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Calidad de Energía Regulación de Volt-VAR Regulación de Volt-VAR

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  • Calidad de EnergaRegulacin de Volt-VARRegulacin de Volt-VAR

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    2

  • Introduccin 2/3 partes de la poblacin de pases en

    desarrollo viven en reas rurales.

    La distribucin elctrica rural presenta altos costos de capital combinados con bajos ingresos por operacin.

    En la planeacin y diseo se debe buscar la mejor solucin en trminos de costo-

    3

    la mejor solucin en trminos de costo-beneficio disponible con un alto nivel de confiabilidad, con mnimo mantenimiento.

    Las cargas rurales tpicas son generalmente ligeras y dispersas, incluyendo iluminacin, pequeas estaciones de bombeo e irrigacin y pequeos motores.

  • Generacin Integracin de Energas Renovables

    Perspectiva de la Red Elctrica

    Distribucin Redes Inteligentes y Automatizacin

    4

    Transmisin Soluciones para Subestaciones Inteligentes

    Usuarios Finales Medicin Inteligente

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    5

  • CargaFuenteR XL

    I

    VS VL

    Principio Bsico: Cada de Tensin

    VL VD

    IRIXL

    I

    VS

    VD = VS - VL = I (R+jX)

    La tensin recibida por la carga (VL) est por debajo de la tensin de la fuente (VS) debido a la cada de tensin (VD).

  • Importancia de la Calidad de Energa

    Volts VoltsVolts

    7

    VoltsAmpsC (Temp)TorqueVida til

    VoltsVida tilLuminosidad

    VoltsVida til

  • L1 L2 L3

    Cada de Tensin

    Transformador de potencia

    +5%

    -5%

    Tensin Nominal

    Nivel Mnimo Aceptable de Tensin

    Nivel Mximo Aceptable de Tensin

    Carga ligera

    Carga pesada

    Alimentador de distribucin adecuadamente diseado

  • L1 L4 L2 L5 L3 L6 L7

    Nivel Mximo Aceptable de Tensin

    Cada de Tensin

    El incremento de la densidad de la carga y longitud del alimentador resultan en una cada de tensin inaceptable.

    Nivel Mnimo Aceptable de Tensin

    Nivel Mximo Aceptable de Tensin

    Carga ligera

    Carga pesada

    +5%

    --5%

    Voltaje Nominal

  • Incrementar la Tensin, Ej.

    13.2 kV to 23 kV Costoso ~ $5M Tardado Laborisoso

    Posibles Soluciones para Mejorar la Tensin

    10

    13.2 kV

    Cambiar Taps

    Incrementar Calibre del Conductor

    Cambiar Taps Proceso Manual Dependiente de

    la carga mnima y mxima

    Proceso Manual Dependiente de la

    carga mnima y mxima

    Costoso ~ $1M/km Incremento 3% de

    la tensin Tardado Laborioso

    Nueva Subestacin y Lneas de Transmisin y Distribucin

    Costoso Tardado Laborioso

    13.2 kV

  • 10% Regulacin de Tensin

    Posibles Soluciones para Mejorar la Tensin

    11

    13.2 kV

    Agregar Reguladores y capacitores

    Econmico Instalacin relativamente rpida Solucin a largo plazo

    Menor costoIncremento de tensin de 2-4%

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    12

  • R1L1 L4 L2 L5 L3 L6 L7

    Regulacin de Tensin

    Los Reguladores de Tensin (RT) resuelven problemas de cadas de tensin.

    +5%

    --5%

    Tensin Nominal

  • Regulador de Tensin Monofsico.

    Cambiador de taps de 32 pasos.

    10% regulacin en conexiones estrella o delta abierta.

    15% regulacin en conexin delta cerrada.

    Control microprocesado.

    14

    Control microprocesado.

    Rpida y eficiente respuesta automtica a cambios en el sistema.

    Proveen un punto de medicin por cada fase.

    7.62 kV 1093 Amp 13.8 kV 604 Amp 23 kV 400 Amp 34.5 kV 250 Amp

  • Reguladores de Tensin

    Razn principal Proveer tensin regulada a los usuarios.

    Razones secundarias

    15

    Razones secundarias Generar ingresos Reducir picos de demanda Proveer capacidades de medicin Controlar la potencia reactiva

  • El sistema se beneficia con el uso de capacitores debido a la reduccin de la corriente total que fluye a travs de las lneas.

