PÉRDIDAS TÉCNICAS

CAUSAS DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS DE ENERGÍA.

CLASIFICACIÓN DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS DE ENERGÍA.

NIVELES ACEPTABLES DE PÉRDIDAS TÉCNICAS.

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS TÉCNICAS.

RESUMEN DE PÉRDIDAS TÉCNICAS.

CAUSAS DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS DE ENERGÍA.

Pérdidas de energía por efecto joule. Pérdidas de energía por efecto corona. Pérdidas de energía por histéresis y corrientes de

eddy

CLASIFICACIÓN DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS DE ENERGÍA.De acuerdo al origen, las pérdidas técnicas dentro de un sistema de distribución, se clasifican en:

Pérdidas por transporte de energía. Pérdidas por transformación. Pérdidas en las mediciones.

NIVELES ACEPTABLES DE PÉRDIDAS TÉCNICAS DE ENERGÍA.

No superior del 10 al 12% de la energía entregada a la red , de las cuales: 7 a 9% debería corresponder a las Pérdidas técnicas, y del 3 a 5% corresponderían a las pérdidas no técnicas. La tabla VIII muestra estos valores.

DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS.

Se realizó por etapas, dividiendo al Sistema Eléctrico Milagro en:

1- Sistema de subtransmisión.

2- Alimentadores primarios.

3- Transformadores de distribución.

4- Circuitos secundarios.

5- Sistemas de medición, y

6- Alumbrado público.

1- CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN EL SISTEMA DE SUBTRANSMISIÓN.

Comprende: líneas de subtransmisión y transformadores de potencia. El periodo de estudio es desde julio del 2004 a junio del 2005, en base a los meses de: octubre y

diciembre del 2004 y, mayo y junio del 2005. La información disponible del sistema de subtransmisión es:

1. Diagrama unifilar, que se presenta en el anexo 2.1

2. Datos técnicos de líneas y transformadores, que se presentan en las tablas IX y X respectivamente.

3. Información de la carga en las subestaciones, de los meses seleccionados.

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE POTENCIA.

Para el cálculo de las pérdidas de potencia, se realizó:

a) Normalización de curvas de carga.

Curvas de Carga de los meses escogidos fueron convertidos en valores de p.u.

A cada una de las curvas de carga en p.u. se las linealizó considerando la igualdad de energía de las curvas.

b) Flujos de potencia.

Se determina el período de tiempo en donde la demanda de cada subestación son coincidentes y determinar el número de corridas de flujo para un día.

Pérdidas de potencia con grandes consumidores (Junio 2005).

Pérdidas de potencia sin grandes consumidores.(Junio 2005).

En el anexo 2.4, se presentan las pérdidas de potencia para el resto de meses tomados como representativos.

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA.

Se consideran las pérdidas de potencia sin grandes consumidores, y se calculan de acuerdo a la ec.

Donde:E: pérdidas de energía (MWH)Pi: pérdidas de potencia (KW)Ti: duración de Pi (H)

1000**1

n

i

TiPiE

Pérdidas de energía de un día del mes de junio del 2005

Las pérdidas de energía para un día del mes de junio del 2005 es el 2,48% con respecto a la generación total

Con las pérdidas de energía diarias de los meses representativos se calcula sus pérdidas de energía mensuales. Para estimar en el año se relaciona a los meses por similitud de carga con respecto a los representativos.

En el anexo 2.6 se presentan las pérdidas de energía anuales, para el mismo periodo, pero incluido los grandes consumidores.

2- CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN PRIMARIO.Para el estudio se escogió de muestra 4 alimentadores primarios, en base al tipo de conductor, longitud y tipo de área a la que sirve del total de alimentadores que tiene la empresa (39).

INFORMACIÓN DISPONIBLE.

En la empresa fue:

- Trazado físico, de las rutas de los alimentadores de muestra.

- Características generales de todos los alimentadores como: capacidad instalada, y longitud total ( tabla XVI ).

Para realizar un cálculo más aproximado se necesitó de la adquisición de información, por medio de lo sgte:

- Levantamiento físico del los alimentadores de muestra, para determinar: ubicación y capacidad de transformadores, por fase (anexo 2.7).

- Se instaló equipos de medición electrónicos en transformadores de distribución de muestra para determinar información de su carga (curvas-anexo 2.8)*.

- Se tomó lecturas de corriente en horas de demanda máxima en transformadores seleccionados como muestra de las 4 alimentadores de estudio.

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE POTENCIA.Para el calculo de pérdidas de potencia, se consideró:

- Cada fase como independiente, debido al desequilibrio existente en las alimentadoras.- Con las corrientes máxima y nominal de cada transformador medido se calculó el porcentaje de carga (Fu) de cada uno de ellos.- Con dichos porcentajes, y la ubicación y capacidad de los transformadores no medidos, se determinó la corriente máxima.- Con el número de nodo de cada fase, la capacidad nominal de cada nodo, el factor de potencia y utilización se obtiene la carga máxima en cada nodo.- Se consideró como nodos de carga las derivaciones de cada fase considerando en ellas su longitud, factor de utilización y además las pérdidas de potencia en cada derivación.- Se calcula la corriente máxima por tramo y caídas de voltaje en cada nodo, utilizando métodos: constante K y escalonado.

n

KKTramoK RIP

1

2)(

Pérdidas de potencia-Alimentadores de Muestra

El anexo 2.9 presentan las pérdidas de potencia por tramo para cada fase de los alimentadores de muestra, con sus derivaciones.

