ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL.Facultad de Ingeniera en Electricidad y Computacin

EVALUACIN DE LA OPERACIN DE LNEAS DE TRANSMISIN DE ALTA TENSIN

TESINA DE SEMINARIO Previa a la obtencin del Ttulo de:INGENIERO EN ELECTRICIDAD ESPECIALIZACIN POTENCIA

Presentada por

JHONNY DAGOBERTO RODRGUEZ ASQUIANDRS JOS YULN PIN

Guayaquil - Ecuador2011

77

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecemos profundamente a todas las personas que hicieron posible este trabajo.Al Ing. Jos Layana Chancay director del seminario de graduacin que con su apoyo y conocimiento nos guio a lo largo de todo el proyecto.A nuestros padres y seres queridos que siempre nos dieron su apoyo.

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a mis padres pilares fundamentales en mi vida y quienes me han brindado su apoyo incondicional para ver hoy culminado el proceso de mi formacin profesional. Jhonny Rodrguez Asqui

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a Dios y a mi familia, principalmente a mi Madre por ser mi mayor ejemplo de fortaleza y que con su constante apoyo he podido cumplir este objetivo. A mis amistades que a travs de los aos han estado siempre conmigo en todo momento, convirtindose en mis hermanas y hermanos.Andrs Yuln Pin

TRIBUNAL DE SUSTENTACIN

_________________________ ________________________ING. JOS LAYANA CHANCAY ING. GUSTAVO BERMDEZ PROFESOR DEL SEMINARIO PROFESOR DELEGADO DE GRADUACIN DEL DECANO

DECLARACIN EXPRESA

La responsabilidad del contenido de esta Tesina, nos corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

(Reglamento de Graduacin de la ESPOL)

__________________________________JHONNY DAGOBERTO RODRGUEZ ASQUI

_________________________________ANDRS JOS YULN PIN

RESUMENEl presente proyecto tiene como objetivo principal presentar el anlisis de los proyectos para la mejora de la operatividad del sistema de transmisin de la provincia de Manab, la cual en aos anteriores tuvo problemas de electricidad y que actualmente los sigue teniendo. Es as como empezamos por el anlisis de la operatividad del ao 2009 para tener como base cuales fueron los problemas que se tuvieron y a la vez respaldando esta informacin con una encuesta realizada a los principales directivos de la CNEL-Manab.Luego se recopil la informacin del plan de expansin de CELEC EP TRANSELECTRIC 2010 - 2020 y de los registros de operatividad del sistema del mes de diciembre del aos 2010, los cuales fueron claves para el planteamiento del sistema de transmisin del ao 2010 y de las futuras modificaciones del sistema que estarn regidas por la entrada en operacin de dos proyectos importantes, que son las subestacin Montecristi para el ao 2011 y San Juan de Manta para el ao 2014.Finalmente se realizan simulaciones para los aos en estudio, para as conocer como estuvo operando el sistema, constatar los diversos problemas que se tuvieron y los beneficios que traeran los nuevos proyectos de mejora del sistema.

NDICE GENERALCAPITULO 11FUNDAMENTACIN TERICA11.1PARMETROS DE LAS LNEAS DE TRANSMISIN [1]11.1.1CONDUCTORES ELCTRICOS21.1.2AISLADORES41.1.3HILOS DE GUARDA61.2PRDIDAS EN LNEAS DE TRANSMISIN71.2.1PRDIDAS POR EFECTO JOULE71.2.2AMPACIDAD DE UN CONDUCTOR81.2.3RESISTENCIA EFECTIVA91.2.4TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIN QC91.2.5RADIACIN DE CALOR QR101.2.6GANANCIA DE CALOR SOLAR QS101.2.7DISPOSICIN DE LOS CONDUCTORES101.3OPERACIN EN ESTADO ESTACIONARIO DE LNEAS DE TRANSMISIN [2]101.3.1CIRCUITOS EQUIVALENTES DE LNEAS DE TRANSMISIN121.3.2REGULACIN DE VOLTAJE EN LNEAS DE TRANSMISIN171.3.3FORMAS DE REGULAR LAS VARIACIONES LENTAS DE TENSIN181.3.3.1REGULACIN DE VOLTAJE POR CAMBIADOR DE TOMAS BAJO CARGA201.3.3.2REGULACIN DE VOLTAJE POR FACTS221.4FLUJO DE CARGA EN SISTEMAS DE POTENCIA [3]241.4.1RESOLUCIN DEL PROBLEMA DE FLUJOS DE POTENCIA25CAPITULO 227CRITERIOS DE EVALUACION OPERATIVA DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE MANAB ZONA SUR272.1INTRODUCCIN272.1.1SUBESTACIN MONTECRISTI302.1.2SUBESTACIN SAN JUAN DE MANTA312.2TIPOS DE PROBLEMAS EN LA OPERACIN DE SISTEMAS DE TRANSMISIN332.2.1Falta de Capacidad de Transformacin hacia las redes de subtransmisin332.2.2Voltajes fuera de los lmites de operacin332.2.3Lneas de transmisin sobrecargadas342.2.4Fallas elctricas en el sistema342.2.5Error en las maniobras352.3ANLISIS DE LA RESPUESTA OPERATIVA DEL SISTEMA DE TRANSMISIN ELCTRICO DE MANAB362.4HERRAMIENTAS Y TCNICAS37CAPTULO 340ANLISIS DE LA OPERATIVIDAD ACTUAL DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE MANAB ZONA SUR403.1Topologa Vigente y Descripcin de la Red413.1.1Subestacin Portoviejo433.1.2Subestacin San Gregorio443.1.3Subestacin Manta Mvil453.1.4Lnea de Transmisin Quevedo San Gregorio463.1.5Lnea de Transmisin Portoviejo San Gregorio463.1.6Lnea de Transmisin Manta (Mvil) - San Gregorio473.1.7Lnea de Transmisin Daule Peripa Portoviejo473.1.8Lnea de Transmisin Quevedo Daule Peripa473.2Anlisis de la Operatividad483.1.1Anlisis de los Transformadores de Potencia483.2.2Anlisis de Voltajes en Barras Principales533.2.3Anlisis en Lneas de Transmisin57CAPITULO 466RESULTADOS DE LA SIMULACIN DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE LA PROVINCIA DE MANAB - ZONA SUR664.1Anlisis de la operatividad durante el ao 2009.664.2Anlisis de la operatividad durante el ao 2010.694.3Anlisis de la operatividad durante el ao 2011.724.4Anlisis de la operatividad durante el ao 2014.75CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESBIBLIOGRAFA

NDICE DE TABLASTabla 3.1 Flujos mximos diarios en la S/E Portoviejo..................................52Tabla 3.2 Flujos mximos diarios en la S/E Manta Mvil..............................53Tabla 3.3 Cargabilidad de transformadores zona sur de Manab.................54Tabla 3.4 Flujos mximos diarios en la S/E San Gregorio............................55Tabla 3.5 Voltajes de operacin permitidos por el CONELEC......................56Tabla 3.6 Perfil de voltaje de la S/E Portoviejo..............................................58Tabla 3.7 Perfil de voltaje de la S/E San Gregorio........................................59Tabla 3.8 Flujos mximos de la lnea Quevedo San Gregorio...................61Tabla 3.9 Flujos mximos de la lnea Portoviejo San Gregorio..................62Tabla 3.10 Flujos mximos de la lnea Manta Mvil San Gregorio.............63Tabla 3.11 Flujos mximos de la lnea Daule Peripa Portoviejo.................65Tabla 3.12 Flujo mximo absoluto de la lnea Daule Peripa Portoviejo......65Tabla 3.13 Cargabilidad absoluta de la lnea Daule Peripa Portoviejo.......65Tabla 3.14 Flujos mximos de la lnea Quevedo - Daule Peripa...................66Tabla 3.15 Flujo mximo absoluto de la lnea Quevedo - Daule Peripa........67Tabla 3.16 Cargabilidad absoluta de la lnea Quevedo - Daule Peripa.........67NDICE DE FIGURASFigura 1.1 Conductor ACSR............................................................................3Figura 1.2 Aisladores.......................................................................................6Figura 1.3 Sistema de transmisin de dos barras........................................11Figura 1.4 Red de dos puertos......................................................................11Figura 1.5 Diagramas Fasoriales de Circuito Inductivo.................................12Figura 1.6 Diagramas Fasoriales de Circuito Capacitivo...............................13Figura 1.7 Diagrama Fasorial de un Sistema Balanceado............................13Figura 1.8 Transposicin de Lneas..............................................................13Figura 1.9 Circuito Equivalente de Lnea Corta.............................................15Figura 1.10 Circuito Equivalente de la Lnea Media......................................16Figura 1.11 Cambiador de Tomas Bajo Carga (LTC)....................................22Figura 2.1 Diagrama unifilar del sistema de transmisin de Manab.............41Figura 4.1 Diagrama Unifilar Situacin 2009......68Figura 4.2 Diagrama Unifilar Situacin 2010......71Figura 4.3 Diagrama Unifilar Situacin 2011......74Figura 4.4 Diagrama Unifilar Situacin 2014......77

ABREVIATURAS

CNELCorporacin Nacional de ElectricidadCELECCorporacin Elctrica del EcuadorCONELECConsejo Nacional de ElectricidadSNISistema Nacional InterconectadoMVAMega Voltio AmperioMWMegavatioMVARMega Voltio Amperio ReactivoLTCLoad Tap Changer, Cambiador de Tomas Bajo CargaS/ESubestacin transformadoraL/TLnea de TransmisinL/STLnea de SubtransmisinBPBarra Principal de una subestacinp.u Sistema en Por UnidadTrafoTransformador

