92%.

Figura 1. Alimentador 1424

Zona minera en crecimiento (73 Km de la S/E)

Reguladores de tensión

La Zona minera representa más del 50% de la capacidad instalada y el 60% de la demanda.


Figura 2. Demanda en p.u. del Alim 1424

Figura 3. Comportamiento de la caída de tensión en función de la Demanda máxima y la tensión en

cabecera – Alim. 1424

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Hora

P [p.u.] Q [p.u.]

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

(14.00)

(12.00)

(10.00)

(8.00)

(6.00)

(4.00)

(2.00)

0.00

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6.00

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DV en barra de S/E en Dmax [%]

Dm

ax [

MV

A]

Máx

imo

FD

V [

%]

FDV_A FDV_B FDV_C FDV_sup FDV_inf Dmax


2. OBJETIVOS

2.1 General Mejorar los reactivos del sistema.

2.2 Específicos

- Nivel de tensión. - Pérdidas de potencia. - Factor de potencia.

3. SIMULACIONES

Las simulaciones consideran la demanda máxima registrada en estado normal del alimentador en el último año, en lo que respecta a la topología de la red se analiza con la red de la base de datos del SIG de julio del año en curso. Se analizan los siguientes casos:

1. Estado actual del sistema. 2. Repotenciación ramal principal. 3. Ubicación banco de capacitores.

3.1 Caso 1: Estado actual del sistema.

Se evalúa la topología en estado actual del alimentador, las condiciones del sistema se presentan a continuación. Tabla 1. Parámetros del sistema.

Alim

Parámetros 1424

Tipo Alim. Baja Densidad, carga predominante Industrial

Voltaje LL en Barra a Dmax. 22.46 kV

Demanda Máxima

5,490 kW

2,690 kVAR

Hora: 20:15

Cargabilidad: 56.3%

Indicador año móvil FMIK (ago20 – jul21) 5.13 (límite 9.5)

Indicador año móvil TTIK (ago20 – jul21) 11.29 (límite 16)


3.2 Caso 2: Repotenciación ramal principal.

Con el objeto de mejorar las condiciones de caída de tensión en la red, se simula el cambio de aproximadamente 7km de conductor del ramal principal por conductor 4/0 AWG y también a 266.8 MCM.

Figura 3. Ramal a repotenciar - Alim 1424

3.3 Caso 3: Ubicación de banco de capacitores.

Con el objeto de mejorar el factor de potencia del alimentador y reducir los reactivos en la red, se simula la instalación de dos juegos de capacitores conmutables trifásicos. La capacidad de cada juego de reguladores es de 400 kVAR/fase (1200 KVAR trifásico).

Ramal a Repotenciar

S/E14 Reguladores de tensión


Figura 4. Ubicación banco de capacitores – Alim 1424

Reguladores de tensión

Banco de Capacitores

S/E14


4. RESULTADOS A continuación, se presentan los resultados de las simulaciones realizadas:

Tabla 2. Demanda y corriente en cabecera

Caso Descripción análisis Tensión [kW] [kVAR] [kVA] [MVA] A B C N

1 Estado Actual 5,607.05 2,980.49 6,349.99 6.35 88.30 177.31 164.07 158.66 11.95

2.1 Repot. 7km cond. 4/0 5,628.25 3,010.64 6,382.88 6.38 88.18 178.15 165.05 159.44 11.85

2.2 Repot. 7km cond. 266.8 5,651.28 3,032.92 6,413.70 6.41 88.11 178.93 165.89 160.25 11.75

3 Ubicación capacitores 5,892.79 621.73 5,925.50 5.93 99.45 162.53 161.13 143.24 14.63

3.1 Repot. 7km cond. 4/0+Cap. 5,835.79 604.56 5,867.02 5.87 99.47 161.10 159.14 142.05 14.21

3.2 Repot. 7km cond. 266.8+Cap 5,793.14 588.83 5,822.98 5.82 99.49 159.99 157.78 141.06 14.01

1 Estado Actual 5,564.98 2,961.00 6,303.69 6.30 88.28 176.91 163.61 158.23 12.01

2.1 Repot. 7km cond. 4/0 5,585.70 2,991.05 6,336.12 6.34 88.16 177.80 164.49 159.03 11.97

2.2 Repot. 7km cond. 266.8 5,607.86 3,012.28 6,365.68 6.37 88.10 178.57 165.39 159.71 11.90


3.1 Repot. 7km cond. 4/0+Cap. 5,837.07 608.59 5,868.71 5.87 99.46 161.85 160.02 142.75 14.30

3.2 Repot. 7km cond. 266.8+Cap 5,793.44 591.89 5,823.59 5.82 99.48 160.73 158.57 141.75 14.07

1 Estado Actual 5,795.00 3,059.89 6,553.24 6.55 88.43 177.21 164.23 157.33 12.61

2.1 Repot. 7km cond. 4/0 5,732.40 3,044.58 6,490.75 6.49 88.32 175.58 162.61 155.82 12.52

2.2 Repot. 7km cond. 266.8 5,683.33 3,026.34 6,438.86 6.44 88.27 174.24 161.26 154.57 12.46


3.1 Repot. 7km cond. 4/0+Cap. 5,831.27 582.19 5,860.26 5.86 99.51 155.81 153.43 137.05 13.73

3.2 Repot. 7km cond. 266.8+Cap 5,791.82 567.82 5,819.59 5.82 99.52 154.83 152.21 136.16 13.55

Nominal

Mínima

Máxima

fp

[%]