EXTRAPOLACIÓN AL SISTEMA TOTAL.

Se clasifica los alimentadores del sistema en urbanas y rurales, considerando sus característica técnicas generales, y se determina una relación que se utiliza para calcular las pérdidas de potencia para el resto de alimentadoras (tabla XIX) , mediante la ec.

Donde:

P. Línea: pérdidas máximas de potencia de la línea primaria.

D.max: potencia máxima de la línea primaria.

L: longitud de la línea primaria.

K: constante, en función de las perdidas de potencia, demanda máxima, y longitud de las líneas primarias

de muestra.

kLDP máxL **2

DETERMINACION DE PERDIDAS DE ENERGIA.Con las pérdida de potencia máxima se calculan de acuerdo a la siguiente ec.

El factor de pérdidas se cálculo mediante la ec.

Las pérdidas de energía de la muestra y del sistema total para el mes de junio del 2005 se presentan:

TFPP pE **max

máx

ii

DT

TDFp

2

2

*

*

3- CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN.Se considera dos tipos de pérdidas: en vacío y de cobre*. Información disponible de los transformadores.- Capacidad nominal total instalada de transformadores de cada alimentador - Características técnicas generales para cada capacidad de transformador.*

La información no disponible, pero requerida, se obtuvo por medio de levantamiento físico de los transformadores de distribución instalados en los alimentadores de muestra (anexo 2.10).La información acerca de la carga fueron las mediciones realizadas, en los transformadores para el calculo de pérdidas en alimentadores primarios.

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE POTENCIA.Con las mediciones de demanda máxima y curvas de carga realizadas, en los transformadores de muestra, se determina el factor de utilización mediante la sgte. ec. (anexo 2.11)

Se determinó el número y la capacidad de los transformadores que existen en cada alimentador de muestra. Para calcular las pérdidas de potencia por capacidad de cada transformador de cada alimentador de muestra se utilizó la sgte. ec.

TNOM FpKVA

DmáxFu

*

)*(* 2FUPPnP CUOT

Las pérdidas de potencia por capacidad y total en los transformadores, para los alimentadores de muestra, se

presentan en las tablas XXIII y XXIV.

EXTRAPOLACIÓN AL SISTEMA TOTAL.Se obtiene las pérdidas en vacío y en cobre en los transformadores del resto de las alimentadoras, mediante una relación directa con las pérdidas totales en vacío y en cobre de la muestra, utilizando dos factores de acuerdo a los siguientes factores de la muestra:

Con los factores de pérdidas de vacío, y pérdidas de cobre se calculan las pérdidas de potencia

INSTO KVA

PoF

INSTCU KVA

PcuF

Las pérdidas de potencia de los transformadores, para el resto de los alimentadores se calculan mediante la ec.

Fo: factor de pérdidas de vació.

Fcu: factor de pérdidas de cobre.

KVAINS: capacidad instalada de transformadores por alimentador (KW).

Fu: factor de utilización por alimentador.

Las pérdidas de potencia en los transformadores de distribución del sistema total de alimentadores primarios de la EEMCA se presentan en la tabla XXV.

2*)()( FuKVAFKVAFP INSTCUINSTO

Las pérdidas de potencia totales en los transformadores de distribución es 856.08 KW que corresponde al 1.40 %.

DETERMINACION DE PERDIDAS DE ENERGIA.Se calculan de la misma manera que en los alimentadores, es decir con la ec.

Las pérdidas de energía para el mes de Junio del 2005 de los transformadores de muestra, se presentan en la tabla XXVI.

Las pérdidas de energía para el mes de Junio del 2005 del sistema total de transformadores de la EEMCA se presentan en la tabla XXVII.

TFPP pE **max

4- CALCULO DE PERDIDAS EN LOS CIRCUITOS SECUNDARIOS.Se considera circuitos secundarios radiales, con secciones de poste a poste, con la carga al final de cada sección (poste).

Debido a no disponer información la empresa se escogieron 30 circuitos secundarios como muestra y se realizo un levantamiento de ellos, obteniendo información.*

Del levantamiento físico se obtuvo la sgte. Información:

- Número de abonados servidos en cada poste del circuito.

- Consumo promedio mensual para cada abonado y a su vez la demanda del grupo de abonados servidos en cada poste.

- Características técnicas por tipo de luminaria utilizada (tabla XXX).

En el Anexo 2.12 se presenta un diagrama unifilar tipo levantado por cada alimentador de la muestra.