INTRODUCCINLas lneas de transmisin son una parte importante de todo el sistema de transmisin de energa elctrica, debido a que son utilizadas para llevar la energa de un punto a otro. Para lograrlo, se deben transformar los niveles de energa elctrica generada y una forma de hacerlo es elevando su nivel devoltaje. Considerndose que para transmitir un nivel depotenciadeterminado, al elevarse el voltaje se logra reducir lacorrientedel circuito y as disminuyndose las prdidas por efecto joule. Es as como se instalan subestaciones elevadoras en las cuales la transformacin del voltaje se efecta mediante transformadores o autotransformadores.Por lo anteriormente mencionado, los sistemas de transmisin elctrica utilizan usualmente voltajes del orden de los 220kVy superiores, denominados Alta Tensin, de 400kV o de 500kV, denominados Extra Alta Tensin.En la actualidad, el consumo elctrico se lo utiliza como indicador de la evolucin econmica de un pas, debido a que los periodos de crecimiento econmicos estn ligados a aumentos del consumo elctrico. Por esta razn, la evaluacin de un sistema de transmisin elctrico es muy importante para planificar las futuras modificaciones que se le harn al sistema y as mejorar la calidad del servicio que suministra.Uno de los principales problemas de transmitir potencia a travs de las lneas de transmisin es la cada de voltaje que se tiene entre las barras de generacin y la de carga, esta cada bajo condiciones normales de operacin hace que el voltaje de la carga se encuentre en los lmites de operacin permitidos.Otros tipos de problemas es el tener las lneas de transmisin y los transformadores de potencia cargados al lmite de su capacidad nominal, y entre otros, ya que bajo estas condiciones se tienen las mayores corrientes a travs de los bobinados del transformador, del conductor de la lnea, dando como resultado el calentamiento de los bobinados y del conductor, aumentando las perdidas y reduciendo la vida til de los mismos.Estos problemas en el sistema de transmisin tienen un efecto mayor en las redes de subtransmisin y distribucin, ocasionando rechazos de carga, mala calidad del servicio elctrico, daos de equipos, etc. Todo esto genera malestar en los consumidores, se detienen procesos industriales y se generan trficos en las principales vias de las grandes ciudades, entre otros.Debido a estos efectos, durante muchos aos, las compaas de transmisin elctrica han utilizado cambiadores de tomas bajo carga, capacitores e inductores en las lneas de transmisin de mediana y larga longitud. Con el avance de la tecnologa, hoy en da tambin se utilizan condensadores sincrnicos, compensadores estticos de reactivos, dispositivos FACTS, etc. Estos equipos logran aumentar la capacidad de carga de las lneas o mantener los voltajes de transmisin cercanos a los valores nominales, ya que el objetivo de un sistema de transmisin es el transmitir potencia en forma confiable a un voltaje y frecuencia constante.Pero cuando ninguno de estos equipos puede solucionar los problemas anteriormente descritos, se comienzan a proyectar la construccin de nuevas lneas de transmisin o nuevas subestaciones elctricas, para no tan solo mejorar el servicio de los consumidores, sino tambin el mejorar otros factores como lo son la confiabilidad del sistema, tener mas rutas de transmisin de energa y as expandir el sistema, entre otros.Estos proyectos elctricos necesitan de una buena planificacin, como por ejemplo evaluar la actual topologa del sistema, estimar la carga futura, optimizar rutas y espacios, entre otros mas, ya que requieren de una gran inversin de capital y tambin una exacta ejecucin para as evitar retrasos en obras, lo que ocasionara agravar problemas como los anteriormente mencionados.Por lo tanto, este proyecto de graduacin evaluar la anterior, actual y futura red de transmisin de la provincia de Manab, la cual comprende los aos 2009, 2010, 2011 y 2014. Actualmente esta provincia presenta problemas tanto de bajovoltajes, equipos sobrecargados y falta de generacin elctrica. La futura solucin a estos problemas son los proyectos que se encuentran establecidos en el plan de expansin de CELEC EP TRANSELECTRIC, los cuales se evaluarn para conocer los beneficios que le darn a esta provincia.

CAPITULO 1FUNDAMENTACIN TERICA1.1 PARMETROS DE LAS LNEAS DE TRANSMISIN [1]El problema de la transmisin de la energa puede ser resuelto estudiando el comportamiento del voltaje y potencia en los extremos de las lneas, suponindose que las mismas se encuentran perfectamente transpuestas, con su sistema de voltajes y corrientes debidamente balanceados.Adems se debe tener conocimiento de los parmetros de las lneas que afectan su operacin, siendo esencialmente la impedancia serie, la cual incluye resistencia e inductancia serie, que da lugar a las cadas de tensin a lo largo de la lnea y la conductancia en derivacin que est relacionada con las perdidas debida a las corrientes de fuga entre los conductores o entre los conductores y tierra; las cuales estn uniformemente distribuidas a lo largo de la lnea.Para simplificar el estudio, en algunos casos es posible omitir los parmetros en derivacin y con ello nos queda un circuito equivalente simplificado. Este circuito equivalente es obtenido de un modelo adecuado para la lnea de transmisin, el cual ser estudiado ms adelante. Dependiendo de la longitud de la lnea, los parmetros para representar la misma cambian y se distinguen los siguientes: Lnea de transmisin corta, longitud menor a 80 km. Lnea de transmisin media, longitud entre 80 y 240 km. Lnea de transmisin larga: Longitud mayor a 240 km.En nuestro pas existen lneas de transmisin de 230kV formando el anillo del SNI, adems de lneas de 138kV que tienen diferentes longitudes menores a las los 240 km, es decir que no poseemos de lneas de transmisin largas. Ms adelante se explicar cmo hallar los parmetros de las lneas de transmisin segn su longitud.1.1.1 CONDUCTORES ELCTRICOSEn la actualidad el aluminio es el material ms utilizado en lneas de transmisin de alta y extra alta tensin, debido a que tiene un menor costo y es ms ligero en comparacin con el cobre, siendo el ms comn el conductor de aluminio reforzado con acero (ACSR) el cual consta de un ncleo formado por hilos de acero rodeados por capas de hilos de aluminio como se muestra en la figura.

Figura 1.1 Conductor ACSREl uso de hilos de acero les da a los conductores ACSR una alta resistencia mecnica al peso, adems son ms flexibles que los conductores slidos lo que los hace ms fciles de manipular. En lneas de transmisin se los instala sin aislamiento para evitar problemas de sobrecalentamiento.Existen otros tipos de conductores como el AAC el cual est constituido por hilos de aluminio y el conductor de aluminio reforzado con aleacin ACAR. Todo conductor debe poseer suficiente resistencia mecnica para soportar, sin deformarse o romperse permanentemente, los esfuerzos a los que se ven sometidos. Algunos de estos son el peso del conductor y el hielo, que puede depositarse en zonas extremadamente fras, el efecto del viento, el efecto del calor y radiacin solar sobre el conductor.Es evidente que ante tan variados esfuerzos a los que son sometidos los conductores no es posible fijar de un modo absoluto las dimensiones y caractersticas de un conductor. El principal parmetro es el peso ya que cuanto ms pese estar sujeto a un mayor esfuerzo y por ende tendr una mayor resistencia mecnica.La construccin de conductores elctricos deriva principalmente en la esencia de las necesidades mecnicas mnimas para la operacin segura del sistema en operacin normal y ante eventualidades o contingencias.El alambre de acero recubierto de cobre o aluminio es hoy en da la mejor alternativa debido a lo econmico que resulta el acero adems es fuerte y accesible. En la seccin de Anexos se muestran tablas con cada una de las caractersticas de los conductores ACSR y ACAR, los cuales sern utilizados ms adelante en la simulacin del sistema elctrico de Manab.1.1.2 AISLADORESLos aisladores que ms se utilizan en lneas de transmisin pueden ser de porcelana, polimricos o de vidrio, estos proporcionan el aislamiento adecuado entre la lnea energizada y la estructura que los soporta, para que las corrientes de fuga tengan un mayor recorrido y por lo tanto asegurando un aislamiento seguro. Los aisladores en las lneas de transmisin de alta tensin sirven fundamentalmente para sujetar a los conductores, de manera que estos no se muevan en sentido longitudinal o transversal, asegurando el aislamiento elctrico entre estos dos elementos. Como su nombre lo indica, deben evitar la derivacin de la corriente de la lnea hacia tierra, ya que un aislamiento defectuoso acarrea prdidas de energa y en consecuencia un aumento del gasto de explotacin comercial del sistema.As pues, por algunas dcadas, las cualidades elctricas y mecnicas de los aisladores no debern deteriorarse, por ninguno de los esfuerzos a los que estarn sometidos. Adems, debern facilitar todo trabajo que pudiera efectuarse en la lnea, aun estando energizada, sin perjudicar la recepcin de las seales electromagnticas, radio, televisin y otros, ni la esttica si fuera posible. Los aisladores se pueden clasificar desde diferentes puntos de vista, segn el material elegido para su manufactura: aisladores de vidrio, porcelana o de plstico; segn su uso se tiene aisladores de intemperie y aisladores de recintos cubiertos, aislador de suspensin o aisladores de amarre, as como tambin aisladores de apoyo. Tambin se diferencia entre aisladores de corriente continua y de corriente alterna.Figura 1.2 Aisladores1.1.3 HILOS DE GUARDALos hilos de guarda se colocan en la parte superior de las estructuras, de manera que quedan encima de los conductores energizados o de fase, debido a que es importante protegerlos ante las descargas atmosfricas. A esto se lo conoce como apantallamiento, el cual es definido por un ngulo de apantallamiento que por lo general tiene valores menores a 30.Algunos hilos de guarda sirven tambin como medio de comunicacin, esto se debe a que el interior del conductor de acero lleva fibra ptica para comunicacin. Este tipo de cable es conocido como OPGW (Cable de Fibra ptica). Los hilos de guarda no transportan corriente elctrica y se encuentran slidamente aterrizados a cada una de las torres para asegurar un camino para la corriente en el caso de ocurrencia de una descarga atmosfrica.1.2 PRDIDAS EN LNEAS DE TRANSMISIN1.2.1 PRDIDAS POR EFECTO JOULEComo ya se mencion uno de los componentes ms importante para la operacin y diseo de los sistemas de potencia son los conductores, los cuales llevan la potencia desde los centros generacin hasta los centros de consumo masivo. El paso de esta potencia por los conductores produce un incremento de la temperatura en el conductor, por lo que el conductor tiende a expandirse y a estirarse, lo cual se traduce como una mayor flecha que podra ocasionar riesgos en la operacin de la lnea.Adems de estos cambios producidos en las propiedades fsicas de los conductores, las consecuencias econmicas relacionadas con prdidas por calentamiento se pueden traducir como energa no disponible para la carga que se desea alimentar.La temperatura en la superficie de un conductor depende de las propiedades intrnsecas del material (resistividad), dimetro, condiciones de la superficie (emisividad, absorcin, etc.), condiciones climatolgicas del ambiente (temperatura del aire, etc.) y corriente elctrica.Las primeras dos propiedades estn definidas por el material y son especficamente qumicas y fsicas. Las condiciones de la superficie dependen del medio ambiente y pueden variar con el tiempo. Las condiciones climatolgicas varan segn la hora y la estacin del ao. La corriente elctrica puede ser constante variar en funcin de la carga del sistema de potencia, despacho de generacin y otros factores. Aunque las condiciones del ambiente y del clima, la corriente y la temperatura de los conductores no estn necesariamente en una condicin de estado estable, pero el mtodo de clculo lo asume de esa forma.1.2.2 AMPACIDAD DE UN CONDUCTORPodemos definir la ampacidad del conductor como la capacidad del mismo para transmitir la energa elctrica en funcin de la temperatura. La capacidad trmica de una lnea de transmisin se calcula considerando el peor de los casos cuando se est diseando la misma.El mtodo utilizado para calcular la ampacidad de la lnea se basa en la norma ANSI/IEEE std Calculation of Bare Overhead Conductor Temperature and Ampacity Under Steady State Conditions, en donde se define la siguiente ecuacin del balance del calor;

