Los Cambios en las redes

1. ANÁLISIS DE LA REDUCCIÓN DE LOS FACTORES DE DESBALANCE EN UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE MT POR LA INSERCIÓN DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

2. Los Cambios en las redes • La proliferación de cargas no lineales y más sensibles a la calidad de servicio ha llevado a la Calidad de la Potencia Eléctrica a ser una de las áreas con importantes estudios e inversiones, motorizando cambios en las redes como: • la inclusión de la Generación Distribuida (GD) en los diferentes niveles de tensión • la conversión y construcción de Redes Inteligentes.

3. Principales impactos de la GD en régimen estacionario o perturbado • La energía eléctrica no proviene de una sola fuente como ocurría tradicionalmente en los sistemas de distribución, sino de más de una. • Modifica el funcionamiento del esquema de protecciones contra sobrecorrientes. • Las características finales depende de varios factores como del equipo generador, cantidad, ubicación, características de las redes, tipos de protecciones. • Está normalmente fuera del control de la empresa eléctrica

4. Terminología y Definiciones en CPNormas IEEE e IEC Tenemos Calidad de Potencia adecuada cuando la magnitud de tensión y frecuencia, como también la forma de onda de la tensión permiten que los equipos de uso final funcionen cumpliendo con sus especificaciones de diseño. • Interrupciones y Huecos de Tensión • Armónicos, Inter y Subarmónicos • Flicker y Muescas • Sobretensiones transitorias • Sobretensiones permanentes • Subtensiones • Desbalances (permanentes o transitorios)

5. Definición de Desbalance • El desbalance de una variable trifásica es una condición en la que las tres fases presentan diferencias en el módulo y/o desplazamiento angulares entre fases distintas de 120 grados eléctricos. La variable trifásica indicada de manera genérica puede ser indistintamente, la tensión fase-neutro, la tensión de línea o la corriente de un sistema trifásico • De acuerdo a lo expresado en la norma IEC 61000-4-30 o en la IEEE 1159 -1995 el desbalance de tensión se define, utilizando el método de las componentes simétricas, como la magnitud de la relación entre la componente de secuencia negativa con respecto a la componente de secuencia positiva expresado en por ciento

6. Orígenes del Desbalance como perturbación permanente • Conexión de Cargas Monofásicas en sistemas trifásicos por distribución no homogénea • Diferencias de impedancias propias y mutuas en líneas y transformadores • Continuo cambio de cargas residenciales y rurales • Desconexión de una fase de bancos de capacitores • Cargas singulares como hornos eléctricos por variación de la carga durante su proceso • Conexión de cargas bifásicas

7. Consecuencias en el sistema • Pérdidas adicionales de potencia y energía • Propagación del desbalance a otros nodos y niveles de tensión del sistema • Fallas de funcionamiento y limitación de capacidades de los equipos • Limitación del transporte de potencia en redes de transmisión y de distribución • Reducción de la capacidad de motores por calentamiento

8. Si estudiamos un sistema desbalanceado por carga y trabajamos con las componentes simétricas

9. Al dividir toda la expresión por Resultarán los coeficientes Pot Simétrica Pot Asimétrica

10. De la ecuación anterior surge que la potencia aparente simétrica • La potencia aparente de asimetría • Definiéndose el coeficiente de asimetría por • Y el factor de desclasificación como

11. Algunas consideraciones utilizando las componentes simétricas • Las corrientes de secuencia negativa y cero son propias de circuitos con impedancias desequilibradas. • La terna de secuencia positiva corresponde al flujo de potencia que proviene de la red hacia la carga, o sea, no existe generación de secuencia negativa u homopolar en los sistemas de generación simétricos. • La terna de secuencia negativa, la componente negativa, es una indicación de la medida de desbalance existente en el sistema trifásico. • La presencia de componentes de secuencia homopolar se vincula a la conexión respecto de tierra.

12. Coeficiente de transferencia definido por la norma IEC/TR 61000-3-13 • FDVds es el nivel de tensión hacia donde se propaga el desbalance • FDVus es el nivel de tensión en donde está la fuente de desbalance • Conceptualmente este coeficiente determina la emisión global de propagación de la medida de desbalance de un sistema de AT (aguas arriba) hacia un sub-sistema aguas abajo de MT o BT, definiendo en este trabajo el coeficiente de desbalance como la razón entre el desbalance del nivel de tensión de MT con respecto al de BT en donde se origina y se encuentra la fuente de desbalance, al cual definimos como: Tbt-mt.