    Condensadores de Potencia

    Una reduccin en la corriente total:

    Reduccin de la cada de tensin.

    Reduccin de prdidas.

    Incremento en la capacidad del sistema.

  • Instalaciones

    EUA Canad Mxico

    17

    Colombia Espaa

    Italia

  • Instalaciones

    Mxico

    Arabia Saudita

    18

    Mxico Colombia

    Mxico

    Mxico

  • Filtro de Harmnicos - Minera Escondida, Chile

    Sistema de Filtro Harmnico de 100Mvar Total

    Compuesto de 4 conjuntos de filtros de 25Mvar 25kVde filtros de 25Mvar 25kV

    Cada conjunto compuesto de filtros harmnicos de 2a, 3a, 4a, 5a, 7a y 11a

    Filtro ms grande en el Continente Americano

  • Experiencia

    20

  • Equipo de los clientes no funciona adecuadamente.

    Guas de compaas elctricas.

    Por qu los RT se utilizan en otros pases

    21

    Guas de compaas elctricas.

    Pautas regulatorias u obligatorias.

    Penalizaciones reguladas.

  • Cul es el nivel correcto de tensin?T

    e

    n

    s

    i

    n

    +10%+5% +2.5%

    13,860 V14,520 V 13,530 V

    T

    e

    n

    s

    i

    n

    Fuera de Rango

    Rango de acuerdo a los lineamientos

    Expectativa del Usuario

    10% 5%

    +2.5%

    2.5%13,200 V

    12,540 V11,880 V 12,870 V

  • Regulacin con Transformadores OLTC

    Desventajas Regulan las tres fases al mismo tiempo

    an cuando slo una o dos presenten cada.

    Limitan la capacidad de corto circuito del transformador.

    El tamao a veces vuelve un transformador muy caro.

    100%

    OLTC

    23

    transformador muy caro. Reduce la confiabilidad del sistema

    (Mantenimiento requiere que el transformador est fuera de servicio).

    Ventajas: Un solo equipo regula la tensin. Facilidad de operacin

    OLTC = Transformador de potencia con cambiador de taps con carga.

    105%

    105%

  • Ventajas

    Regula tensin en cada alimentador. Mejora la confiabilidad del sistema Provee informacin de cada

    alimentador. Reduce el tamao de los equipos

    Regulacin Alimentadores con RT

    Sin OLTC

    2 3 RT de 1

    100%

    100%

    24

    Reduce el tamao de los equipos aguas abajo.

    Elimina la necesidad de equipos paralelos.

    RTs de repuesto pueden ser justificados por costo y simplificar los mantenimientos.

    Sin OLTC

    2 3 RT de 1

    100%

    100%

    2 3 RT de 1

    2 3 RT de 1

  • Tensin Regulada

    Corriente

    Regulacin de TensinT

    e

    n

    s

    i

    n

    C

    o

    r

    r

    i

    e

    n

    t

    e

    V

    p

    u

    Corriente de Carga

    Tensin no regulada

    T

    e

    n

    s

    i

    n

    C

    o

    r

    r

    i

    e

    n

    t

    e

    Tiempo

  • Teora

    +

    -

    +

    VPrimario= 1000 VSecundario = 100

    -

    Transformador

    10:1

    26

    Autotransformador de reduccin( + a + ) = substractiva

    +

    -

    +

    -

    VPrimario= 1000 VSecundario = 900

    10:1Autotransformador de elevacin

    ( + a - ) = aditiva

    +

    -

    +

    -

    VPrimario= 1000 VSecoundario = 1100

    10:1

  • Contactos Contactos EstacionariosEstacionarios

    Contactos Contactos MvilesMviles

    1

    2

    3

    4

    N

    + +

    TeoraSwitch Switch

    MvilesMviles

    Regulador de Tensin de pasos

    4

    5

    6

    7

    8

    - -

  • 12

    3

    N

    +

    Teora

    +

    1

    2

    3

    N

    ++

    4

    5

    6

    7

    8

    - -

    Reduciendo tensin Aumentando tensin

    4

    5

    6

    7

    8

    - -

  • Teora

    1

    2

    3

    4

    N

    ++

    Por qu son 32 posiciones (16 arriba y 16 abajo) si slo hay 8 contactos?