(EC. 1)Donde:I = corriente elctricaR = resistencia efectivaQS = ganancia de calor solarQC = transferencia de calor por conveccinQR = radiacin de calor1.2.3 RESISTENCIA EFECTIVAComo ya mencionamos anteriormente el paso de electricidad por los conductores causa un incremento de temperatura, la cual es directamente proporcional a la resistencia del conductor y al cuadrado de la corriente efectiva que circula por este, la resistencia efectiva es la resistencia que presenta el conductor debido al paso de esta corriente.1.2.4 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIN QCEsta depende tanto de propiedades intrnsecas del conductor como el dimetro y temperatura de su superficie, as tambin como de las condiciones ambientales a la que se encuentra expuesto el conductor, como velocidad del viento, temperatura ambiente, viscosidad, densidad y conductividad trmica del aire.1.2.5 RADIACIN DE CALOR QRLa radiacin de calor al conductor depende del dimetro del conductor, coeficiente de emisividad, temperatura ambiente y temperatura del conductor. La emisividad vara durante la vida de un conductor dependiendo de su superficie.1.2.6 GANANCIA DE CALOR SOLAR QSLa ganancia de Calor solar es el calor irradiado por el sol, el cual aumenta la temperatura en el conductor y depende del dimetro del conductor, coeficiente de absorcin del conductor, altitud y calor de radiacin del cielo.1.2.7 DISPOSICIN DE LOS CONDUCTORESEs recomendable que para conductores areo estos se dispongan en tringulos equilteros, esta es una manera de hacer que la cada de tensin inductiva sea la misma para cada uno de los tres conductores, tambin se suelen usar disposicin en un mismo plano y mucho mejor si las fases se encuentran constituidas por conductores en haz.1.3 OPERACIN EN ESTADO ESTACIONARIO DE LNEAS DE TRANSMISIN [2]Analizaremos el comportamiento y operacin de las lneas de transmisin en estado estacionario. Se tratar a la lnea de transmisin como una red de dos puertos y se encontrarn expresiones de corriente y voltaje para cualquier punto de la lnea, bajo el supuesto de que la lnea tiene sus parmetros uniformemente distribuidos.

Figura 1.3 Sistema de transmisin de dos barras

++Donde VS e IS son el voltaje y la corriente respectivamente en el lado de envi, y VR e IR son el voltaje y la corriente en el extremo receptor.

-VS-VRRED DE DOS PUERTOSFigura 1.4 Red de dos puertosLas ecuaciones de corriente y voltaje, entre los extremos de envo y de recepcin son los siguientes:

(EC. 2)

(EC. 3)Tambin se lo puede representar de manera matricial:

Obtendremos los parmetros ABCD de la lnea de transmisin para lneas cortas y medias, ya que en nuestro pas tenemos lneas de hasta 200 km de longitud.1.3.1 CIRCUITOS EQUIVALENTES DE LNEAS DE TRANSMISINLos parmetros A, B, C y D son parmetros que dependen de los parmetros de la lnea R, L, C. En redes pasivas de dos puertos se cumple lo siguiente:

(EC. 4)La regulacin del voltaje se define por la siguiente ecuacin:

(EC. 5)Considerando que las cargas son generalmente inductivas, se supone que una reduccin de tensin se produce con un factor de potencia inductivo y una elevacin de tensin en el caso del factor de potencia capacitivo.

Figura 1.5 Diagramas Fasoriales de Circuito Inductivo

Figura 1.6 Diagramas Fasoriales de Circuito CapacitivoPara simplificar el estudio se deben hacer dos suposiciones que dicen que las lneas son perfectamente transpuestas y que el sistema de voltajes y corrientes estn perfectamente balanceadas.

Figura 1.7 Diagrama Fasorial de un Sistema BalanceadoFigura 1.8 Transposicin de LneasPara poder analizar la operacin del sistema de potencia en estado estable debemos tener un modelo adecuado para la lnea de transmisin, para ello varios autores han dispuesto una agrupacin de las lneas de transmisin en funcin de la longitud de la lnea.1.3.1.1 CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA LNEA DE TRANSMISIN CORTALos niveles de tensin para lneas cortas normalmente pueden ser de 40kV, o en algunos casos existen lneas cortas de tensiones de 115kV o 230kV como mximo, y su longitud no es mayor a 80 Km.La importancia de comparar la longitud de la onda (6000 Km) con la longitud de la lnea es importante ya que en lneas cortas podemos despreciar las capacitancias en derivacin, facilitando nuestro estudio.En base a las suposiciones anteriores, se puede representar la impedancia Z de la lnea corta en base a una componente activa RLT y a otra reactiva XLT la cual tiene naturaleza inductiva.

Figura 1.9 Circuito Equivalente de Lnea CortaAplicando las leyes de Kirchoff al modelo equivalente se obtiene el juego de ecuaciones que describen el comportamiento del sistema:

(EC. 6)

(EC. 7)Definimos tambin los siguientes parmetros:

, en p.u.

, en ohmios

De manera matricial:

1.3.1.2 CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA LNEA DE TRANSMISIN MEDIACuando la lnea de transmisin tiene una distancia entre 80 Km y 240 Km, la admitancia no puede despreciarse, esta admitancia de derivacin es generalmente capacitiva pura, y esta debe ser incluida en la simulacin de la lnea.Esta capacitancia puede ser dividida en dos partes iguales colocadas en los extremos del modelo, constituyendo el modelo nominal como se muestra en la figura.

Figura 1.10 Circuito Equivalente de la Lnea Media

(EC. 8)

(EC. 9)Definimos tambin los siguientes parmetros:

De manera matricial

1.3.2 REGULACIN DE VOLTAJE EN LNEAS DE TRANSMISINUno de los aspectos que caracterizan un buen servicio es la regulacin de voltaje, ya que un sistema de potencia que este bien diseado debe ser capaz de entregar servicio de alta calidad y altamente confiable. Siendo el principal objetivo el de mantener niveles de voltajes tanto de emisin como de recepcin dentro de lmites razonables. En una red de transmisin de EHV (Extra Alto Voltaje) se pueden admitir variaciones de tensin dentro de rangos permisibles, por lo general este valor est en el rango de +/- 5% del valor nominal de tensin, lo que corresponde a un voltaje de regulacin alrededor del 10% para el cual no se presentan problemas de operacin poco comunes. Para lneas de tensin ms bajas, incluyendo la cada de tensin en los transformadores, tambin se considera una buena prctica de operacin una regulacin de tensin de 10%.Segn sus caractersticas, las variaciones de tensin se pueden clasificar en: Variaciones lentas: Tanto previsibles (peridicas), originadas en los cambios peridicos de los consumos que presentan mximos a ciertas horas del da y mnimos en otras; como aleatorias, debidas a las conexiones y desconexiones de los consumos, que pueden ocurrir en cualquier momento. Variaciones bruscas: Tanto regulares como aleatorias (pestaeos), debidas a los golpes de corriente causados por el funcionamiento intermitente de equipos tales como refrigeradores, ascensores, soldadoras, etc. Cadas de tensin: De breve duracin (desde fracciones de segundo hasta algunos segundos) y de amplitudes muy variables (hasta un 100% de la tensin). Su efecto es casi equivalente al de una interrupcin de servicio. 1.3.3 FORMAS DE REGULAR LAS VARIACIONES LENTAS DE TENSINLa regulacin lenta de tensin tiene como objetivo mantener el mdulo de la tensin en todo el sistema en el mejor valor posible. Los mtodos ms empleados son: Inyeccin (absorcin) de potencia reactiva: permite modificar la potencia reactiva circulante en el sistema, que es una importante causa de variacin de la tensin. Se consigue con el empleo de condensadores estticos, compensadores sncronos, reactores y los generadores de las centrales. Inyeccin de una tensin serie adicional: para compensar la cada que se desea regular. Se consigue, por ejemplo, con transformadores (o autotransformadores) con derivaciones, operables en vaco (ms baratas) o bajo carga, que permiten variar discontinuamente la razn de transformacin. Modificacin de la reactancia: Para mantener constante la cada longitudinal ZI. Se consigue por ejemplo, usando conductores fasciculados, empleando condensadores serie, colocando lneas en paralelo o disminuyendo el largo de las lneas.Existen algunas formas de proceder de los medios para la regulacin de tensin: Regulacin continua: Reguladores de induccin y compensadores sncronos. Regulacin cuasi-continua: Cambiadores de derivacin bajo carga de los transformadores. Regulacin intermitente: Condensadores estticos. Regulacin fija: Condensadores serie y cambiadores de derivacin en vaco.1.3.3.1 REGULACIN DE VOLTAJE POR CAMBIADOR DE TOMAS BAJO CARGAVariando la relacin de vueltas entre primario y secundario de un transformador o autotransformador, se regula el nivel de tensin en los diversos centros de consumo. Con este objeto los transformadores van provistos de derivaciones en sus bobinados y de un dispositivo cambiador de derivaciones.El cambio de derivaciones puede hacerse en vaco o bajo carga, siendo sta ltima, la que permite la regulacin automtica. El cambio de derivaciones en vaco, exige la desconexin previa del transformador y su operacin es siempre manual.El cambio de taps por control remoto mediante algn mecanismo o motor elctrico, se emplea para ajustar el voltaje en algunos procesos que permiten la interrupcin de energa (transformador desenergizado) por algunos segundos, tales como, hornos elctricos y otros.En la actualidad se han desarrollado mecanismos y dispositivos que permiten hacer el cambio de derivaciones manual o automticamente en un transformador sin necesidad de desenergizar el transformador y desconectar la carga, permitiendo as la regulacin de voltaje en grandes bloques de potencias (desde algunos KVA hasta cientos de MVA y altas tensiones desde volts a cientos de KV), sin interrupcin de la energa a la carga.El cambio de derivaciones bajo carga permite mantener un voltaje secundario constante con voltaje primario variable, controlar el voltaje secundario para carga variable, controlar el flujo de potencia reactiva entre dos ramas de una red en anillo cerrado, entre otros. La regulacin se hace por pasos, estando la magnitud de los pasos determinada por la calidad de la regulacin necesaria. El mecanismo con que se hace el cambio de taps recibe el nombre de Cambiador de Derivaciones Bajo Carga (Load Tap Changer). Esta regulacin de voltaje es la que ms se utiliza en nuestro pas.

