VISIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS DE SUBTRASMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN (CASO EMPRESA ELÉCTRICA QUITO) Quintana Betancurt Edy Mauricio Laboratorio de Distribución de Energía Eléctrica, Eléctrica, Departamento de Energía Eléctrica, Eléctrica, Escuela Politécnica Nacional Quito, Ecuador
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-. El presente presente documento está realizado con la finalidad de presentar el primer informe del laboratorio de Introducción a Sistemas Eléctricos de Potencia, referente a visión generalizada de los sistemas de subtrasmisión y distribución (caso EEQ). Como primer punto, encontramos una descripción detallada del sistema eléctrico de la EEQ. Posteriormente se encuentra el estudio y reconocimiento de una línea que suministra energía eléctrica a una vivienda en particular. A continuación, se detallan términos que apoyan el conocimiento adquirido en la práctica, temas como sistemas GIS, redes Smart Grids, etc. Finalmente se analiza las diferencias entre sistemas de generación, trasmisión y subtrasmisión, y los sistemas de distribución, para concluir se encuentran las conclusiones y comentarios sobre todo el conocimiento y aprendizaje adquirido en esta práctica.
Resumen
I. 1.
INFORME
Consulte y realice un resumen sobre las características generales (área de cobertura, número de usuarios, nivel de cobertura, demandas, energía comprada y vendida, pérdidas, KVA instalados en subestaciones, potencia instalada en generación y km de líneas clasificados de acuerdo a los diferentes niveles de voltaje) más relevantes del sistema eléctrico EEQ.
La Empresa Eléctrica Quito (EEQ), abarca pr incipalmente dos provincias, las cuales son: Pichincha y Napo, entre ambas provincias alcanza una cobertura de 14.971 km 2. En la provincia de Pichincha cubre los siguientes cantones: Quito, Pedro Vicente Maldonado, parte de Puerto Quito, Rumiñahui y san Miguel de los Bancos. En la provincia de Napo cubre los cantones de El Chaco y Quijos. También es importante indicar que por un contrato asociado a CENEL EP, la Empresa Eléctrica
Quito brinda cobertura a las provincias de Orellana y Sucumbíos.
Figura 1. Mapa del área de cobertura de la EEQ.
Acerca del número de usuarios que tiene la EEQ a diciembre del 2014 existen clientes regulados facturados: 1.002.520 contadores de energía y como población electrificada 2.826.228 de habitantes. Actualmente la empresa eléctrica Quito cuenta con un nivel de cobertura aproximado al 99,54%. Sobre demanda los datos del 2015 señalan que la demanda por parte de la EEQ fue de 4 138 Gwh por ende existió un incremento del 1.34% con respecto al año 2014. Par energía comprada y vendida tenemos la tabla 1.
Energía Facturada (MWh)
3.738.698
Energía comprada (MWh)
4.016.3304
Tabla 1. Energía comprada y vendida por la EEQ. Se calcula que las pérdidas anuales fueron del 5.94%.
El 5.10% debido a pérdidas técnicas. Y el 0.84% correspondiente a pérdidas no técnicas.
En la Tabla 2 se puede observar los valores de kV y MVA que EEQ tiene instalado sus diferentes subestaciones: SUBTRANSMISIÓN N° de subestaciones
Voltaje [kV]
Capacidad instalada [MVA]
9 reductoras
138 - 22.8
388
4 reductoras
138 - 46
575
1 reductora
69 - 23
16
Figura 2. Ubicación del servicio en el domicilio con el sistema GISS.
9 reductora
46 - 22.8
344
14 reductora
46 - 6.3
312.5
7 elevadoras
Varios voltajes
189.08
Mediante el sistema GIS y las herramientas web, se ha podido determinar que la subestación Eplicachima N° 21, proporciona distribución de energía eléctrica al sector del Calzado, esta subestación a la vez se conecta media dos líneas de trasmisión de 46 kV de 9,63 Km de longitud a la subestación Santa Rosa N° 37 además con otra de 5,67 Km de longitud a la subestación Sur N° 20 y con la subestación Barrio Nuevo N°3 con una línea de 3.76 Km de longitud. El domicilio con suministro 1871465-5 esta con el alimentador Eplicachima 21ª, cuya estación dispone de 2 transformadores de 20/27/33, 46/23 Kv, instalados en el 2006 y en el 2010 respectivamente, con seis primarios y un expreso de Trolebús, dos bancos de condensadores, uno de 4.08 MVAR y otro de 4.5 MVAR. Sus cargas coincidentes se registran las 19:30.
Tabla 2. MVA instalados en subestaciones Para la potencia instalada en generación se cuenta con 5 centrales hidráulicas con potencia instalada de 96,93 MW y una central térmica con una potencia instalada de 34,2 MW. El sistema de subtrasmisión cuenta con 120 km de líneas de 138 kV, 52 km de líneas de 69 kV y 233 km de líneas de 46 kV.
2. Dibuje en formato A3 el diagrama unifilar del sistema de subtransmisión de la EEQ actualizado al año 2014, el mismo debe incluir líneas de subtransmisión, centrales de generación, subestaciones de distribución y alimentadores primarios (no se deben incluir elementos de protección y maniobra tales como disyuntores y seccionares). Los niveles de voltaje deberán diferenciarse con distintos colores.
3.
Transformador de distribución: 23 kV/220V
Diagrama unifilar del sistema de subtrasmisión de la EEQ ( ANEXO)
Por medio de las herramientas web y comprobación in situ, identifique el transformador de distribución, alimentador primario y subestación que suministran energía eléctrica a su vivienda. Dibuje un esquema de los elementos identificados.