    Hay una posicin en cada contacto estacionario y otra cuando los contactos mviles estn

    Reduciendo tensin

    5

    6

    7

    8

    --

    contactos mviles estn puenteando entre contactos estacionarios.

    Eso nos da 16 posiciones.

    El interruptor de polaridad nos permite tener otras 16 posiciones.

  • Reactor

    Devanado Serie

    Devanado Shunt

    C.T.

    S N 1 2 43 5 6 7 8

    VR VLRev. Switch

    L

    Teora

    30

    Shunt

    Devanado de Control

    SL

    Esquema de un regulador monofsico, 32 pasos.

  • 1 2 43 8765N

    Carga (boquilla L)

    Devanado Serie

    Fuente (boquilla S)

    1 %

    +-

    Teora

    31

    Reactor de puenteo de Taps

    Dos contactos mviles del cambiador de taps en posicin simtrica.

    El tap central del reactor est al mismo potencial.

  • 1 2 43 8765N+-

    1 %Carga

    (boquilla L)

    Devanado Serie

    Fuente (boquilla S)

    Teora

    32

    Una posicin asimtrica es cuando una conexin del cambiador de taps est abierto antes de transferir la carga al tap adyacente.

    Toda la corriente de carga fluye a travs de la mitad del reactor, magnetizando el reactor.

    Reactor de puenteo de Taps

  • 1 2 43 8765N

    1 %

    +-Carga

    (boquilla L)

    Devanado Serie

    Fuente (boquilla S)

    Teora

    33

    85 8

    5%%

    Los contactos mviles estn en la posicin de puenteo.

    El cambio de tensin es la mitad del 1,25% de la tensin del tap del devanado serie ya que el tap central y los contactos mviles estn localizados en contactos estacionarios adyacentes.

    Reactor de puenteo de Taps

  • Regulacin por PasosN

    13,200 13,283 1R 0.6% 1L 13,118 13,365 2R 1.3% 2L 13,035 13,448 3R 1.9% 3L 12,953 13,530 4R 2.5% 4L 12,870 13,613 5R 3.1% 5L 12,788 13,695 6R 3.8% 6L 12,705 13,778 7R 4.4% 7L 12,623

    R L

    Cada paso del cambiador de derivaciones (taps) es de 5/8 %

    Excelente y fina regulacin

    13,860 8R 5.0% 8L 12,540 13,943 9R 5.6% 9L 12,458 14,025 10R 6.3% 10L 12,375 14,108 11R 6.9% 11L 12,293 14,190 12R 7.5% 12L 12,210 14,273 13R 8.1% 13L 12,128 14,355 14R 8.8% 14L 12,045 14,438 15R 9.4% 15L 11,963 14,520 16R 10.0% 16L 11,880

  • Rango de % de corrienteRegulacin (%) a 55C

    10,00 100 8,75 110 7,50 120

    Add-AMP

    6,25 135 5,00 160

    Disponible por medio de:

    1. Add-AMP va control con funcin 79.2. Add-AMP en el indicador de posicin.Nota: El parmetro ms bajo tiene prioridad

  • 121121

    c=0 c=10 c=0 c=3030 s fuera de banda

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    d

    e

    A

    j

    u

    s

    t

    e

    cambio de tap

    Retardo 2 s (modo auto) entre cambio de taps

    Parmetros de Ajuste del RT

    13310

    37

    120120

    119119

    Contador de retardo vuelve a cero (0)

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    d

    e

    A

    j

    u

    s

    t

    e

    Contador de retardo de tiempo activado

    TiempoAjuste de V: 120 VRetardo: 30 sAncho de Banda: 2 V

    ancho de banda

    13200

    13090

  • Voltaje Ajustado

    Voltaje de ajuste 120122

    118

    121

    119

    Tensin

    13200

    Tensin base para el regulador

    Valor estndar es 120.0V Rango = 100 a 135 volts

    Tiempo

    V Ajustado 13,200 23,000 34,500 122 13,420 23,383 35,075 121 13,310 23,192 34,788 120 13,200 23,000 34,500 119 13,090 22,808 34,213 118 12,980 22,617 33,925

    Voltaje del Sistema (kV)

  • Ancho de Banda

    Voltaje de ajuste 120

    122

    121

    119

    Tensin

    Ancho de banda

    13200

    13090

    13310

    Tolerancia definida por el usuario para la accin del regulador

    El valor estndar es 2.0 V Rango disponible = 1 a 6 volts.

