Agenda 1. Reseña Técnica. El Problema a Resolver 2. Características del Sistema EPM 3. Implementación de la Solución • Cálculos de Diseño EPM • Bobina Limitadora. Construcción • Características Técnicas 4. Análisis de Información. Diseño de la Solución 5. Instalación Equipos 6. Seguimiento de la Solución Implementada 7. Resultados y Conclusiones 8. Anexo. Norma de Instalación
Reseña Técnica
Problema a Resolver: SAGS de Voltaje Sags Trafo 1 Envigado 2009
12000
100.0
10000 8000
80.0
6000
70.0
4000
Voltaje en las tres fases
Magnitud (%)
90.0
60.0
50.0
40.0
30.0
2000 0 -2000 -4000 -6000 -8000
20.0
-10000
10.0
-12000 0.0 0
0.1
0.2
0.3
Duración(seg)
0.4
0.5
0.6
100
150
200
250
300
Tiempo
350
400
450
500
Reseña Técnica
Problema a Resolver: Coordinación de Protecciones CURVAS DE AJUSTE RELE DPU 2000-R 10000
RELE: I>>1 RELE: I>>2 Series8 RELE I>> 3 Series4 Time Time
1000
Tiempo [S]
100
10
1
0.1
0.01 100
1000
Corriente[A]
10000
Características del Sistema EPM
Subestaciones: Impedancia Propia de la Fuente
Zpropia (Ohmios)
Zpropia (Ohmios) 2.500 2.250
Porcentaje acumulado
2.000 1.750 1.500 1.250 1.000 0.750 0.500 0.250 0.000 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 1.15 1.25 1.35 1.45 1.55 1.65 1.75 1.85 1.95 2.05 2.15 2.25
Z propia (Ohmios)
Implementación de la Solución
Cálculo de Diseño: Bobina Limitadora
Zbobina
9 VL para Vbarra de 0.9 3 Icc1φ
Zbobina
4 VL para barra de 0.8 3 Icc1φ
Implementación de la Solución
Cálculo de Diseño: Bobina Limitadora
Implementación de la Solución
Cálculo de Diseño: Voltajes en la barra y corrientes de cto-cto por fallas a ½ km sin bobina Voltajes y corrientes para Xbobina = 0 Ohmios 20.00 18.00
I cto mono (kA) icorto_trifasico
16.00 14.00
voltaje_barra_falla_mono voltaje_barra_falla_trifasica V90%
12.00
V70%
10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
Nivel de corto monofásico subestación (kA)
25.00
30.00
Implementación de la Solución
Cálculo de Diseño: Voltajes en la barra y corrientes de cto-cto por fallas a ½ km con bobina de 1 Ω Voltajes y corrientes para Xbobina = 1.0 Ohmios
8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 I cto mono (kA) 3.00
icorto_trifasico voltaje_barra_falla_mono
2.00
voltaje_barra_falla_trifasica V90%
1.00 0.00 0.00
V70%
5.00
10.00
15.00
20.00
Nivel de corto monofásico subestación (kA)
25.00
30.00
Implementación de la Solución
Cálculo de Diseño: Voltajes en la barra y corrientes de cto-cto por fallas a ½ km con bobina de 2 Ω Voltajes y corrientes para Xbobina = 2 Ohmios 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 I cto mono (kA) icorto_trifasico voltaje_barra_falla_mono voltaje_barra_falla_trifasica
2.00 1.00 0.00 0.00
V90% V70%
5.00
10.00
15.00
20.00
Nivel de corto monofásico subestación (kA)
25.00
30.00
Características del Sistema EPM
Cálculo de Diseño: Bobina Limitadora Efecto de la bobina limitadora en la Cte-Cto para bobina de 2 Ω situada a ½ km 14.00 I cto mono (kA) I cto mono sin bobina (kA)
Corriente de cto cto mono (kA)
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00 0.00
1.00
2.00
3.00 Distancia falla (km)
4.00
5.00
6.00
7.00
Implementación de la Solución
Bobina Limitadora: Construcción Fabricante RYMEL
Implementación de la Solución
Bobina Limitadora: Construcción
Implementación de la Solución
Bobina Limitadora: Características Técnicas •
Tensión nominal 7,62 KV
•
Tensión máxima del sistema 15 KV
•
Corriente nominal 50 Amperios
•
Reactancia 2,2 J ohm.
•
Inductancia 5,83 mH.