Figura 1.11 Cambiador de Tomas Bajo Carga (LTC)1.3.3.2 REGULACIN DE VOLTAJE POR FACTSLos sistemas de control de los FACTS (Sistema de Transmisin AC Flexible), estn basados en la posibilidad de manejar los parmetros interrelacionados que restringen los sistemas (impedancias serie y shunt, ngulo de fase, oscilaciones a frecuencias subsncronas), permitiendo adems operar las lneas de transmisin cerca de sus lmites trmicos, lo que anteriormente no era posible sin violar las restricciones de seguridad del sistema.Para facilitar gran parte de las transferencias de potencia, las redes interconectadas ayudan a minimizar la necesidad de aumentar las plantas de generacin y permiten a empresas y regiones vecinas comprar y vender potencia entre ellas. Esto lleva a una operacin segura y a ms bajo costo.Los FACTS pueden aportar en este caso, permitiendo una mejor utilizacin de las lneas ya existentes, aumentando su capacidad til por medio de modificaciones de la impedancia y del ngulo de fase.Es as como la potencia que fluye por una lnea no depende de los propietarios, de los contratos ni de los lmites trmicos, sino ms bien de los parmetros fsicos de la red: voltaje en los extremos de la lnea, impedancia de la lnea y ngulo de fase de voltaje y corriente que se presenta al comienzo y al final de cada lnea por el camino posible. Esto conlleva a la dificultad de transmitir flujos de potencia a travs de caminos determinados.La diferencia entre una ruta directa y la determinada por la red se denomina, "flujo de anillo", que se caracteriza por una circulacin de potencia que disminuye la capacidad disponible de la lnea.Las principales ventajas de estos dispositivos son: Los equipos FACTS pueden bloquear flujos en anillo indeseados. Esto permite aumentar la capacidad de las lneas en entre un 20% y 40% cuando de otra manera un "cuello de botella" en stas obligara a reducir la capacidad de flujo a travs de ellas. Otorgar la posibilidad de operar las lneas cercanas a sus lmites trmicos manteniendo o mejorando la seguridad y confiabilidad en el sistema. Esto permite a las empresas ahorrar dinero mediante la mejor utilizacin de sus activos (cables y quipos en general) acomodndose al aumento de demanda de energa y potencia por parte de los clientes. Responder rpidamente a los cambios en las condiciones de la red para proveer un control del flujo de potencia en tiempo real, el cual es necesario cuando se produce un gran nmero de transacciones en un mercado elctrico completamente desregulado.1.4 FLUJO DE CARGA EN SISTEMAS DE POTENCIA [3]El estudio de flujos de carga en sistemas elctricos de potencia se ve ntimamente relacionado con la evolucin de los sistemas elctricos y de sistemas computacionales para la resolucin de los mismos. De manera que antes de los aos 40s eran muy pocos los sistemas de potencias interconectados entre s, y adems eran predominantemente radiales, el problema se volva sencillo. Pero a medida que la complejidad de los sistemas fue creciendo, el problema de resolver los flujos de potencia tambin se incremento, gracias al avance de los sistemas computacionales se logro simplificar los clculos para sistemas de potencias que crecan a pasos agigantados. Las aplicaciones del estudio de flujos de carga en sistemas de potencia contribuyen al anlisis, planeacin y el diseo de sistemas elctricos. El objetivo principal del estudio de flujos de potencia es el de obtener los voltajes en las barras o nodos as como los ngulos relacionados con estos, a continuacin se analiza la resolucin del problema mediante la potencia elctrica aparente S.1.4.1 RESOLUCIN DEL PROBLEMA DE FLUJOS DE POTENCIAPara plantear la resolucin del problema se considerar el sistema de potencia como un sistema predominantemente inductivo, es decir que se despreciar la resistencia en las lneas de transmisin y otros elementos del sistema. Esto es debido a que en lneas areas e transmisin la relacin x/r es muy alta, o sea que podemos despreciar el valor de la resistencia.La potencia aparente entre la barra 1 y 2, S12, de cualquier sistema ser igual a:

(EC. 10)

(EC. 11)Si separamos en la expresin anterior la parte real e imaginaria:

; Segn lo mostrado en las expresiones anteriores notamos que existe dependencia entre P , y otra dependencia entre Q V. Por lo que concluimos que las variaciones de se ven reflejada en la frecuencia y en la potencia activa, y las variaciones de potencia reactiva Q se traduce en cambios en el voltaje V.

CAPITULO 2CRITERIOS DE EVALUACIN OPERATIVA DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE MANAB ZONA SUR3.3

2.1 INTRODUCCINEl anlisis de un sistema de transmisin de energa elctrica se realiza con el objetivo de determinar las modificaciones que debern hacerse a corto, mediano y largo plazo, para as mejorar la calidad del servicio y que el sistema responda adecuadamente ante el incremento de la carga a travs de los aos.Las mejoras del sistema se plantean a travs de diversos tipos de proyectos elctricos, ya sean para la generacin, la transmisin o la distribucin de electricidad, de los cuales se escoge el proyecto que ms beneficie al sistema.El establecer estos proyectos toma cierto tiempo, debido a diferentes aspectos como el plantear diversos escenarios, el manejo de mucha informacin, el realizar proyecciones, simulaciones, diversos estudios y entre otros aspectos ms, tardando as varios aos. Pero el aspecto ms importante que define el proyecto, es su economa ya que siempre se busca mejorar el sistema con la menor inversin posible.Luego de establecido el proyecto, el tiempo de ejecucin toma un papel importante, ya que el retraso del mismo tendra un efecto negativo en el sistema y as ocasionando diversos problemas como el aumento en la cargabilidad de las lneas de transmisin, sobrecarga en transformadores, bajovoltajes, interrupciones. Estos problemas tienen un efecto mayor sobre las redes de distribucin de energa elctrica que sirven a los consumidores finales.En la provincia de Manab, los principales problemas han sido la falta de inversin y el retraso en la ejecucin de proyectos elctricos, los cuales han ocasionado muchos problemas en las redes de distribucin de energa elctrica, las cuales se evidencian en las varias publicaciones de la prensa de esta provincia.A continuacin se resume algunas de las publicaciones: El 7 de Junio del 2009 en El Diario-Manabita, se public: Manab con problemas de ElectricidadHORACIO SIERRA, Gerente de la empresa regional de la CNEL-Manab, mencion:Por lo pronto, para contrarrestar el problema energtico, la entidad instal en la subestacin Manta 2 un transformador de 16-20 megavatios, para robustecer el rea industrial de la ciudad, adems de Jaramij, entre otros sectores.Adicionalmente, con la liberacin de recursos del Fondo de Solidaridad del Mandato Constituyente 9, a nosotros nos toc 17,7 millones de dlares. Con ello construiremos dos subestaciones ms a nivel de transformacin para Manta, 2 para Portoviejo, una para Crucita y otro para Chone, con los conductores necesarios para que estn en funcionamiento a fin de ao.Asegura tambin que en transformacin la provincia no tendr problemas porque TRANSELECTRIC contrat la construccin de una lnea de 230kV que unir a las subestaciones Quevedo y San Gregorio en Portoviejo, donde habr un transformador de 200 MVA. De all habr otra lnea de 138kV hasta Montecristi y posteriormente una de 69kV hasta el sistema de distribucin de la CNEL-Manab.