    Tiempo118

    Volt 13200 23000 34500122 13420 23383 35075121 13310 23192 34788120 13200 23000 34500119 13090 22808 34213118 12980 22617 33925

    Voltaje del Sistema (kV)

    Ancho de

    Banda

  • 120

    121

    122

    123

    124

    Ancho de banda

    Tiempo

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    d

    e

    a

    j

    u

    s

    t

    e

    Tiempo de Retardo

    13200

    13310

    30 sRetardo de tiempo

    120

    119

    118

    117

    116

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    10 s

    Contador de retardo de tiempo activado Contador de retardo vuelve a cero (0)

    13200

    13090

  • Secuencial

    121121

    c=0 c=10 c=0 c=3030 s fuera de banda

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    cambio de tap

    Retardo 2 s (modo auto) entre cambio de taps

    120120

    119119

    Contador de retardo vuelve a cero (0)

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    Contador de retardo de tiempo activado

    TiempoModo: SecuencialAjuste de V: 120 VRetardo: 30 sAncho de Banda: 2 V

  • Promedio de Voltaje

    120120

    121121

    c=0 c=30*La tensin se promedia durante el retardo (30 s mnimo)

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    Cambios de taps sin los retardos de 2 s entre taps

    120120

    119119

    Contador del retardo activado

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    TiempoModo: Promedio de VoltajeAjuste de V: 120 VAncho de Banda: 2 V

    *Retardo: 30 s.

    * El tiempo de retardo en la modalidad Promedio de Voltaje mnimo es de 30s. Si el tiempo de retardo programado es menor a 30 s, el control no lo tomar en cuenta y utilizar 30s.

  • c=0 c=10 c=30

    cambio de tap

    Retardo 2 s (modo auto) entre cambio de taps

    c=4.525.5 s fuera de banda

    Integral de Tiempo

    121121

    10 - (5x1.1)=4.5 +25.5 = 30 s

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    Contador de retardo de tiempo activado

    Tiempo

    5 s dentro de banda. El contador quita 1.1 s del contador de tiempo por cada 1 s adentro del ancho de banda. Modo: SecuencialAjuste de V: 120 V

    Retardo: 30 sAncho de Banda: 2 V

    120120

    121121

    119119

  • 3 RT, Circuito de 3 Fases, 4 Hilos

    SL

    SL

    A

    B

    CN

    Source

    Disconnect

    SeriesLightningArrester

    Bypass Switch

    ShuntLightningArrester

    L

    S SL SL

    SL

    FuenteCuchilla desconectadora

    Cuchilla desconectadora

    Apartarrayos Serie

    Apartarrayos Shunt

    N

    VAN

    VAN

    120o

    VBN

    VCN

    VCN

    VBN Conexin Y aterrizada

    Neutro aterrizado para el flujo de la corriente de desbalance.

    Regulacin independiente de fases. 3 reguladores utilizados. Manejan cargas balanceadas y no

    balanceadas. 10% de regulacin mxima por fase.

  • Cuchilla de puenteoABC

    S

    L

    SL S

    L

    SL

    Cuchilla desconectadora

    S

    L

    SL

    3 RT, Circuito de 3 Fases y 3 Hilos.

    VAC (1,15 pu)

    A

    BC

    A

    BC

    VBA (1,15 pu)

    VCB (1,15 pu)

    VBA(1.00 pu)

    N

    5mximo Conexin Delta Cerrada

    Regulacin directa de las 3 fases, contribuye indirectamente en regulacin adicional de las 3 fases.

    15% de regulacin mxima en cada fase. Regulacin de tensin ptima para las 3 fases

    con cargas desbalanceadas. Desplazamiento mximo de 5cuando los 3

    reguladores se mueven hacia las posiciones extremas de sus contactos.

    El cambio puede ser compensado teniendo un banco de reguladores aguas abajo conectados en direccin opuesta.

  • Cuchilla desconectadora

    Cuchilla de PuenteoPhase APhase BPhase C

    S

    L

    SL S

    L

    SL

    2 RT, Circuito de 3 fases y 3 hilos.

    Conexin Delta Abierta

    B

    Tensin del sistema

    VAB (1,0 pu)

    VCA (1,1 pu)

    VCAVAB (1,1 pu)

    VCB (1,0 pu)VCB (1,1 pu)

    N

    Conexin Delta Abierta Regulacin directa en 2 fases, afectando

    indirectamente la regulacin de la 3ra. 10% de regulacin mxima en cada fase. Regulacin de tensin ptima en las 3

    fases slo si las cargas estn balanceadas.