•
Aumento de temperatura sobre el ambiente 60/65 °C Aceite/cobre
•
Nivel de aislamiento 35 KV
•
Duración de la corriente de cortocircuito térmica 2 segundos
•
Corriente de falla de cortocircuito nominal 3 KA
•
Tipo de aislamiento Ao
•
Tipo de refrigeración Aceite Mineral
•
Bil 95 KV
•
Conexión Una Fase
•
Tipo de Montaje En poste
Análisis de Información
Diseño de la Solución: SAGS en el Sistema EPM
Análisis de Información
Diseño de la Solución: SAGS en el Sistema EPM Utilizando la información del Sistema de Gestión de la Calidad de la Potencia Eléctrica, SGCPE, se tomarán los informes de los SAGs de las subestaciones de Poblado, Envigado, Ancón Sur, Guayabal, San Diego, Belén, Girardota y Zamora identificadas como aquellas donde se presentan mas problemas y quejas de los usuarios, con relación a la calidad de la potencia y que además contengan porcentajes significativos de carga industrial y Comercial.
Icc trifásica
Sags a 6 meses (13.2 kv)
Sags a 6 meses (110 kv) al 100%
Sags a 6 meses (110 kv) al 85%
Sag 110/ Sags 13.2
Sags objetivo A 6 meses
Sags objetivo Cada mes
Energia GWH -mes
S/E
Trafo
Icc mono
Guayabal
T1
15.45
11.75
143
86
63
44%
80
13.3
16641
Guayabal
T2
15.03
11.4
142
86
63
44%
79
13.2
14193
Bello
T1
22.37
17.5
115
84
60
52%
55
9.2
9326
Bello
T2
28.92
23.71
139
84
60
43%
79
13.2
12502
Envigado
T1
16.47
12.74
170
90
62
36%
108
18
16668
Envigado
T2
15.53
11.84
134
90
62
46%
72
12
16976
San Diego
T1
16.62
12.72
31
80
57
184%
-26
-4.3
17280
San Diego
T2
16.61
12.39
80
80
57
71%
23
3.8
12984
Análisis de Información
Diseño de la Solución: SAGS en el Sistema EPM Sags a 6 meses (13.2 kv)
Sags a 6 meses (110 kv) al 100%
Sags a 6 meses (110 kv) al 85%
Sag 110/ Sags 13.2
Sags objetivo A 6 meses
Sags objetivo Cada mes
Energia GWH mes
S/E
Trafo
Icc mono
Icc trifásica
Ancón Sur
T1
22.86
18.02
135
111
72
53%
63
10.5
12645
Ancón Sur
T2
19.03
14.87
167
111
72
43%
95
15.8
12719
Belén
T1
21.73
17.1
164
99
66
40%
98
16.3
Belén
T2
20.34
16.09
132
99
66
50%
66
11.0
Zamora
T1
16.62
151
91
66
44%
85
14.2
Zamora
T2
20.68
16.31
154
91
66
43%
88
14.7
Giradota
T1
14.7
11.15
123
90
64
52%
59
9.8
Poblado
T1
15.76
12.25
223
86
61
27%
162
27
21.0
Características del Sistema EPM
Características del Barraje Seleccionado Barra de 13.2 kv del transformador 1 de la S/E Envigado • Circuitos: 11 (32519 usuarios). • Demanda : 13.7 MWH • Potencia: 18.5 MW
• Longitud promedio por circuito: 10.45 kms • (mínimo 4.7 Km., máximo 33.42 kms) • 109 instalaciones industriales (31 del sector telecomunicaciones, 9 del sector salud, 69 del sector comercial
• Numero de SAGs: 108 CLIENTES
16
1
4
5
CIRCUITO
03
04
06
13
14
14
9
12
1
21
15
20
22
23
24
25
Análisis de Información
Criterios para la selección de Puntos Potenciales •
Nivel de corto mayor o igual a 5 kilo Amperios.
•
Distancia a la fuente menor.
•
Barraje con mayor numero de usuarios (circuitos) industriales.
•
Ramales que alimenten varios usuarios o Transformadores.
•
Ramales con carga menor o igual a 50 amperios para instalación de Bobinas Limitadoras.