13. Características del Sistema Eléctrico en Estudio El sector del sistema seleccionado comprende una línea de AT de 66 KV, una barra de 13,2 KV de la cual parten 5 alimentadores, todo en la zona de Rio II de la Pcia de Córdoba El esquema es radial, y los valores de carga máxima son NO simultáneos, registrados durante el 2009 en cada SET, se indican clientes singulares, industrias y otras Empresas Distribuidoras (ED) como las Cooperativas de Lozada y Toledo. Se seleccionaron dos alimentadores de 13,2 KV, denominados D3 y D4 por sus características de carga.

15. Se fijaron para la GD las siguientes pautas • La GD se inyectará de manera fija y estacionaria en los clientes singulares • Los generadores seleccionados son síncronos y sus características se han tomado de las tablas del Richard Roeper, la generación se efectúa en BT-380 V. • La forma de conexión, es a través de transformadores elevadores de tensión. • Se fijó el criterio de que la GD se inyectará con valores de potencia activa como: a) ¼ de la carga máxima b) igual valor de la carga máxima c) 3 veces la carga máxima d) igual a la carga solo en el resto de los clientes singulares e) con todos los generadores simultáneamente

16. Las variables planteadas son: A – El nivel de carga: • El 25% de la carga máxima registrada • El 50% de la carga máxima registrada • El 100 % de la carga máxima registrada • El 125 % de la carga máxima registrada De esta manera se están analizando todos los estados de cargas reales posibles del sistema eléctrico

17. B - Los indicadores de la integración de la GD que son: Fuente: Dr Francisco M. Gonzalez-Longatt

18. Se realiza el estudio de simulación con el software ATP/EMTP • Se ubicaron dispositivos de medición de potencia, energía, tensión y corriente para el registro de valores instantáneos y máximos, procesando las magnitudes fasoriales a componentes simétricas mediante el uso del software MATLAB. • La fuente de desbalance es en el nivel de BT teniendo igual potencia las cargas que en su estado balanceado:

19. Análisis de los resultados del estudioEl estudio se realizó en la barra distribuidora de MT y en los extremos de los distribuidores de D3R y D4R (tanto en MT como en BT). Se estudió: Kv2 Ki2 Factor de desclasificación D La potencia activa de desbalance Coeficiente de Transferencia Las variables: Carga Índice de Penetración Índice de Dispersión

20. En Barra Distribuidora de 13,2 Kv

22. En extremo del alimentador D3 Cooperativa Toledo zona urbana

28. Los principales resultados del estudio muestran • El índice de desbalance Kv2, siempre mejora con el incremento de la GD siendo notorio cuando el sistema se encuentra descargado. • El factor de desbalance de corrientes Ki2, posee poca variación entre los extremos del índice de penetración. • En cuanto a la desclasificación D, la misma mejora con valores altos de inyección de GD siendo más favorable a medida que aumenta la carga. • En cuanto a la potencia activa perdida por desbalance, la disminución es importante, superando el 50% para todos los estados de carga lo que muestra una mejora en la eficiencia del rendimiento del sistema . • Con respecto al coeficiente de transferencia del desbalance del nivel de BT a MT, muestra una disminución para todos los estados de carga y se mejora a medida que aumenta la potencia inyectada de la GD.

29. CONCLUSIONES • El desbalance es un problema de eficiencia energética en los sistema eléctricos de potencia que produce demandas y pérdidas de energía adicionales. • El coeficiente de Desclasificación, que indica la asimetría del sistema es una alternativa que permite caracterizar el desbalance en el sistema eléctrico. Con su disminución crece la eficiencia energética en el sistema y se aprovecha su capacidad de transporte y distribución. • La inserción de GD (potencia simétrica) atenúa el desbalance de tensión, lo que se traduce en mejora de la Calidad de Potencia tanto para la distribuidora por su mejora de la eficiencia en las redes como para el usuario • La presencia y el incremento de la GD en las redes, disminuye la potencia activa de pérdida total por desbalance en las redes de transporte y distribución • Se reduce la propagación del desbalance a niveles superiores de tensión, disminuyendo el Coeficiente de Transferencia

30. Las recomendaciones que surgen de este estudio, son: • La inclusión de la GD en redes de distribución por parte de las distribuidoras o de los usuarios, es un aspecto importante y positivo a tener presente. • Se debe favorecer e incentivar la GD con políticas de generación con energías sustentables. • Se debe avanzar en la automatización del monitoreo, control y accionamiento de manera de predecir, diagnosticar y vigilar la Calidad de Potencia.

31. MUCHAS GRACIAS Mg. Ing. Miguel Piumetto mpiumetto@efn.uncor.edu PhD. Juan Carlos GomezTargarona jcgomez@ing.unrc.edu.ar Ing. Jorge Vaschetti jvaschetti@hotmail.com Facultad Regional Córdoba