    El Neutro se traslada cuando los reguladores mueven sus contactos a las posiciones extremas.

    El flujo de corriente de secuencia cero debido al traslado del neutro puede requerir un ajuste en los parmetros de relevadores de proteccin.

  • 3 RT conectados en Delta Cerrada aguas abajo para compensar el desplazamiento del ngulo

    3 RT Monofsicos, Circuito de 3 Fases y 3 Hilos.

    L LLL L L

    3

    12

    B

    A C

    = Entrada= Salida

    5 4

    CA

    B

    3 6

    = Entrada= Salida

    S SLS SLS SLS SL S SL S SL

  • Vo

    l

    t

    a

    j

    e

    REGULADORES

    OLTC

    Usuario

    Reguladores en Cascada

    Distancia

    Mnimo

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    Localizacin de Reguladores: A la mitad del alimentador. Entre el 25% y 35% de la longitud de la lnea. El mtodo ms confiable requiere un perfil de tensin preciso como

    una simulacin en CYME.

  • TD = 30 s

    RTTD = 45 s

    RTTD = 45 s

    RTTD = 75 s

    RTTD = 60 s

    RTTD = 60 s

    Fuente

    Tiempo de Retardo: Reguladores en Cascada

    RTTD = 90 s

    TD = 45 sRTTD = 45 s

    TD = 75 sTD = 60 s

    Retardo de tiempo = TD

    Cada Regulador de Tensin que sigue aguas abajo requiere un tiempo de retardo mayor.

    El tiempo de retardo de RT al siguiente RT en cascada recomendado es de 30 segundos, y mnimo de 15 segundos.

  • N.C. N.C.

    N.C. N.C.

    N.A.

    TD Directo = 45 s TD Directo = 60 s

    TD Directo = 60 sTD Directo = 45 s

    Reconfiguracin del Sistema: Potencia Inversa

    TD = 30 s

    N.C. N.C.

    N.C.

    TD Directo = 45 s

    TD = 30 sN.A.

    N.C.

    TD Inverso = 90 sTD Directo = 60 sTD Inverso = 75 s

    TD Directo = 45 sTD Inverso = 90 s

    TD Directo = 60 sTD Inverso = 75 s

  • Perfil de Tensin Sin Compensacin de Cada de Lnea

    124

    128Centro de Carga

    120

    124

    116

    112

    T

    e

    n

    s

    i

    n

    Carga Min

    Distancia Alimentador

    Carga MaxTensin Mnima

  • 128Tensin Max

    Perfil de Tensin Sin Compensacin de Cada de Lnea

    Centro de Carga

    120

    124

    116

    112

    Carga Max

    Carga Min

    T

    e

    n

    s

    i

    n

    Distancia Alimentador

    Tensin Mnima

  • 124

    128

    Perfil de Tensin con Compensacin de Cada de Lnea

    Tensin Max

    Centro de Carga

    120

    124

    116

    112

    Carga MaxCarga Min

    T

    e

    n

    s

    i

    n

    Distancia Alimentador

    Tensin Mnima

  • 120

    122

    124

    126

    128

    Limitador de Voltajec=0 c=10 c=30

    Voltaje de Ajuste121

    127

    125

    123Limitador de Voltaje Alto

    Limitador de Voltaje Alto + 3V

    13200

    13310

    13860

    13530

    54

    120

    118

    116

    114

    112

    Voltaje de Ajuste119

    117

    115

    113

    Limitador de Voltaje Bajo

    Limitador de Voltaje Bajo 3V

    Respuesta BajaModo: SecuencialAjuste de V: 120 VRetardo: 30 sAncho de Banda: 2 VLimitador de Voltaje: 2 V