Análisis de Información
Selección de Puntos Potenciales Análisis Eléctrico Total
Bobinas
51
Fault Tammer
39
REVISIÓN CIRCUITOS ENVIGADO--R09 TRAFO 1 TRAMOS POSIBLES DE INSTALACIÓN DATOS
1
% CAIDA DE V EN LA
CORRIENTES
BARRA
CIRCUITO
TRAMO
DISTANCIA[mt]
ICC 3Ф [A]
ICC 1Ф[A]
FASE A
FASE B
FASE C
R09-03
16398
606.5
10096
11440
0.5
0
0.3
30.6
16190
1396.4
6874
6052
17.5
0
1.9
69.99
2
CLASIFICACION
Industrial
3 4
1553275
1392.1
8354
8648
11.7
3.6
0
5
R09-04
21865
1878.8
0
6401
0
0
16
49.78 Residencial 65.36
6
21860
1878.8
0
6401
14.2
0
0
65.28
7
21200
1962
6859
6119
3.2
9.4
3.2
67.38
8
21513
2047.15
0
5739
0
0
18
70.09
9
21514
2163.5
0
5452
0
34
0
72.63
10 11
21633
1473.8
7848
7753
51.6
60.2
55.6
57.64 Residencial
12
R09-06
21236
1572.8
7486
7178
37.2
24.3
22.8
60.38
13
21691
1598.9
7390
7002
14.5
35.9
28.2
61.82
14
21632
1429.8
0
7946
0
0
28
57.28
15
21416
1809.2
6829
6126
52
9.7
31.5
66.19
16
21495
1789.3
6888
6206
6.3
64
12.4
65.78
17 18
14858
822.3
9294
9030
27.9
24.4
27.9
48.46 Residencial
19
R09-11
16231
1143.9
8144
7091
22.6
38.3
16.6
59.71
20
10762
1543.1
6895
5517
4.2
6.9
4.2
68.67
21 22
1520035
1413.6
7001
6195
2
2
2
23
R09-13
16728
1544.5
6642
5734
4.1
4.1
4.1
64.21 Industrial 67
24
16253
1596.4
6445
5504
52.6
51.7
51.1
68.23 31.64 Industrial
25 26
20488
656.7
10389
12341
29.9
23.3
23.3
27
R09-15
20947
836.7
9282
9958
3.8
3.8
3.8
43.55
28
1573713
1064.7
8516
8263
4.4
4.4
4.4
53.49
29
20695
1187.1
8054
7501
25.7
25.7
25.7
57.74
30
20771
1385.2
7292
6460
1.4
1.4
1.4
63.42
Análisis de Información
Diseño de la Solución Selección de Puntos Potenciales Análisis Eléctrico Total
Bobinas Fault Tammer
51 39
REVISIÓN CIRCUITOS ENVIGADO--R09 TRAFO 1 TRAMOS POSIBLES DE INSTALACIÓN DATOS TRAMO 20921 20890
DISTANCIA[mt] 1516.4 1580.1
ICC 3Ф [A] 6861 6669
ICC 1Ф[A] 5917 5685
FASE A 29.3 25
FASE B 29.3 25.2
FASE C 29.3 25.2
R09-14
9901 10038
2017.2 2057.1
7245 0
6592 6406
15.1 16.8
0 0
4.7 0
R09-20
10852 10680 11037 11034 10968 10975 10983 11621
2093.6 2173.2 2362.7 2304.3 2404.6 1967.5 2256.2 2387.3
7135 6884 6329 6489 6235 0 6471 6267
6884 6519 5744 5967 5618 7528 5930 5662
4 57 0.7 18.8 16.5 0 10.6 53.7
4 53.6 9.7 18.5 16.5 9.6 10.6 52.4
30.3 54.1 2.9 18.5 16.5 0 10.6 52.6
R09-21
X
X
X
X
X
X
X
R09-22
14215 14191 9103
2186.5 2321.4 2660
7082 6631 5943
6511 5943 5008
10.2 39.7 46.6
6.4 34.8 36.4
13.1 5.4 41.9
68.76 Residencial 70.55 75.32
R09-23
9605 10051 9802 9604 10071
1711.3 1652.8 1871.5 1904.1 1991
7691 7844 0 7192 7016
6831 7088 6123 6080 5804
10.9 5.8 9.9 45.5 54.6
0 27.4 0 37.8 54.9
0 9.1 0 55.7 57.9
66.1 Residencial 65.07 69.52 69.27 70.59
R09-24
20549 20257 20432 20454 20605 20565 20598 20573
1221.5 1382 1561.1 1630.9 1820.6 1953.9 2046.6 2047.6
8869 0 7652 0 6855 6545 6299 6380
9438 8120 7174 6515 6012 5577 5277 5328
9.6 0 10.5 5.9 22 6.9 7.3 0.9
9.6 11.1 15.5 0 18.4 3.1 7.3 0.9
9.8 0 15.3 0 19.7 3.1 7.3 0.9
50.05 Residencial 57.22 61.04 65.88 67.14 69.44 70.8 70.8
CIRCUITO 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65
% CAIDA DE V EN LA CLASIFICACION BARRA
CORRIENTES
66.44 67.73 65.76 Residencial 66.68 65.1 Comercial 66.36 69.81 68.8 70.39 62.97 70.46 71.48
Análisis de Información
Diseño de la Solución Selección de Puntos Potenciales •
De la aplicación MAR se extractaron los reportes de aisladeros fallados en el periodo que va de abril de 2008 a mayo de 2009.