El 30 de Julio del 2010 en FB RADIO BAHA, se pblico: USD 140 Millones Invierten en ManabEl ministro de Electricidad y Energa Renovable, Miguel Calahorrano, mencion:La inversin en Manab en el presente ao ser de 140 millones de dlares, con la finalidad de mejorar el servicio en beneficio de una regin que ha venido creciendo considerablemente en cuanto a productividad.Es necesario el suministro de mayor capacidad de energa para la provincia, especialmente para las ciudades de Portoviejo y Manta debido al crecimiento de la demanda, dijo el ministro que ayer vino a Portoviejo a inaugurar la subestacin San Gregorio con capacidad de 225 megavatios amperio (MVA).Tambin indic que se seguirn construyendo otras subestaciones en la regin como la que se har en Montecristi de 100 MVA a inicios de 2011.El funcionario record que antes de que se ponga en funcionamiento este proyecto elctrico, en la provincia de Manab existan racionamientos en determinadas horas porque la demanda superaba la capacidad que energa que reciba de parte del Sistema Nacional Interconectado.Teniendo en cuenta la informacin anterior, se analizarn dos proyectos establecidos en el plan de expansin de CELEC EP TRANSELECTRIC para los aos 2010 2020 [4], los cuales beneficiaran el servicio de energa elctrica a la provincia de Manab y estos son:2 2.1.1 SUBESTACIN MONTECRISTILas obras relacionadas con la subestacin Montecristi y su alimentacin desde la subestacin San Gregorio, previstas para el segundo trimestre del ao 2010, son las siguientes: S/E Montecristi (antes Manta): Un transformador trifsico 138/69kV, 60/80/100 MVA. Una baha de lnea de 138kV. Tres bahas de lnea de 69kV. Una baha de transformador de 69kV. Una baha de transferencia de 69kV. Lnea de transmisin 4 Esquinas (Portoviejo) San Gregorio Montecristi, 138kV, 27 km, un circuito (adquirir un tramo de la lnea de propiedad de CNEL-Manab). Lnea de transmisin de 138kV, 7 km de longitud, en estructuras doble circuito, con montaje inicial de uno, desde la subestacin Montecristi hasta el cruce con la lnea Portoviejo Manta de 138kV, energizada actualmente a 69kV. Instalacin de un banco de capacitores de 12 MVAR en el lado de 69kV.2 2.1.1 2.1.2 SUBESTACIN SAN JUAN DE MANTALas obras relacionadas con la subestacin San Juan de Manta, previstas para finales del ao 2014, son las siguientes: Subestacin San Juan de Manta: Transformador trifsico de 135/180/225 MVA, 230/69kV. Una baha de lnea de 230kV. Una baha de acoplamiento de 230kV. Una baha de transformador de 69kV. Cinco bahas de lnea de 69kV. Una baha de transferencia de 69kV. Subestacin San Gregorio, ampliacin: Una baha de lnea de 230kV. Una baha de acoplamiento de 230kV (completar esquema de barras). Una baha de transformador de 230kV (completar esquema de barras). Lnea de transmisin San Gregorio San Juan de Manta, 230kV, 35 km de longitud, doble circuito, montaje inicial de uno.Se puede observar que la entrada en operacin de la subestacin Montecristi se encuentra retrasada. Esta subestacin es muy importante para aliviar las redes de subtransmisin de la CNEL-Manab que actualmente se encuentran cerca de los lmites de sus capacidades y tambin para sus transformadores que se encuentran sobrecargados.2 2.1 2.2 TIPOS DE PROBLEMAS EN LA OPERACIN DE SISTEMAS DE TRANSMISINDiversos son los problemas que se tienen en la Operacin de Sistemas de Transmisin, como por ejemplo falta de capacidad de transformacin, voltajes fuera de los limites de operacin, lneas de transmisin sobrecargadas, fallas elctricas en el sistema, error en las maniobras, entre otros.A continuacin se describirn los aspectos ms importantes de cada uno de los problemas en la operacin de sistemas de transmisin:2 2.1 2.2.1 Falta de Capacidad de Transformacin hacia las redes de subtransmisinLa carga a la cual estn sometidos los transformadores de potencia que distribuyen energa a las redes de subtransmisin, es creciente y variable a travs de los aos y una mala planificacin har que estos se sobrecarguen. Cuando esto sucede, los transformadores comienzan a sobrecalentarse, reduciendo su vida til y aumentando las perdidas del mismo, lo que significara una disminucin en la energa entregada a las redes de subtransmisin.2 2.1 2.2.2 Voltajes fuera de los lmites de operacinDebido a que la carga a lo largo del da vara constantemente y si el sistema de transmisin no tiene una buena regulacin de voltaje, esto provocar que el voltaje vari a tal punto de sobrepasar los lmites de operacin aceptables, como por ejemplo un bajo o sobrevoltaje en las lneas de transmisin o en las barras principales de los transformadores de potencia que distribuyen energa a las redes de subtransmisin, as generando bajos y sobrevoltajes crticos en las redes de distribucin donde las cargas conectadas a esta red son mucho ms sensibles a las variaciones de voltaje y afectan su normal operacin.2.2.3 Lneas de transmisin sobrecargadasEl tener las lneas de transmisin sobrecargadas genera problemas de bajovoltajes, sobrecalentamiento del conductor y mayores prdidas por efecto joule. Adems se vuelve complicada la transferencia de potencia y la confiabilidad del sistema tambin se ve afectada.2.2.4 Fallas elctricas en el sistemaDurante la operacin normal de un sistema de transmisin se pueden presentar diferentes eventualidades, como por ejemplo la cada de un rbol sobre las lneas, las alas de las aves topan las lneas, iguanas movindose entre los bushings de los transformadores, entre otros, estas situaciones podran dar lugar a fallas elctricas, las cuales hacen actuar los equipos de proteccin, ocasionando as interrupciones del servicio hacia las redes de distribucin de energa elctrica.2.2.5 Error en las maniobrasDurante un da de operacin, a veces es necesario maniobrar los interruptores de las lneas de transmisin, el cambiador de toma bajo carga de los transformadores, el interruptor de los bancos de capacitores o de los inductores, todo esto se hace para mantener el sistema estable y dar un buen servicio, pero no siempre las maniobras resultan con xito provocando as fallas elctricas las cuales terminan siendo interrupciones del servicio elctrico.De los problemas anteriormente mencionados durante la operacin del sistema de transmisin, se estudiaran los siguientes: Falta de Capacidad de Transformacin hacia las redes de subtransmisin Voltajes fuera de los limites de operacin Lneas de subtransmisin sobrecargadasEstos problemas sern enfocados a las dificultades que tiene el actual sistema de transmisin de la provincia de Manab.2 2.1 2.2 2.3 ANLISIS DE LA RESPUESTA OPERATIVA DEL SISTEMA DE TRANSMISIN ELCTRICO DE MANABPara el anlisis de la respuesta operativa del sistema, primeramente se recolectar la informacin contenida en los registros diarios (post operativos de CELEC EP TRANSELECTRIC) de voltajes y potencias del mes de diciembre del 2010 de las lneas de transmisin, transformadores de potencia y barras principales de las subestaciones. De estos, se escoger el mximo y mnimo registrado para analizarlos y determinar si stos estn cumpliendo con las regulaciones vigentes emitidas por el CONELEC, Concejo Nacional de Electricidad, con respecto a la cargabilidad y voltajes permitidos durante la operacin del sistema.Es as como este proyecto de graduacin realizar una simulacin para el mes de diciembre del 2010, para as constatar aquellos voltajes y potencias que no cumplen con las regulaciones del CONELEC, ya que estos se consideraran como crticos durante la operacin del sistema y a la vez sus efectos seran los actuales problemas de electricidad de esta provincia, los cuales son bajovoltajes en las barras, transformadores y lneas de las redes de subtransmisin y distribucin de la CNEL-Manab, debido a la falta de otro punto de entrega de potencia a nivel de 69kV por parte del SNI.Luego se le agregar a la simulacin del mes de diciembre del ao 2010 la informacin establecida en el plan de expansin de CELEC EP TRANSELECTRIC 2010 2020. Se simular el sistema cuando hayan ingresado las subestaciones de Montecristi 138/69kV en el ao 2011 y luego la subestacin San Juan de Manta 230/69kV en el ao 2014, para as poder analizar y evidenciar los beneficios que traeran a la provincia de Manab con respecto a sus actuales problemas de electricidad.Adicionalmente se simular la situacin del sistema en el mes de diciembre del ao 2009, para esto se realizar el mismo anlisis que en el ao 2010, debido a que en este ao se tuvieron los mayores problemas de electricidad en la provincia de Manab. La informacin recolectada para esta simulacin se adjunta en el Anexo #11.2.4 HERRAMIENTAS Y TCNICASSe utilizar el programa POWER WORLD SIMULATOR para realizar las simulaciones del sistema de transmisin de Manab, debido a que nos ofrece la posibilidad de realizar anlisis de flujos de carga de una forma sencilla, gracias a su interfaz grfica e interactiva.POWER WORLD es una herramienta computacional muy til la cual nos permite simular sistemas elctricos de potencia y cada uno de sus elementos de una manera rpida y sencilla, ayudndonos en nuestro estudio, considerando cada una de las alternativas que puedan presentarse. En este proyecto se evaluaran distintos escenarios del sistema de transmisin de Manab como ya se mencion anteriormente.Para simular en el programa debemos conocer cada uno de los elementos que conforman el sistema tales como parmetros de los generadores, cargas, resistencias y reactancias de las lneas de transmisin, reactancia de los transformadores, lmites de cargabilidad y entre otros. Estos datos deben ser ingresados en cantidad de porcentaje o en por unidad, previamente se realizaran estos clculos considerando calibres, distancias y capacidad de los conductores para ello haremos uso de tablas donde se encuentran normalizados estos parmetros [5], de la misma manera con los lmites de los generadores y transformadores.POWER WORLD nos permitir correr el flujo de potencia del sistema elctrico de Manab, calculando as las magnitudes de las tensiones y ngulos de fase de cada una de las barras, carga en los transformadores y lneas de transmisin para condiciones de operacin en estado estacionario.Es as como con estos resultados se realizar el anlisis del sistema, observando su respuesta operativa en el mes de diciembre de los aos 2009, 2010 y ante las futuras modificaciones de la red.Adicionalmente se realizar una encuesta en la provincia de Manab, con el objetivo de constatar los problemas de electricidad que tuvo la provincia. La encuesta ser dirigida a los principales directivos de la CNEL-Manab, para poder conocer el punto de vista de cada uno de ellos, como se vio afectada la imagen de la empresa, obtener ms informacin sobre los problemas que tuvieron y as analizar cules fueron las posibles causas.Se tomo como muestra un nmero de diez empleados del total de la poblacin, abarcando distintos departamentos de CNEL para tener un criterio ms generalizado.Los departamentos encuestados fueron: Planificacin, Calidad de Energa, Direccin Tcnica y Recursos Humanos, de esta manera podremos llegar a conclusiones ms reales a cerca de la opinin de los empleados.Los resultados de las encuestas realizadas a los directivos de la CNEL-Manab se encuentran en el Anexo #12,

CAPTULO 3ANLISIS DE LA OPERATIVIDAD ACTUAL DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE MANAB ZONA SUREl anlisis de la operatividad actual del sistema de transmisin de Manab, se lo realizar considerando su topologa vigente y las siguientes consideraciones: Nivel de Voltaje. Ser aceptable si esta en el rango de +7% y -5% para 230kV, +5% y 7% para 138kV, +3% y 3% para 69kV. Cargabilidad de lneas. Ser aceptable un valor inferior al 100% de la capacidad nominal de transporte. Cargabilidad de transformadores. Ser aceptable un valor inferior al 100% de su capacidad nominal de transformacin. Poltica de reserva de capacidad de transformadores. Se utilizar la capacidad FA (80% de la capacidad mxima) como reserva previa a una nueva inversin. Tap de los transformadores. Se utilizar cuatro pasos en posicin de ms 5%, ms 2.5%, menos 2.5% y menos 5%, ms la posicin normal. Para mantener la barra de 69kV en los niveles de voltaje aceptable. Carga a utilizar. Se utilizar la demanda mxima registrada en los das del mes de diciembre del 2010. Capacitores instalados. Se instalaran capacitores de tal forma que el punto de entrega de energa en el SNI cumpla con un factor de potencia mnimo aceptable de 0.96.Es as como del anlisis se obtendrn los puntos crticos del sistema, donde posiblemente se tengan diversos problemas, ya sean de bajovoltaje o equipos sobrecargados, etc. 1. 2. 3. 3.1 Topologa Vigente y Descripcin de la RedPara la topologa del sistema, se ha realizado el diagrama unifilar del sistema de transmisin de Manab al ao 2010, el cual se muestra a continuacin en la Figura 2.1.

Figura 2.1 Diagrama unifilar del sistema de transmisin de ManabEl diagrama unifilar se lo realiz con la informacin obtenida del reporte operativo mensual de diciembre del 2010, elaborado por CELEC EP TRANSELECTRIC, el cual se encuentra publicado en su pgina web y a la vez se obtuvo la siguiente informacin del sistema de transmisin de Manab: Subestaciones de Potencia S/E Chone de 60 MVA. S/E Portoviejo de 2 x 75 MVA. S/E San Gregorio de 225 MVA. S/E Manta Mvil de 32 MVA.

Lneas de Transmisin: L/T Quevedo San Gregorio de 230kV. L/T Quevedo Daule Peripa de 138kV, doble circuito. L/T Daule Peripa Chone de 138kV. L/T Daule Peripa Portoviejo de 138kV, doble circuito. L/T San Gregorio Portoviejo de 138kV. L/T San Gregorio Manta Mvil de 138kV.Debido a que las redes de las subestaciones CHONE y PORTOVIEJO no se encuentran interconectados entre s, tanto para transmisin y subtransmisin, se analizar solamente la red de la zona sur de la provincia. A continuacin se describirn los aspectos ms importantes de cada una de las subestaciones y lneas de transmisin pertenecientes a la zona sur de la provincia de Manab.1. 2. 3.1.1 Subestacin PortoviejoLa subestacin Portoviejo, tambin llamada Cuatro Esquinas, es uno de los puntos de entrega de potencia del SNI. Esta subestacin cuenta con 2 transformadores, el transformador AA1 de 75 MVA y el AA2 de 75 MVA ambos de 138/69kV, los cuales reciben energa elctrica proveniente de la Central Hidroelctrica Daule Peripa a travs de una lnea de transmisin de 138kV doble circuito y tambin de la subestacin San Gregorio a travs de una lnea de transmisin que se interconecta entre ambas a 138kV.Adems esta subestacin opera bajo un esquema de barra principal y transferencia, tanto para 138kV y 69kV. Para cuestiones de regulacin de voltaje, se encuentran instalados 3 bancos de capacitores de 12 MVAR y los dos transformadores de potencia de 75 MVA cuentan con LTC en lado secundario de 69kV.Desde la subestacin Portoviejo parten diferentes lneas de subtransmisin que llegan a las diferentes subestaciones de la CNEL-Manab, las cuales son: L/ST 4 Esquinas Portoviejo 1 de 69kV de doble circuito, que llega a la S/E Portoviejo 1 de 69/13.8kV. L/ST 4 Esquinas Portoviejo 3 de 69kV, que llega a la S/E Portoviejo 3 de 69/13.8kV. L/ST 4 Esquinas Lodana de 69kV, que llega a la S/E Lodana de 69/13.8kV.3.1.2 Subestacin San GregorioLa subestacin San Gregorio es uno de los puntos ms importantes de entrega de potencia del SNI hacia la provincia de Manab, debido que esta es la subestacin de mayor capacidad de transformacin. Esta subestacin cuenta con un transformador de 225 MVA de 230/138kV y recibe energa elctrica de la subestacin Quevedo de 230/138/69kV a travs de una lnea de transmisin de 230kV de doble circuito que interconecta a estas dos subestaciones. Esta subestacin entr en operacin en el ao 2010.Adems esta subestacin opera bajo un esquema de barra principal y transferencia, tanto para 230kV y 138kV. El transformador de potencia de 225 MVA cuenta con LTC en el lado secundario de 138kV para cuestiones de regulacin de voltaje.Desde la subestacin San Gregorio parten diferentes lneas de transmisin que llegan a las diferentes subestaciones de la CELEC EP TRANSELECTRIC, las cuales son: L/T San Gregorio Portoviejo de 138kV, la cual llega a la S/E Portoviejo de 138/69kV. L/T San Gregorio Manta Mvil de 138kV, la cual llega a la S/E Manta Mvil de 138/69kV.3.1.3 Subestacin Manta MvilLa subestacin Manta Mvil, es otro punto de entrega de potencia por parte del SNI. Esta subestacin cuenta con un transformador de 32 MVA de 138/69kV y recibe energa elctrica proveniente de la subestacin San Gregorio de 230/138kV a travs de una lnea de transmisin de 138kV que interconecta a estas dos subestaciones.Esta subestacin mvil se encontraba en la subestacin Portoviejo, pero en el ao 2009 se decidi moverla hacia la subestacin Manta 2 perteneciente a CNEL-Manab, para as poder atender la demanda energtica del sector industrial de la ciudad de Manta.Desde la subestacin Manta Mvil parten diferentes lneas de subtransmisin que llegan a las diferentes subestaciones de la CNEL-Manab, las cuales son: L/ST Manta Mvil La Fabril de 69kV, que llega a la S/E La Fabril de 69/13.8kV. L/ST Manta Mvil Manta 2 de 69kV, que llega a la S/E Manta 2 de 69/13.8kV.1. 2. 3. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 Lnea de Transmisin Quevedo San GregorioLas subestaciones de Quevedo y San Gregorio se interconectan a travs de una lnea de transmisin de 230kV, la cual tiene una longitud de 113 km, con una capacidad de transmitir 183 MVA de potencia a una corriente mxima de 766 A. Las caractersticas del conductor son mostradas a continuacin:ConductorCalibreR a 50C[Ohm/Km]X[Ohm/Km]B[MOhm/Km]

