Agustín Larez Félix Guevara Luis Pereyra C.A. Electricidad de Valencia COMPENSACIÓN REACTIVA CONTROLABLE EN REDES DE DISTRIBUCIÓN DE MEDIA TENSIÓN A 13,8 kV EN C.A. ELECTRICIDAD DE VALENCIA Agustín Larez Félix Guevara Luis Pereyra

Contenido Objetivo. Situación Actual. ¿Por que Compensación Reactiva Controlable?. Metodología. Flujograma Registros de variables Eléctricas Análisis en Regimen Permanente (Flujos de carga y niveles de Cortocircuito) Análisis de Sensibilidades en clientes asociados al alimentador en estudio. Análisis de Frecuencia (Armónicos, Resonancia, Modelo Circuital). Unidades Capacitivas Controlables. Descripción General del componente Control automático de la Unidad Beneficios Económicos. Recomendaciones Conclusiones.

1. Objetivo.   Mostrar los resultados y experiencias obtenidas de la Compensación Reactiva del tipo controlable y sus efectos en el sistema de distribución de media tensión a 13,8 kV. de C.A. Electricidad de Valencia.

Puntos de Transformación 5633 # de Alimentadores que sirven la zona Área Servida 240 km2 Capacidad Instalada 888 MVA Demanda 257.74 MW # S/E que sirven la zona 17 # de Alimentadores que sirven la zona 46 (13.8 kV) 26 (2.4 kV) Longitud de líneas Red de Distribución 927 km

Alimentadores según su tipo de carga Situación Actual Clasificación de alimentadores a 13.8 kV según su tipo de carga y Niveles de Compensación Reactiva Fija Tipo Mixto Tipo Industrial Alimentadores según su tipo de carga Tipo Comercial Tipo Residencial

3. ¿Por que Compensación Reactiva Controlable?. Carga reactiva no cubierta por compensación reactiva fija. Por el comportamiento de la carga, factor de carga bajo. Reactivos a carga punta del sistema de distribución, que no lo cubre la compensación fija Los valores de reactivos mínimos que presentan los alimentadores de tipo industrial, son menores a 600 kVAR (capacidad estándar). Es por ello, imposible utilizar la metodología y tecnología de compensación fija -1700 -1500 -1300 200 kVAR -1100 kVAR -900 -700 -500 1000 kVAR -300 -100 12:00:00 01:10:00 02:20:00 03:30:01 04:40:00 05:50:00 07:00:00 08:10:00 09:20:00 10:30:00 11:40:00 12:50:00 14:00:00 15:10:00 16:20:00 17:30:00 18:40:01 19:50:00 21:00:00 22:10:01 23:20:00 HORA

4. Metodología de Compensación Reactiva Controlable. Medición de Variables Eléctricas en SS/EE Procesamiento de la Data de Registro Simulación R. Permanente Corridas Flujo de Carga Cálculo Niveles Cortocircuito Verificación Preliminar de Bancos Condensadores existentes Análisis de Sensibilidad (Efectos sobre Clientes) Análisis de Frecuencia (Armónicos) Verificación de Nivel de Armónicos Individuales (Espectro) Cálculo del Orden de Armónicos de “Resonancia” en aquellos puntos de ubicación de Condensadores en forma Preliminar Mostrar Ecuación de Cálculo Modelo Circuital utilizado para la simulación Mostrar Tablas y Gráficos. Ejemplo práctico de Cálculo: THDV-V3 KVAR Voltaje Existe efecto Resonancia Si Se realiza reubicación de Banco de Condensadores. No Fin Se instala Banco

4. Registros de Variables Eléctricas y Procesamiento de Data. 5 2,3 % 4 1,8 % 3 A fundamental = 188,4 A (100 %) 2 0,8 % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Orden de Armonico

4. Modelo Circuital Ih(n) Zf(n) Zs(n) Ih(n) = Corriente de la armónica de orden n. Zs(n) = Impedancia de Thevenin del sistema de orden n. Zf(n) = Impedancia de banco de condensadores de orden n. MVAcc = Niveles de Corto Circuito (MVA) MVAR = Capacidad de bancos de condensadores (MVAR)

4. Simulación de Resonancia

5. Unidades Capacitivas Controlables. Unidades capacitivas, cuyas capacidades son de 200 kVAR y 300 kVAR, según capacidades normalizadas por ELEVAL. Control de Capacitores, está constituido por los interruptores, transformador de potencial y transformador de corriente. Software de control lógico, determina la energización/desenergización de los bancos de condensadores a la red de distribución, de acuerdo a un algoritmo de switching que incluye parámetros del tipo eléctrico (Voltaje, Corriente, Potencia Activa, Potencia Reactiva, Factor de Potencia y Voltaje con Corrección), atmosférica (Temperatura) y de tiempo (Día de Semana y Fecha).

5.1. Unidades Capacitivas Controlables. Software de Control Lógico Control de Capacitores Transformador de Corriente Unidades Capacitivas Controlables

6. Beneficio Económico: Reducción en la facturación, por compra de energía eléctrica, (cargo por demanda (kVA) y cargo por energía (kWH)), esta reducción es del orden 2% respecto al valor total de la facturación del mes. La inversión por materiales y mano de obra por la instalación del banco de condensadores, representa un 25 %, respecto al valor total de la facturación del mes, es decir, que dicha inversión se recupera aproximadamente en 14 meses

Disminución en Potencia Aparente (kVA) Var max. 6 % Disminución en Potencia Reactiva (kVAR) Var max. 93 % Disminución en Corriente (A) en 13,8 kV Var max. 5%

7. Recomendaciones. ELEVAL con la incorporación de compensación reactiva controlable aplica uno de los fundamentos más importante de la planificación de distribución, el de optimizar los elementos que conforman la red (transformadores de potencia, conductores, cables, etc.), por tal motivo se recomienda la incorporación de este tipo de planes de compensación reactiva fija y controlable, dentro de su planificación de distribución.

8. Conclusiones. (1) Es necesario la selección optima de la capacidad de los condensadores, según la configuración y tipo de sistema de distribución asociado. Una vez instalados los bancos de condensadores, realizar un análisis de frecuencia cada vez que se incorporen a la red de distribución cargas no lineales y elementos que cambien los niveles de corto circuito del sistema.

8. Conclusiones. (2) Las ventajas que ofrece la compensación reactiva son variadas. Pero sin un estudio de frecuencia adecuado pueden surgir fallas al sistema eléctrico de distribución, que ocasionaría, entre otras cosas el daño del equipo. Las características de apertura de los interruptores de energización/desenergización de los bancos de condensadores a la red de distribución, deben ser de cruce por cero, a objeto de eliminar los transientes producidos al energizar las unidades capacitivas.