    Operacin Secuencial: 2 s entre cambio de taps

    1320013090

    12870

    12540

  • 120

    122

    124

    126

    128

    Limitador de Voltajec=0 c=2 c=30

    Voltaje de Ajuste121

    127

    125

    123Limitador de Voltaje Alto

    Limitador de Voltaje Alto + 3V

    13200

    13310

    13860

    13530

    55

    120

    118

    116

    114

    112

    Voltaje de Ajuste119

    117

    115

    113

    Limitador de Voltaje Bajo

    Limitador de Voltaje Bajo 3V

    Respuesta AltaModo: SecuencialAjuste de V: 120 VRetardo: 30 sAncho de Banda: 2 VLimitador de Voltaje: 2 V

    1320013090

    12870

    12540

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    56

  • Condensadores de Potencia

    R L

    IR IL

    I1

    V

    CARGA

    R LV

    1 = R + IL

    1

    IR

    IL

    V

  • R L

    IR IL

    I2

    VC

    I1

    IL

    Condensadores de Potencia

    2

    IR

    IL

    V

    2 = L + IC + IR= LC + IR

    IC

    ILCILC

  • VARs - Ejemplo El caballo no ejerce toda su fuerza de jalado directamente sobre el bote.

    La fuerza del caballo est limitada por el ngulo de la cuerda. Sin la compensacin del timn, el bote chocara contra la pared del canal.

    El timn agrega arrastre/prdidas.

    Fuerza Aparente (Cuerda)Fuerza Activa (Caballo)

    59

    Fuerza Aparente (Cuerda)Potencia Aparente (VA)Fuerza Activa (Caballo)Potencia Activa (W)

    Fuerza Reactiva (Timn)Potencia Reactiva (VAR)

    La Potencia Reactiva (VAR) es necesaria para proporcionar magnetismo rotacional en los motores, pero no entregan Potencia Activa (W).

    La Potencia Reactiva debe ser entregada por los generadores, lo que da lugar a ms prdidas en las lneas y transformadores.

    En lugar de obtener los VARs del generador y transportar por lneas y transformadores, los condensadores entregan localmente los VARs

    FP=W/VA

  • Los KVAR totales de capacitores deben ser seleccionados de tal manera que no excedan los KVAR de la carga.

    Condensadores fijos pueden ser aplicados con el total de KVAR

    Condensadores de Potencia

    60

    sin exceder los KVAR reactivos disponibles bajo la carga mnima.

    Condensadores con switches pueden ser aplicados en orden para seguir con la variacin de KVAR reactivos.

  • 92

    94

    96

    98

    100

    102

    Software Yukon de Optimizacin de FP en tiempo real

    %

    F

    a

    c

    t

    o

    r

    d

    e

    P

    o

    t

    e

    n

    c

    i

    a

    Control Centralizado

    Control Condensadores

    98

    Control para bancos de capacitores

    61

    86

    88

    90

    92

    Perfil 2 das

    %

    F

    a

    c

    t

    o

    r

    d

    e

    P

    o

    t

    e

    n

    c

    i

    a

    Control Distribuido

    Comunicacin 2 vas

    Condensadores , Controles, Comunicaciones y Automatizacin Centralizada Reduzca prdidas del sistema mejora eficiencia de energa Mejora de FP elimina penalizaciones/multas Mejora estabilidad de la red durante picos

  • Control para bancos de capacitores2005/2006 Power Factor Comparison for Balch Springs 1905

    88.00%

    90.00%

    92.00%

    94.00%

    96.00%

    98.00%

    100.00%

    102.00%P

    o

    w

    e

    r

    F

    a

    c

    t

    o

    r

    62

    82.00%

    84.00%

    86.00%

    88.00%

    0:00:0

    02:0

    0:00

    4:00:0

    06:0

    0:00

    8:00:0

    010

    :00:00

    12:00

    :0014

    :00:00

    16:00

    :0018

    :00:00

    20:00

    :0022

    :00:00

    0:00:0

    02:0

    0:00

    4:00:0

    06:0

    0:00

    8:00:0

    010

    :00:00

    12:00

    :0014

    :00:00

    16:00

    :0018

    :00:00

    20:00

    :0022

    :00:00

    0:00:0

    0

    Time (8/21 - 8/23)

    2005 Power Factor 2006 Power Factor

  • 63

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    64

  • Perfil de Tensin incrementado por RTOLTC

    Transformador

    Distancia

    T

    E

    N

    S

    I

    O

    N

    Mnimo

    10 %

    Regulador y Condensador

    65

    Distancia

    Perfil de Tensin incrementado por un Condensador

    Distancia

    T

    E

    N

    S

    I

    O

    N

    Mnimo

    2-4%

    OLTC

    Transformador

  • OLTC

    CargaEl regulador y el capacitor ven el incremento de tensin

    Regulador y Condensador

    66

    Distancia

    T

    E

    N

    S

    I

    O

    N

    Mnimo

    Condensador en el lado fuente del Regulador

    incremento de tensin del capacitor

  • CARGAEl regulador ve el incrementode tensin del capacitor, perono la carga.