ACAR1200 MCM0.0560.2420.054

3.1.5 Lnea de Transmisin Portoviejo San GregorioLas subestaciones de Portoviejo y San Gregorio se interconectan a travs de una lnea de transmisin de 138kV, la cual tiene una longitud de 8 km, con una capacidad de transmitir 110 MVA de potencia a una corriente mxima de 459 A. Las caractersticas del conductor son mostradas a continuacin:ConductorCalibreR[Ohm/Km]X[Ohm/Km]B[MOhm/Km]

ACSR Flicker477 MCM0.1350.2690.062

3.1.6 Lnea de Transmisin Manta (Mvil) - San GregorioLas subestaciones de Manta (Mvil) y San Gregorio se interconectan a travs de una lnea de transmisin de 138kV, la cual tiene una longitud de 26 km, con una capacidad de transmitir 110 MVA de potencia a una corriente mxima de 459 A. Las caractersticas del conductor son mostradas a continuacin:ConductorCalibreR[Ohm/Km]X[Ohm/Km]B[MOhm/Km]

ACSR Flicker477 MCM0.1350.2690.062

3.1.7 Lnea de Transmisin Daule Peripa PortoviejoLas subestaciones de Daule Peripa y Portoviejo se interconectan a travs de una lnea de transmisin de 138kV de doble circuito, la cual tiene una longitud de 91.2 km, con una capacidad de transmitir 113 MVA de potencia a una corriente mxima de 474 A. Las caractersticas del conductor son mostradas a continuacin:ConductorCalibreR[Ohm/Km]X[Ohm/Km]B[MOhm/Km]

ACSR Brant397.5 MCM0.1620.2770.063

3.1.8 Lnea de Transmisin Quevedo Daule PeripaLas subestaciones de Quevedo y Daule Peripa se interconectan a travs de una lnea de transmisin de 138kV de doble circuito, la cual tiene una longitud de 43.2 km, con una capacidad de transmitir 113 MVA de potencia a una corriente mxima de 474 A. Las caractersticas del conductor son mostradas a continuacin:ConductorCalibreR[Ohm/Km]X[Ohm/Km]B[MOhm/Km]

ACSR Brant397.5 MCM0.1620.2770.063

3.2 Anlisis de la Operatividad3.1.1 Anlisis de los Transformadores de PotenciaPara los transformadores de potencia se ha tomado en cuenta la informacin de los registros diarios de flujo de potencia a travs de ellos, con esto se puede conocer la respuesta operativa de los transformadores, el da que se tuvo la mayor carga, estimar la carga de cada una de las subestaciones y as concentrarlas para obtener la demanda total de la regin sur de la provincia de Manab.Se escogern los flujos de los transformadores de las subestaciones Portoviejo (4 Esquinas) y Manta Mvil, debido que solo estas subestaciones se encuentran en la regin sur de la provincia de Manab y tienen transformacin de 138kV a 69kV, estas a su vez son las que se interconectan con las subestaciones de la CNEL-Manab para proporcionarles energa elctrica por parte del SNI.Los flujos mximos registrados a travs de los transformadores de la Subestacin Portoviejo (4 Esquinas) en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

MVAMVA

DasAA1AA2

158.30449.46

254.31450.04

363.51954.90

455.80745.57

559.98550.30

657.77148.02

754.92948.03

854.65847.46

957.14349.56

1055.37049.13

1155.94950.90

1252.46848.52

1358.44451.16

1458.41250.58

155829853.06

MVAMVA

DasAA1AA2

1658.0251.78

1754.4145.01

1856.3449.87

1962.6453.91

2064.4856.43

2158.5749.43

2264.8356.45

2356.7148.88

2467.6758.32

2562.6153.95

2662.5154.66

2766.7657.95

2864.1854.93

2957.8651.61

3066.6958.18

Tabla 3.1 Flujos mximos diarios en la S/E PortoviejoLos flujos mximos registrados a travs del transformador de la Subestacin Manta Mvil en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

MVA

DasT

127.23

227.39

326.94

423.90

521.12

627.31

726.82

827.31

927.94

1026.46

1124.62

1213.12

1327.17

1428.27

1528.52

MVA

DasT

1627.78

1725.33

1821.39

1922.61

2026.25

2127.08

2226.03

2325.14

2423.19

2520.79

2623.24

2727.01

2826.59

2925.05

3024.03

Tabla 3.2 Flujos mximos diarios en la S/E Manta MvilEs as como al sumar los flujos de los transformadores de Portoviejo y Manta Mvil, se obtendr el da en que la regin sur de la provincia Manab demand la mayor potencia, lo cual se muestra a continuacin:DaAA1AA2TTotal (MVA)

2766.7457.9527.01151.72

Si comparamos los flujos mximos de los transformadores con cada una de sus potencias nominales, se conocer que tan cargados se encuentran operando, lo cual se muestra a continuacin.TransformadorCapacidadNominal (MVA)CargaMxima (MVA)%Cargabilidad

AA17566.7489.01

AA27557.9577.27

T3227.0184.4

Tabla 3.3 Cargabilidad de transformadores zona sur de ManabPuede notarse que el transformador AA1 est operando a ms all del 80% de su capacidad nominal en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 10% aproximadamente.El transformador AA2 se encuentra operando muy cerca del 80% de su capacidad nominal, ya que tiene una capacidad de reserva del 22% aproximadamente en las horas de demanda mxima. El transformador T est operando a ms all del 80% de su capacidad nominal en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 15% aproximadamente.

Los flujos mximos registrados a travs del transformador de la Subestacin San Gregorio en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

MVA

DasATT

173.75

273.64

387.63

484.09

588.94

672.87

776.83

868.58

973.07

1074.97

1194.11

1287.52

1376.69

1489.07

1589.53

MVA

DasATT

1678.10

1757.91

1889.16

1996.62

2085.42

2175.69

2284.00

2377.01

2479.64

2596.12

2697.66

2776.83

2867.42

2962.79

3068.54

Tabla 3.4 Flujos mximos diarios en la S/E San GregorioEl flujo de potencia mximo a travs del transformador fue:TransformadorDaFlujo Mximo en MVA

ATT2697.64

El porcentaje de carga tomada por el transformador con respecto a sus capacidades nominales es:TransformadorCapacidadNominal (MVA)CargaMxima (MVA)%Cargabilidad

ATT22597.6443.39

Se observa que el transformador ATT est operando a casi la mitad de su capacidad nominal en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 57% aproximadamente.En el Anexo #1 se adjunta la curva del flujo de potencia hora a hora, del da 27 de diciembre del 2010, a travs de los transformadores de las subestaciones de Portoviejo y San Gregorio.1. 2. 3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 Anlisis de Voltajes en Barras PrincipalesPara evaluar las magnitudes de voltajes de las subestaciones de la regin sur de la provincia de Manab, se tomaran los voltajes mnimos y mximos registrados en las barras principales en los das del mes del diciembre del 2010, a nivel de 230, 138 y 69kV.Estos datos de voltajes se comparan con el voltaje mnimo y mximo permitido por el CONELEC, los cuales son:Magnitud en kVEn por unidad

Nivel de VoltajeMximoMnimoMximoMnimo

230kV246.1218.51.070.95

138kV144.9128.341.050.93

69kV71.0766.931.030.97

Tabla 3.5 Voltajes de operacin permitidos por el CONELECEl criterio de operatividad para el voltaje ser dado por esta comparacin, es decir, cuantos das se tuvieron bajovoltajes y sobrevoltajes en las barras principales de cada subestacin.Los voltajes en las barras principales de la subestacin Portoviejo (4 Esquinas) registrados en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.BP 138kV [p.u.]BP 69kV [p.u.]

DasMx.Mn.Mx.Mn.

11.0410.9901.0260.964

21.0441.0071.0250.983

31.0430.9991.0200.972

41.0431.0111.0200.983

51.0531.0031.0180.971

61.0401.0061.0200.983

71.0431.0061.0210.979

81.0421.0061.0280.979

91.0421.0021.0230.976

101.0401.0021.0210.976

111.0330.9861.0280.972

121.0470.9911.0300.973

131.0350.9991.0260.980

141.0341.0021.0210.984

151.0410.9921.0260.988

161.0401.0021.0210.979

171.0491.0101.0320.979

181.0500.9971.0210.975

191.0481.0061.0210.983

201.0441.0111.0190.981

211.0431.0111.0220.986

221.0401.0111.0170.986

231.0351.0021.0130.974

241.0401.0061.0210.979

251.0470.9991.0280.979

261.0350.9981.0110.973

271.0401.0021.0260.981

BP 138kV [p.u.]BP 69kV [p.u.]

DasMx.Mn.Mx.Mn.

281.0300.9941.0250.981

291.0400.9971.0270.981

301.0300.9981.0260.979

Tabla 3.6 Perfil de voltaje de la S/E PortoviejoEl nmero total de das con sobrevoltaje y bajovoltaje, que se tuvieron en el mes del diciembre del 2010, se muestran a continuacin:BP 138 kVBP 69 kV

Das con Bajovoltaje01

Das con Sobrevoltaje12

Los voltajes en las barras principales de la subestacin San Gregorio registrados en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.BP 230 kV [p.u.]BP 138 kV [p.u.]