Corriente [A] por faseDemanda


Tabla 3. Pérdidas y caída de tensión máximas del sistema

Caso Descripción análisis Tensión [kW] [%] Tensión Cabecera A B C

1 Estado Actual 1333.90 23.79% 9.37 12.22 8.11

2.1 Repot. 7km cond. 4/0 1289.35 22.91% 8.39 11.27 7.20

2.2 Repot. 7km cond. 266.8 1254.19 22.19% 7.55 10.44 6.42

3 Ubicación capacitores 1211.71 20.56% 4.86 5.79 4.02

3.1 Repot. 7km cond. 4/0+Cap. 1153.33 19.76% 3.91 5.50 3.26

3.2 Repot. 7km cond. 266.8+Cap 1109.63 19.15% 3.89 5.50 3.26

1 Estado Actual 1325.73 23.82% 9.87 12.72 8.59

2.1 Repot. 7km cond. 4/0 1281.66 22.95% 8.91 11.76 7.68

2.2 Repot. 7km cond. 266.8 1246.13 22.22% 8.08 10.93 6.88


3.1 Repot. 7km cond. 4/0+Cap. 1155.74 19.80% 4.40 5.50 3.64

3.2 Repot. 7km cond. 266.8+Cap 1111.07 19.18% 3.89 5.50 3.26

1 Estado Actual 1363.49 23.53% 6.94 9.89 6.32

2.1 Repot. 7km cond. 4/0 1299.54 22.67% 6.93 9.89 6.32

2.2 Repot. 7km cond. 266.8 1249.32 21.98% 6.93 9.89 6.32


3.1 Repot. 7km cond. 4/0+Cap. 1140.21 19.55% 3.89 5.50 3.26

3.2 Repot. 7km cond. 266.8+Cap 1099.71 18.99% 3.89 5.50 3.26

Nominal

Mínima

Máxima 13.14 kV

FDV [%] máx.Pérdidas

12.70 kV

12.64 kV


CONCLUSIONES

De acuerdo a los registro de los meses del año 2020 y 2021, el alimentador 1424 presenta variación de caídas de tensión en función a la tensión de servicio en cabecera y su demanda, se puede observar en la tabla 3 , que para demandas por debajo de 5 MVA y tensiones en cabecera sobre los 12.85 kVLN (22.27kV) la caída de tensión registrada está dentro de los límites regulados, cualquier variación de los parámetros anteriores se observa que una o todas las fases incumplen los límites de caída de tensión en hora de demanda máxima.

Según la revisión de los datos históricos y de las simulaciones, se observa que el alimentador 1424 presenta un aporte significativo de potencia reactiva, lo que ha ocasionado que el factor de potencia esté por debajo del límite de 92%.

Se observa además que cualquiera de las soluciones establecidas, se mantienen en la fase “B” valores muy cercanos al 6%, mismos que están presentes al final del alimentador (zona minera), por cuanto cualquier incremento de la carga al final de la red ocasionaría incumplimientos en un corto plazo. (Ver Anexo).

Con la inclusión de los capacitores conmutables se mejora el factor de potencia y por ende se reduce las pérdidas y liberación de la red por reactivos.

Adicionalmente se debe recordar que al presentarse una falla en el alimentador 1424 que afecte a la parte minera por más de tres minutos, este representaría un aporte a los indicadores de calidad FMIK y TTIK de la Empresa, así como también se afectará los índices a nivel de usuario en FIC y DIC (MV/AV); a la fecha no existen un alimentador de la Empresa que permita dar contingencia a esta Zona.

Alim 1424, total de clientes en MV: 15

Tabla 4: Registro a julio 2021 – Incides FIC y DIC.

* Límites FIC = 8 DIC= 10 (clientes MV)


RECOMENDACIONES

Se recomienda, que DIPLA analice el cambio de posición del TAP del transformador de potencia con el objeto de mejorar la tensión en cabecera.

Se recomienda se incorpore los bancos de capacitores con el objeto de mejorar el factor de potencia y aporte con la mejora del nivel de tensión, así como también los equipos a adquirir deben ser 2 banco conmutables trifásicos con capacidad de 400KVAR/fase. En virtud que no existe experiencia con la instalación de este tipo de equipos (conmutables), se recomienda se considere la capacitación e implementación como parte de la adquisición.

Se recomienda evaluar y revisar los lineamientos para la expansión del sistema eléctrico y considerar el calibre de la troncal principal con conductores 4/0 o superiores.

Se recomienda revisar el estudio [3] ANÁLISIS NUEVA TOPOLOGIA DEL ALIMENTADOR 1424 del año 2020, particularmente la evaluación de DIPLA de brindar el servicio a 69kV a la Zona Minera de San Gerardo.

Ing. Felipe Saldaña G. Ingeniero Eléctrico

Análisis Técnico

Ing. Andrés Valladarez B. Asistente de Ingeniería

Análisis Técnico

Ing. Mario Flor A. Jefe Departamento (E)

SIGADE


ANEXO Perfil de tensión por caso analizado, a tensión mínima en cabecera (Peor condición).

Caso 1. Estado actual del sistema

Caso 2.1. Repotenciación ramal principal 7km con conductor 4/0 AWG

Figura A. Perfil de tensión por cada caso (Continúa…)


Perfil de tensión por caso analizado, a tensión mínima en cabecera (Peor condición).

Caso 2.2. Repotenciación ramal principal 7km con conductor 266.8 MCM.

Caso 3. Bancos de capacitores

Figura A. Perfil de tensión por cada caso (Continúa…)


Perfil de tensión por caso analizado, a tensión mínima en cabecera (Peor condición).

Caso 3.1. Bancos de capacitores más repotenciación ramal principal 7Km con conductor 4/0 AWG

Caso 3.1. Bancos de capacitores más repotenciación ramal principal 7Km con conductor 266.8 MCM.

Figura A. Perfil de tensión por cada caso

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