Figura 3. Subestación Eplicachima N° 21.
4. Analice el diagrama unifilar de la subestación identificada en el literal anterior y explique sus elementos y modo de operación.
Es característica fundamental de todos los sistemas eléctricos de potencia formar anillos para que los sistemas sean confiables. La subestación Eplicachima forma este anillo con las subestaciones: San Roque, Barrio Nuevo, Miraflores, Pérez Guerrero, Diez Nueva, Diez Vieja, y Sur. Cada subestación trabaja con sus respectivas líneas de substrasmisión de 69 kV. En el diagrama unifilar se observan dispositivos de maniobra y protección tales como disyuntores y seccionadores. Los disyuntores son elementos que permiten habilitar o deshabilitar líneas, un propósito de estos transitorios es dar mantenimiento a las líneas, en cabio los seccionadores trabajan como dispositivos de protección cuando existen fallas en el sistema. También encontramos seccionadores de puesta que actúan cuando existen descargas derivando voltajes a tierra.
5.
Consulte y explique con sus propias palabras los siguientes temas: sistema de información georeferenciado (GIS), redes inteligentes en sistemas de distribución (smart grids), generación distribuida, cocinas de inducción y Plan de Cocción Eficiente (PCE).
Sistema de información Georeferenciada (GIS) Es un sistema que es capaz de recoger, almacenar y analizar información y presentarla de una manera útil a los usuarios. Es una herramienta informática fundamental ya que permite localizar en una zona geográfica información detallada. En nuestro caso este software de la EEQ que obtiene datos de medidores, sensores, etc. nos permite dar seguimiento a todo el sistema de distribución de la EEQ.
Redes inteligentes en sistemas de distribución (Smart grids) Una red inteligente es una red que suministra energía eléctrica, pero se caracteriza por su alto nivel de sofisticación tecnológica, es decir permite operarla inteligentemente para integrar de forma eficiente el comportamiento de la red a las acciones ejecutadas por los usuarios, permitiendo esto manejar la red de una forma más eficiente y confiable.
Generación distribuida Es la generación de energía eléctrica por medio de fuentes de energía muy pequeñas con una capacidad máxima entre 50 MW a 100 MW, las cuales incluso están en lugares muy cercanos a la carga.
Cocinas de inducción Una cocina de conducción recibe su nombre gracias al fenómeno de inducción electromagnética de Faraday, en el cual dice que un campo magnético variable en el tiempo el cual magnetiza el material ferro magnético de la olla, generando corrientes parásitas calentándola directamente. Es importante señalar que las cocinas de inducción trabajan a muy altas frecuencias.
Plan de Cocción Eficiente (PCE)
Básicamente es un programa que tiene como objetivo primordial reemplazar el uso de gas doméstico por el uso de energía eléctrica, para la elaboración de los alimentos y calentamiento de agua.
6. En base a lo analizado en la práctica, diga cuáles serían las principales diferencias en el tratamiento técnico que se deberían dar a los subsistemas (generación, trasmisión y subtrasmisión), relacionándolos con el subsistema de distribución.
Una de las claras diferencias es el uso de la tecnología para la transformación de voltajes, para sistemas de generación, trasmisión y subtrasmisión se debe elevar voltajes para reducir pérdidas en generación aumentar eficiencia, en distribución los voltajes ya son reducidos a ciertos voltajes aptos para distribución, notándose claramente que los niveles de voltaje entre estos dos aspectos difieren considerablemente. Otra diferencia radica en la extensión de las líneas de trasmisión y distribución lógicamente, las líneas de distribución superan ampliamente en longitud a las líneas de trasmisión que proceden de las centrales de generación, siendo este punto un justificativo de los costos de cada etapa del sistema (Generación, trasmisión, distribución y
consumo) ya qué el sistema de distribución es más costoso que el de generación o trasmisión. Sobre mantenimiento una diferencia radica en que en los sistemas de distribución este debe ser muy riguroso ya que se debe mantener calidad y confiabilidad en el servicio.
7.
Conclusiones
Se concluye que los sistemas de distribución son mucho más complejos que los sistemas de trasmisión, ya que estos deben distribuirse estratégicamente para llegar a todos los usuarios y cumplir con las demandas de calidad y confiabilidad en el sistema. Se concluye que el sistema de distribución tiene un mayor costo a comparación de los sistemas de trasmisión y generación, debido al gran recorrido de las líneas de distribución superando estas ampliamente la longitud de las líneas de trasmisión. Se conoce que el costo del sistema se distribuye de la siguiente manera: generación 15%, trasmisión 10-15% y distribución del 45 50 % del presupuesto. Se concluye que esta práctica ha sido muy importante para nuestra formación personal como ingenieros eléctricos ya que nos ha familiarizado con el uso de muchas herramientas web que utilizaremos en nuestra vida profesional. Se concluye que el uso de redes inteligentes permite escanear la red eléctrica en tiempo real y brindarle al sistema mayor confiabilidad y calidad a los usuarios.
8. Referencias
I.
http://www.eeq.com.ec:8080/nosotros/eeq-encifras II. http://www.eeq.com.ec:8080/proyectos/proyecto -subestacion-pomasqui III. http://www.energia.gob.ec IV. https://www.celec.gob.ec/transelectric/images/st ories/baners_home/Plan%20expansion/parte %202.pdf
V. http://www.directoalpaladar.com/utensilios/lacocina-de-induccion-su-principio-defuncionamiento-y-ventajas VI. http://www.ree.es/es/red21/redesinteligentes/que-son-las-smartgrid VII. http://www.suelosolar.com/newsolares/newsol.as p?id=7092
ANEXO