DETERMINACION DE PERDIDAS DE POTENCIA.Se realizo el siguiente procedimiento:

Con la demanda del grupo de abonados de cada poste se determinó la corriente máxima por fase, tomando en consideración una cargabilidad del 50% para cada fase, de acuerdo a la ec.

Donde:I: corriente promedio por grupo de abonados.Dpro: demanda promedio por grupo de abonados/posteV: voltaje nominal (V)Fp: factor de potencia / tipo de circuito.Fc: factor de carga del transformador de distribución.

FcfpV

DI prom

*.*

Se calcula la corriente para cada luminaria, mediante la ec.

Se considera los postes como nodos (figura 2.2), y se determinan las pérdidas de potencia por tramo

L

REALLUM fpV

PI

*.

lrIP jiji **2

jLUMjTji IIII

En la tabla XXXI se presenta el cálculo de las pérdidas de potencia máxima para un circuito secundario del anexo 2.12, Capacidad del Transformador: 50 KVA# de Abonados: 72Voltaje del circuito: 120/240Factor de potencia: 0.92Conductor: # 2AWGFactor de Carga: 0.60

Las pérdidas de potencia máxima para los circuitos secundarios de muestra se presentan en la tabla XXXII.

EXTRAPOLACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE POTENCIA.

Con las pérdidas de potencia totales de la muestra, se calcula las pérdidas de potencia por unidad de longitud (KW/m). Con la longitud total de los circuitos secundarios del sistema se obtiene las pérdidas totales, presentan en la tabla XXXIII.

DETERMINACION DE PERDIDAS DE ENERGIA.

Las pérdidas de energía para el mes de Junio del 2005 del sistema total de circuitos secundarios de la EEMCA se presentan en la tabla XXXIV, y se calculan de acuerdo a la ec. 2.5.

5- CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN LOS SISTEMAS DE MEDICIÓN.

Se consideran las pérdidas en acometidas y medidores en forma individual. La información requerida para el estudio es la que se obtuvo por medio del levantamiento físico de los circuitos secundarios de muestra.*

DETERMINACION DE PÉRDIDAS DE POTENCIA.

- En las acometidas.- Se determina la corriente máxima (I), de cada abonado, mediante la ec.

Donde:KWH: energía promedio mensual.V: voltaje nominal (V)Fp: factor de potencia (circuito

secund)Fc: factor de carga.

FcFpV

KWHI

***720

- Se determinan las pérdidas de potencia de la acometida (P), mediante la ec.

Las pérdidas de potencia de las acometidas de un circuito secundario de muestra se presentan en la tabla XXXV.

lrIP **2

EXTRAPOLACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE POTENCIA.

Con las pérdidas de potencia totales de la muestra, se calcula pérdidas de potencia/abonado, luego con el numero total de abonados se estima las pérdidas de potencia para todo el sistema de acometidas( tabla XXXVII ).

- En los medidores.

Las pérdidas de potencia en los medidores (Pmed) se calculan considerando una pérdida constante de 1.2 vatios, para cada medidor y mediante la ec.

1000

22**2.1 321 mmm

nP

En la tabla XXXVIII se presentan las pérdidas de potencia en los medidores del sistema total de la EEMCA.

DETERMINACION DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA.- En las acometidas.Las pérdidas de energía se calculan mediante la ec. utilizada en circuitos secundarios para el mes de junio del 2005, las pérdidas de energía del total de acometidas se presentan en la tabla XXXIX.

- En los medidores.

Las pérdidas de energía, para el mes de junio del 2005, se presentan en la tabla XL, se calculan mediante la sgte. ec.

TPE MED *

6. CÁLCULO DE PERDIDAS EN EL ALUMBRADO PUBLICO.Para el calculo: se dispone del número total de luminarias instaladas en el sistema, y las características técnicas por tipo de luminaria utilizada, presentada en la tabla XXX.(anterior)

DETERMINACION DE PÉRDIDAS DE POTENCIA.Se realizo el siguiente procedimiento:Se calculó la pérdida de potencia en el cable de alimentación de la luminaria, de acuerdo a la sgte. ec.

Donde:PTlum: potencia total de la luminaria (W)V : voltaje nominal de la luminaria (V)Fp : factor de potencia de la luminariar : resistencia del cable

rfpV

PP LUMT *

*

2

.

- Se determina las pérdidas de potencia total, por tipo de luminaria, sumando las pérdida en los accesorios y las de el cable, que se presentan en la tabla XLI.

Las pérdidas de potencia total de las luminarias del sistema se presentan en la tabla XLII.

DETERMINACION DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA.

En la tabla XLIII se presentan las pérdidas de energía (E), del sistema total de alumbrado público, mes de junio del 2005, de acuerdo a la ec. 2.21:

Donde:

P lum: perdidas de potencia total (lumin)

T : tiempo de operación (12h)

TPE LUM *

RESUMEN DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS.Las perdidas de energía en las diferentes etapas del sistema eléctrico Milagro, al mes de junio del 2005, se presentan en la tabla XLIV, que representa el 8,64% de la energía total disponible.