•
Estos reportes fueron analizados, organizados y filtrados por el Equipo de Ingeniería. Con este proceso se garantiza la unicidad de los eventos
•
Posteriormente estos archivos en Excel fueron exportados a archivos planos (ASCCII) en un formato predefinido.
•
Estos archivos planos fueron importados en la aplicación Geomedia, de tal forma que en una misma vista, se pudieran visualizar los resultados de CYMDIST previamente mencionados y los de MAR tal como se muestra en la siguiente diapositiva.
•
Adicional a los resultados encontrados para la subestación Envigado también se obtuvieron resultados para las subestaciones de Ancón Sur, Guayabal, Poblado, San Diego, Bello, Zamora Y Villa Hermosa.
Análisis de Información
Diseño de la Solución Selección de Puntos Potenciales
Análisis de Información
Localización Final Bobinas
Seguimiento de la Solución Implementada
1
2
AS00942
1
AS01016
1
2010– 10
AS00892
2009- 12
2009-09
R09-03 R09-04 R09-06 R09-07 R09-09 R09-13 R09-15
2009-11
ELEMENTO
2009-10
CIRCUITO
2009-08
Eventos Registrados en MAR 3 1
2 1
AS01042
0
AS01102 AS01282
3
AS01365
1
1
1
1
1
5 1
AS01341
R09-19 R09-20
0
AS01512
1
1
2
AS01600
0
AS01605
0
AS01599
R09-22 R09-24
1
1
AS01659
1
AS01460
1
1
1
AS01466
R12-03 R12-05 R12-06 R12-07 R12-10 R12-11 R12-12 R12-13 TOTAL GENERAL
TOTAL GENERAL
1
AS02162
1
AS02249
2
AS02374
1
1 1
1
3 1
AS02452
2 1
1
AS02791
AS02791
1
AS02849
1
1 1
AS02326
1
12
4
3
3
1
3
4
29
Seguimiento de la Solución Implementada
Eventos Registrados en SGCPE-MAR Ejemplo:
Duración
Aisladero
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Estampa de tiempo. SGCPE
Estampa de tiempo MAR
0.091
AS01282 (R09-13)
87.08
97.24
98.308
2010-Jan-28 07:03:22.347
1/28/2010 07:14:29 AM
Seguimiento de la Solución Implementada
Análisis Comparativo Antes y Después de la Instalación de las Bobinas
120
120
100
100
80
80 Series1
60
60
Series2 40
Series3
40
Series1 20
20
Series2
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Series3
0 0
0.05
0.1
Grafico de SAGS. Periodo Noviembre 1 de 2008 a Enero 31 de 2009. (Total SAGS: 83)
0.15
0.2
0.25
0.3
Seguimiento de la Solución Implementada
Curvas ISOSAGS Nov. 1 de 2008 – Enero 31 de 2009
Seguimiento de la Solución Implementada
Curvas ISOSAGS Nov. 1 de 2009 – Enero 31 de 2010
Seguimiento de la Solución Implementada
Disposición Física y de Montaje de la Bobina de 50A
Seguimiento de la Solución Implementada
Norma de instalación de la bobina de 50A
Seguimiento de la Solución Implementada
Norma de instalación de la bobina de 50A
Seguimiento de la Solución Implementada
Disposición Física y Montaje de la bobina de 400A
Resultados y Conclusiones
Conclusiones y Recomendaciones • La utilización de la bobina limitadora de corriente reduce los niveles de cortocircuito. • La coordinación de equipos de protección se hace posible en los rangos de limitación de los niveles de cortocircuito. • Los SAGS que se presentan en la barra originados por cortos agua debajo de las bobinas se limitan a rangos de magnitud entre el 80% y 90%. • La vida útil de los equipos que deben soportar los altos niveles de cortocircuito se debe aumentar considerablemente.
• Hay que tener cuidado con los campos magnéticos de las bobinas en los puntos cercanos a estas ya que no existe confinación del mismo. • La mejor solución desde el punto de vista eléctrico la constituyen las bobinas de núcleo de aire.
• Una posible mejora en los diseños la constituyen las bobinas con entrehierro. Se aspira a disminuir el tamaño de las bobinas de 400 A.
Gracias