DasMx.Mn.Mx.Mn.

11.0200.9641.0330.960

21.0240.9761.0350.969

31.0210.9891.0330.996

41.0240.9761.0371.002

51.0280.9931.0441.004

61.0220.9921.0310.995

71.0190.9951.0331.000

81.0250.9941.0370.998

91.0230.9861.0370.952

101.0180.9921.0300.997

BP 230 kV [p.u.]BP 138 kV [p.u.]

DasMx.Mn.Mx.Mn.

111.0130.9781.0250.992

121.0260.9821.0390.984

131.0150.9861.0260.995

141.0170.9881.0300.987

151.0270.9831.0320.992

161.0220.9541.0330.970

171.0240.9781.0410.986

181.0260.9721.0401.001

191.0210.9721.0331.000

201.0210.9841.0330.999

211.0230.9681.0331.000

221.0240.9891.0310.988

231.0170.9881.0290.991

241.0160.9571.0291.003

251.0180.9891.0350.999

261.0160.9911.0280.999

271.0230.9771.0290.992

281.0130.9851.0220.989

291.0200.9811.0300.974

301.0130.9381.0260.950

Tabla 3.7 Perfil de voltaje de la S/E San GregorioNo existieron das con bajovoltaje ni sobrevoltaje en las barras de esta subestacin.Finalmente puede observarse que no existi bajovoltaje el da en que se tuvo la mayor demanda de potencia en la zona sur de la provincia de Manab.En el Anexo #2 se adjunta la curva del voltaje hora a hora en p.u., del da 27 de diciembre del 2010, en las barras de las subestaciones de Portoviejo y San Gregorio.1. 2. 3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Anlisis en Lneas de TransmisinPara realizar el anlisis operativo de las lneas de trasmisin de la regin sur de la provincia de Manab, se tomaron los registros de flujos de potencia mximos diarios a travs de las lneas en el mes de diciembre de 2010. Estos registros se los comparar con el lmite operativo de la misma, para as tener conocimiento de que tan cargadas se encuentran operando las lneas de transmisin.El flujo de potencia mximo a travs de la Lnea de Transmisin Quevedo San Gregorio registrados en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

DasMVA

172.84

270.71

383.73

481.29

585.51

666.53

771.90

866.83

969.28

1065.73

1191.98

1287.36

1375.15

DasMVA

1483.40

1577.67

1676.89

1750.22

1885.88

1995.74

2080.14

2172.58

2279.72

2362.08

2475.61

2596.27

2696.70

DasMVA

2767.98

2861.78

DasMVA

2959.91

3061.29

Tabla 3.8 Flujos mximos de la lnea Quevedo San GregorioEl da en que se tuvo el mayor flujo de potencia en MVA a travs de la lnea de transmisin, se muestra a continuacin:LneaDaFlujo Mximo (MVA)

Quevedo San Gregorio2696.70

Se presenta a continuacin el porcentaje al cual se encuentra cargada la lnea, comparando el flujo mximo con el lmite operativo de la misma.LneaLimiteOperativo (MVA)%Cargabilidad

Quevedo San Gregorio18352.84

Puede notarse que la lnea de transmisin Quevedo San Gregorio est operando a la mitad de su capacidad en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 50% aproximadamente.El flujo de potencia mximo a travs de la Lnea de Transmisin Portoviejo San Gregorio registrados en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.DasMVA

148.39

251.68

360.15

460.65

568.83

648.92

749.97

843.30

945.69

1048.37

1169.03

1263.59

1351.36

1457.45

1557.36

DasMVA

1649.80

1737.18

1867.32

1973.80

2060.78

2148.40

2257.70

2350.56

2457.69

2575.29

2674.24

2747.03

2842.53

2939.28

3046.76

Tabla 3.9 Flujos mximos de la lnea Portoviejo San GregorioEl da en que se tuvo el mayor flujo de potencia en MVA a travs de la lnea de transmisin, se muestra a continuacin:LneaDaFlujo Mximo (MVA)

Portoviejo San Gregorio2575.29

Se presenta a continuacin el porcentaje al cual se encuentra cargada la lnea, comparando el flujo mximo con el lmite operativo de la misma.LneaLimiteOperativo (MVA)%Cargabilidad

Portoviejo San Gregorio18368.45

Puede notarse que la lnea de transmisin Portoviejo San Gregorio est operando a ms de la mitad de su capacidad en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 30% aproximadamente.El flujo mximo de potencia a travs de la Lnea de Transmisin Manta (Mvil) San Gregorio registrado en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

DasMVA

128.54

229.22

328.24

424.89

521.41

627.38

735.22

829.67

947.19

1027.79

1125.81

1224.15

1328.95

1429.92

1533.71

DasMVA

1629.71

1748.00

1822.77

1923.26

2027.22

2128.16

2227.29

2327.04

2423.89

2521.46

2624.36

2728.61

2829.14

2926.82

3025.20

Tabla 3.10 Flujos mximos de la lnea Manta Mvil San GregorioEl da en que se tuvo el mayor flujo de potencia en MVA a travs de la lnea de transmisin, se muestra a continuacin:LneaDaFlujo Mximo (MVA)

Manta (Mvil) - San Gregorio1748.000

Se presenta a continuacin el porcentaje al cual se encuentra cargada la lnea, comparando el flujo mximo con el lmite operativo de la mismaLneaLimiteOperativo (MVA)%Cargabilidad

Manta (Mvil) - San Gregorio11343.64

Puede notarse que la lnea de transmisin Manta (Mvil) San Gregorio est operando a menos de la mitad de su capacidad en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 56% aproximadamente.El flujo mximo de potencia a travs de la Lnea de Transmisin Daule Peripa Portoviejo registrados en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

C 1C 2

DasMVAMVA

136.9836.426

236.2035.800

336.5435.981

427.4226.884

528.7728.219

636.8336.245

736.8136.405

835.6135.000

C 1C 2

DasMVAMVA

936.8036.81

1035.2134.61

1127.2226.81

1220.1819.65

1337.5736.81

1433.6032.80

1536.8036.20

1631.8131.40

C 1C 2

DasMVAMVA

1736.0535.454

1828.8127.615

1923.1423.151

2039.2038.829

2136.0035.601

2239.8539.673

2340.4339.848

C 1C 2

DasMVAMVA

2437.7237.22

2533.6632.83

2623.8923.08

2744.0843.32

2840.8040.40

2944.2843.75

3048.2448.24

Tabla 3.11 Flujos mximos de la lnea Daule Peripa - PortoviejoEl da en que se tuvo el mayor flujo de potencia a travs de la lnea de transmisin, se muestra a continuacin.LneaDaFlujo Mximo (MVA)

Circuito # 13048.24

Circuito # 248.24

Daule Peripa Portoviejo96.48

Tabla 3.12 Flujo mximo absoluto de la lnea Daule Peripa - PortoviejoSe presentan a continuacin el porcentaje al cual se encuentra cargada la lnea, comparando el flujo mximo con el lmite operativo de la misma.LneaLimiteOperativo (MVA)%Cargabilidad

Circuito # 111342.614

Circuito # 242.614

Daule Peripa Portoviejo42.614

Tabla 3.13 Cargabilidad absoluta de la lnea Daule Peripa - PortoviejoPuede notarse que la lnea de transmisin Daule Peripa Portoviejo est operando a menos de la mitad de su capacidad en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 57% aproximadamente.El flujo mximo de potencia a travs de la Lnea de Transmisin Quevedo Daule Peripa registrados en el mes de diciembre del 2010, se muestran a continuacin.

C 1C 2

DasMVAMVA

120.0119.923

219.6419.458

320.7120.287

423.5223.518

525.8125.430

622.0722.157

719.3419.084

818.5618.216

922.1921.694

1018.6418.216

1117.6217.819

1215.6815.814

1320.8120.512

1421.9821.464

1520.1920.800

C 1C 2

DasMVAMVA

1625.6425.52

1725.7825.41

1822.0221.69

1920.8820.70

2023.4323.35

2119.5619.56

2221.1021.22

2330.2930.00

2433.3633.03

2523.0422.86

2620.6220.49

2742.9542.52

2840.5539.95

2940.5340.16

3039.6738.63

Tabla 3.14 Flujos mximos de la lnea Quevedo - Daule PeripaEl da que se tuvo el mayor flujo de potencia a travs de la lnea de transmisin, se muestra a continuacin.Lnea DaFlujo Mximo (MVA)

Circuito # 12742.95

Circuito # 242.52

Quevedo Daule Peripa85.47

Tabla 3.15 Flujo mximo absoluto de la lnea Quevedo - Daule PeripaSe presentan a continuacin el porcentaje al cual se encuentra cargada la lnea, comparando el flujo mximo con el lmite operativo de la mismaLnea LimiteOperativo (MVA)%Cargabilidad

Circuito # 111337.94

Circuito # 237.57

Quevedo Daule Peripa37.75

Tabla 3.16 Cargabilidad absoluta de la lnea Quevedo - Daule PeripaPuede notarse que la lnea de transmisin Quevedo Daule Peripa est operando a menos de la mitad de su capacidad en las horas de demanda mxima, teniendo una capacidad de reserva del 62 % aproximadamente.Finalmente, todos los datos utilizados para el anlisis de la operatividad actual de la zona sur de la provincia de Manab sern ingresados en el programa POWER WORLD SIMULATOR, los parmetros tanto de las lneas de transmisin, transformadores, cargas y generacin se presentan en los anexos para cada uno de los aos en los que se simul el sistema de transmisin de la provincia de Manab y se presentan a continuacin: En el ao 2009 se constatarn los problemas de electricidad que se presentaron, todos los parmetros se presentan en el Anexo #3. Para el ao 2010 se realizar tambin la simulacin y as comprobar los beneficios que trajo la instalacin de la subestacin San Gregorio y sern mostrados en el Anexo #4. Para observar los posibles beneficios de la entrada en operacin de la subestacin Montecristi se simular la situacin del ao 2011 y se mostrar en el Anexo #5. De la misma manera la simulacin de la situacin del ao 2014 se presenta en el Anexo #6 para observar los posibles beneficios de la entrada en operacin de la subestacin San Juan de Manta.