    OLTC

    Regulador y Condensador

    67

    Distancia

    T

    E

    N

    S

    I

    O

    N

    Mnimo

    Condensador entre el RT y el Centro de Carga

  • OLTC

    CARGAEl regulador y la carga ven el incremento por el capacitor

    Regulador y Condensador

    68

    Distancia

    T

    E

    N

    S

    I

    O

    N

    Mnimo

    capacitor despus de la carga

  • Lmite Superior de Tensin

    1

    1.02

    1.04

    1.06

    1.08

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    [

    p

    .

    u

    .

    ]

    Con capacitores

    Con Condensadores y RT

    Uso de Reguladores y Condensadores

    69

    Lmite Inferior de Tensin

    0.94

    0.96

    0.98

    V

    o

    l

    t

    a

    j

    e

    [

    p

    .

    u

    .

    ]

    Subestacin Carga #2 Carga #3Bus 1 - RT

    Sin RT ni capacitores

    Con capacitoresy sin RT

    Bus 2

  • Uso de Reguladores y Condensadores

    Carga

    70

    Distancia

    T

    e

    n

    s

    i

    n

    Mnimo

    Coordinacin Adecuada para una Excelente Calidad de Energa

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    71

  • Simulacin

    Adicin de capacitores.Solucin:

    Beneficio:

    72

    Disminuir la corriente reactiva de la fuente, resultando en menores prdidas en la lnea.

    Incrementar la capacidad disponibles del generador.

    Mejorar el Factor de Potencia.

  • Condensadores de PotenciaCarga

    C1 C2 C3

    Carga

    Bus 1 Bus 2 Bus 3

    Carga10 kV800 kW

    73

    Bus 1726 kW588 kVAr935 kVA0.777 FP0.9903 V (p.u.)94 Amp

    Bus 2718 kW562 kVAr912 kVA0.787 FP0.965 V (p.u.)94 Amp

    Bus 3709 kW535 kVAr889 kVA0.798 FP0.941 V (p.u.)94 Amp

    1.0

    0.94

    0.97

    0.99V p.u.

    0.98

    0.96

    Carga10 kV800 kW

    Sin Condensadores

  • Condensadores de Potencia

    C1

    Bus 1738 kW-4 kVAr738 kVA1.0 FP

    Bus 1 Bus 2 Bus 3

    Bus 2729 kW567 kVAr924 kVA0.789 FP

    Bus 3720 kW540 kVAr900 kVA0.80 FP

    Carga10 kV800 kW

    74

    1.0 FP0.999 V (p.u.)74 Amp

    0.789 FP0.974 V (p.u.)95 Amp

    0.80 FP0.949 V (p.u.)95 Amp

    1.00

    0.94

    0.97

    0.99V p.u.

    0.98

    0.96

    Con Condensadores C1 en Bus 1

    0.95

  • Condensadores de Potencia

    C2

    Bus 1761 kW16 kVAr761 kVA.099 FP

    Bus 1 Bus 2 Bus 3

    Bus 2755 kW0 kVAr755 kVA1.0 FP

    Bus 3747 kW559 kVAr933 kVA0.80 FP

    Carga10 kV800 kW

    75

    .099 FP0.999 V (p.u.)76 Amp

    1.0 FP0.991 V (p.u.)76 Amp

    0.80 FP0.966 V (p.u.)97 Amp

    1.00

    0.94

    0.97

    0.99V p.u.

    0.98

    0.96

    Con Condensadores C2 en Bus 2

    0.95

  • Condensadores de Potencia

    B1783 kW37 kVAr784 kVA.0999 FP

    Bus 1 Bus 2 Bus 3

    B2777 kW19 kVAr778 kVA0.999 FP

    B3771 kW0 kVAr771 kVA0.982 FP

    Carga10 kV800 kW

    Con Condensadores C3 en B3

    C3

    76

    .0999 FP0.999 V (p.u.)79 Amp

    0.999 FP0.990 V (p.u.)79 Amp

    0.982 FP0.982 V (p.u.)79 Amp

    1.00

    0.94

    0.97

    0.99V p.u.

    0.98

    0.960.95

    Ubicacin ptima de los Condensadores

  • Reguladores de Tensin y capacitores para Mejora de Calidad de Energa

    Solucin:

    Simulacin

    77

    Beneficio:

    Incrementar los beneficios de localizacin de fbricas y negocios.

    Mejorar el Factor de Potencia en la Fuente.

  • Cada de Tensin

    BajaBaja Calidad de TensinCalidad de TensinSimulacin

    78

    capacitor FbricaRegulador de Tensin

  • Potencia

    I carga

    V Planta

    FP Planta

    Simulacin: Tensin No AdecuadaBajaBaja Calidad de TensinCalidad de Tensin

    79

    Planta

    capacitor

    Regulador TensinOFF

    OFF

  • Tensin Mejorada

    Calidad de TensinCalidad de Tensin MejoradaMejoradaSimulacin

    80

    capacitor Factorycapacitor FbricaRegulador de Tensin

  • 23% Incremento Potencia

    Mejor V Planta

    FP Planta

    35% Mayor FP

    10% Menor I fuente

    Calidad de TensinCalidad de Tensin MejoradaMejoradaSimulacin

    81

    Factory

    capacitor

    20% Menores PrdidasOFF

    ON

    Planta

    capacitor

    Regulador Tensin

  • Tensin Superior

    Calidad de TensinCalidad de Tensin SuperiorSuperiorSimulacin

    82

    capacitor Factorycapacitor FbricaRegulador de Tensin

  • Mejor V Planta

    FP Planta

    36% Mayor Potencia

    35% Mayor FP

    Regulador activo con Compensacin de Lnea

    Calidad de TensinCalidad de Tensin SuperiorSuperiorSimulacin

    83

    Factory

    capacitorON

    ON Stable Line Losses

    Planta

    capacitor

    Regulador Tensin

  • Introduccin

    Cada de Tensin y Soluciones

    Reguladores de Tensin

    Capacitores de PotenciaCapacitores de Potencia

    Coordinacin de RT y Capacitores

    Simulaciones

    Caso de Estudio

    84

  • Caso de Estudio: Arabia Saudita

    Alcance del Proyecto

    Simulacin de 40 lneas areas con CYME.

    Anlisis de ingeniera en alimentadores:Mejora del perfil de tensinReduccin de prdidasMejora en la confiabilidadCoordinacin de Protecciones

    85

    Desarrollo de guas de aplicacin Reguladores de TensinCondensadores ReconectadoresSeccionalizadoresRelevadores Fusibles

    Costo estimado del proyecto: $1,940,000 USDAhorros estimados anuales: $ 454, 000 USD

  • Simulacin de Mejora en la Tensin

    86

  • Perfiles de Tensin en Alimentadores

    Sin Reguladores de Tensin Con Reguladores de Tensin

    Sin Condensadores Con Condensadores

    Km 32 Km 32

    87

    Sin Condensadores o Reguladores Con Condensadores y Reguladores

    Km 9.5 Km 9.5

    Km 8 Km 8

  • Beneficios al Sistema

    Condensadores + Reguladores de Tensin

    Corriente Tensin Potencia FP Prdidas

    88

    Ganancias Penalizaciones Emisin CO2

    Mejor Control de Gastos de Capital

  • Volts VoltsVolts

    Calidad de Energa

    89

    VoltsAmpsC (Temp)TorqueVida til

    VoltsVida tilLuminosidad

    VoltsVida til

  • Mejorando Calidad de EnergaCooper proporciona:

    Controles, Condensadores Reguladores Voltaje, Controles Controles LTC Deteccin del voltaje en el final de la lnea (AMR)

    Plataforma de Comunicacin y

    90

    Control de Volt/VAR en Yukon Comunicacin, equipo y software paramaximizar desempeo y eficiencia

    Elimina los sistemas individuales menos eficientes Mejora eficiencia, regulacin de voltaje, capacidad en cargas pico

    Plataforma de Comunicacin y Automatizacin Centraliza

    Software de modelado y optimizacin de control de voltaje y flujo de VAR

    Combinando en una sola solucin integrada