4. 5. 5.1 5.2 CAPITULO 4RESULTADOS DE LA SIMULACIN DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE LA PROVINCIA DE MANAB - ZONA SUR1. 2. 3. 4. 4.1 Anlisis de la operatividad durante el ao 2009.El realizar la simulacin del sistema de transmisin de Manab durante el ao 2009, permiti constatar los problemas de electricidad que se produjeron durante este ao debido a la falta de inversin, proyectos de generacin elctrica y de expansin, los cuales hubiesen podido suministrar de energa a la creciente carga de la provincia.En el Anexo #7 se presentan los resultados tabulados de esta simulacin. As mismo en la Figura 4.1 se puede observar que los aspectos ms crticos son los siguientes: Los transformadores de la subestacin Portoviejo (4 Esquinas), se encuentran operando al 88% de su cargabilidad total, ya que este es el nico punto de entrega de energa que tiene la zona sur de la provincia por parte del SNI. La lnea de subtransmisin 4 Esquinas Portoviejo 3 se encuentra operando al mximo de su cargabilidad, ya que esta es la nica ruta para proveer de energa a uno de los sectores industriales de las ciudades de Manta y Montecristi. Debido a la situacin anterior, se incrementa la cada de tensin a travs de las lneas de subtransmisin dando como resultado los bajos voltajes en las barras principales de 69kV de las subestaciones Manta 2, Montecristi y La Fabril pertenecientes a CNEL-Manab, siendo estos 0.88, 0.87 y 0.88 en p.u. respectivamente. A pesar de reactivar la central trmica Miraflores, la cual se interconecta con la barra principal de 69kV de la subestacin Manta 1 perteneciente a CNEL - Manab, se obtuvo un bajo voltaje en esta barra siendo este de 0.89 en p.u. En la barra principal de 69kV de la subestacin Manta 3 perteneciente a CNEL - Manab, se tuvo un bajo voltaje de 0.89 p.u. lo cual podra deberse a la gran demanda de la ciudad de manta y ciudades aledaas.

Figura 4.1Diagrama Unifilar situacin 2009

4.2 Anlisis de la operatividad durante el ao 2010.El realizar la simulacin del sistema de transmisin de Manab durante el ao 2010, permiti constatar los beneficios que tuvo el proyecto de la subestacin San Gregorio 230/138kV, la cual ayudo con la demanda de uno de los sectores industriales de las ciudades de Manta y Montecristi, y tambin aport para satisfacer con la demanda de energa de la zona sur de la provincia.Pero aun se siguen teniendo voltajes por debajo del lmite normal de operacin en algunas de las barras principales de las subestaciones de 69kV pertenecientes a CNEL-Manab.En el Anexo #8 se presentan los resultados tabulados de esta simulacin. As mismo en la Figura 4.2 se puede observar que los aspectos ms crticos son los siguientes: Los transformadores de la subestacin Portoviejo (4 Esquinas), siguen operando a un nivel alto de cargabilidad, aproximadamente del 80%, debido a esta situacin se siguen teniendo bajos voltajes en las barras principales de las subestaciones de 69kV pertenecientes a CNEL-Manab, y tambin se debe a que la subestacin Portoviejo aun sigue siendo el nico punto de entrega de potencia para la mayor parte de la zona sur de la provincia. El transformador de la subestacin Manta Mvil 138/69kV, se encuentra operando al 93% de su cargabilidad total, ya que este es el nico punto de entrega de energa que tiene uno de los sectores industriales de las ciudades de Manta y Montecristi. La barra principal de la subestacin Manta 1 de 69kV perteneciente a CNEL-Manab, presento un bajovoltaje de 0.94 en p.u. a pesar de que la central trmica Miraflores aun continua operando e interconectada con esta subestacin.

Figura 4.2Diagrama Unifilar situacin 2010

4.3 Anlisis de la operatividad durante el ao 2011.El realizar la simulacin del sistema de transmisin de Manab durante el ao 2011, permiti constatar los beneficios que tendr el proyecto de la subestacin Montecristi 138/69kV de CELEC EP TRANSELECTRIC, la cual ayudar a aliviar la congestin de algunas lneas de subtransmisin del sistema, debido a que se interconecta con las subestaciones Montecristi, Manta 1, Manta 3 y Rio de Oro, pertenecientes a CNEL-Manab y de 69/13.8kV.Adems se interconectaron las subestaciones Montecristi y La Fabril de propiedad de CNEL-Manab. Mejoraron tambin los voltajes en las barras donde se presentaron inconvenientes anteriormente y se redujo la cargabilidad de algunos transformadores.En el Anexo #9 se presentan los resultados tabulados de esta simulacin. As mismo en la Figura 4.3 se puede observar que los aspectos ms crticos son los siguientes: Los transformadores de la subestacin Portoviejo (4 Esquinas) operan a un 59% de su capacidad nominal, un porcentaje menor al que se present en el ao 2010. El transformador de la subestacin Manta Mvil contina operando a un nivel alto de cargabilidad, el 84% de su capacidad nominal. El transformador de la subestacin Montecristi 230/69kV y 100 MVA de CELEC EP TRANSELECTRIC entra en servicio con una cargabilidad del 49%. La lnea de transmisin que une las S/E San Gregorio - 4 Esquinas reduce su cargabilidad a un 9% de su capacidad nominal. Se puede observar una reduccin en la carga de las lneas de subtransmisin que van desde la S/E 4 Esquinas a la S/E Portoviejo 1 del 54% al 30%. La barra de 69kV de la subestacin Manta 1 mejor su voltaje de operacin a 0.97 en p.u., la central trmica Miraflores sigue interconectada a esta barra.

Figura 4.3Diagrama Unifilar situacin 2011

4.4 Anlisis de la operatividad durante el ao 2014.El realizar la simulacin del sistema de transmisin de Manab durante el ao 2014, constatamos los beneficios que tendr el proyecto de la subestacin San Juan de Manta 230/69kV de CELEC EP TRANSELECTRIC, la cual se conecta con la S/E San Gregorio a travs de una lnea de transmisin de 35 km de longitud a 230kV y permite tener otra va para el flujo de potencia que va hacia la ciudad de Manta. Otro proyecto complementario es la construccin de la S/E Manta 4 por parte de CNEL-Manab la cual se interconecta con las subestaciones Manta 3 y Manta 1.En el Anexo #10 se presentan los resultados tabulados de esta simulacin. As mismo en la Figura 4.4 se puede observar que los aspectos ms crticos son los siguientes: La cargabilidad de los transformadores de la S/E 4 Esquinas se redujo a un 50% de su capacidad nominal. El problema del transformador de la S/E Manta Mvil se ve en parte solucionado porque est operando a un 62% de su capacidad nominal. La cargabilidad de la lnea de transmisin entre las subestaciones San Gregorio y Montecristi se redujo a un 28% de su capacidad nominal. La cargabilidad en el transformador de la S/E Montecristi se redujo a un 28% de su capacidad nominal. Mejoraron los voltajes presentes en las barras de 69kV de las subestaciones Manta 1 y Manta 3, a 0.99 en p.u., de propiedad de CNEL-Manab.

Figura 4.4Diagrama Unifilar situacin 2014

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES1. 2. 3. 4. 5. CONCLUSIONES1) El anlisis realizado en el ao 2010, demostr el problema que tiene la S/E Portoviejo (4 Esquinas), el cul es que sus transformadores se encuentran operando cerca de su capacidad lmite y esto genera problemas de voltaje en las redes de CNEL-Manab.2) El ingreso en operacin de la S/E San Gregorio en el ao 2010, ayudo en parte al problema de cargabilidad e los transformadores de la S/E Portoviejo, evidencindose en los registros de flujos diarios realizados en el ao 2009 y 2010 por CELEC EP TRANSELECTRIC.3) La entrada en operacin de la S/E San Gregorio se complemento con el traslado de la S/E Manta Mvil para atender la demanda del sector industrial de la ciudad de Manta, la cual presentaba bajos voltajes en las redes de subtransmisin. Pero debido a la alta demanda, la S/E Manta Mvil entro en operacin con una alta cargabilidad cercana a su lmite y el problema no se soluciono completamente.4) Los mayores problemas de electricidad de la provincia de Manab se tuvieron en el ao 2009, siendo principalmente los bajos voltajes hallados en las simulaciones, lo cual se respalda con las encuestas realizadas en la ciudad de Manta a los directivos de la CNEL-Manab.5) El ingreso de la S/E Montecristi en el ao 2011, permitir atender la creciente demanda del sector industrial de Manta y de las ciudades aledaas a esta, esto se ve reflejado en la simulacin realizada para este ao. Pero el transformador de la S/E Manta Mvil aun se encuentra operando a un nivel alto de cargabilidad.6) Con el ingreso en operacin de la S/E Montecristi en el ao 2011 se ve solucionado los problemas de bajovoltaje en las barras principales de las subestaciones de la CNEL-Manab, como se constata en la simulacin realizada para este ao.7) El ingreso de la S/E San Juan de Manta en el ao 2014, mejora considerablemente la operatividad del sistema, ya que en la simulacin realizada para este ao se observan voltajes dentro de los lmites de operacin, lneas de subtransmisin y transformadores a un nivel normal de cargabilidad y entre otros.

RECOMENDACIONES1) Debido al problema de alta cargabilidad en los transformadores de la S/E Portoviejo, se debera instalar una nueva S/E que ayude a aliviar la carga de estos o instalar un nuevo transformador de mayor capacidad para reemplazar los actuales.2) Los proyectos para mejorar la operacin del sistema no deben retrasarse, debido a que se generan problemas dentro del mismo y afectan a muchos usuarios. Esto se reflej en las publicaciones de la prensa local de la provincia, donde hacan nfasis a los problemas de electricidad en las principales ciudades de Manab.3) Los anlisis para mejorar la operatividad del sistema deben ser evaluados correctamente, para evitar la aprobacin de proyectos con limitaciones que no solucionan completamente los problemas.4) Los problemas que se presentan en el servidor de distribucin elctrica muchas veces se deben a la falta de inversin, debido a que pueden existir muchos proyectos para mejorar la operatividad del sistema, pero estos no se ejecutan a tiempo por la gran cantidad de dinero que necesitan. Por esta razn, todo proyecto debe complementarse con la bsqueda oportuna de financiamiento.5) El estudio de carga para seleccionar el transformador de potencia debe establecer el equipo necesario para los requerimientos de carga, de esta manera determinamos el nivel de carga que tomar la subestacin, lo que es muy importante ya que si entra con baja carga existen problemas de altas perdidas, pero si entra muy cargada existe el problema de tener que remplazar el transformador o planificar una nueva subestacin.6) Los voltajes en las barras principales de las subestaciones de transmisin y subtransmisin deben cumplir con las regulaciones establecidas por el CONELEC, para as evitar problemas con el servicio que se presta a los consumidores finales.7) Para evitar problemas mayores del servicio de distribucin de la energa como por ejemplo racionamientos, se podra optar por reactivar centrales termoelctricas que tienen bajo rendimiento o pequeos problemas de operacin, hasta que se ejecuten los proyectos que solucionen definitivamente estos problemas.

ANEXOS

ANEXO #1 PERFILES DE POTENCIA DE TRANSFORMADORES 2010Pg. 1/3REGISTRO HORA A HORA DE POTENCIA A TRAVS DE LOS TRANSFORMADORES DEL DA 27 DE DICIEMBRE DE 2010SUBESTACINTRAFONIVELLMITE0:001:002:00

PORTOVIEJOAA1138/697544.8641.9940.14

PORTOVIEJOAA2138/697541.2839.2637.54

SAN GREGORIOATT230/13822565.8840.3538.70

SUBESTACINTRAFO3:004:005:006:007:008:00

PORTOVIEJOAA139.8639.1240.8942.4941.5042.34

PORTOVIEJOAA237.4236.7838.2839.0339.0739.63

SAN GREGORIOATT37.4837.3739.1641.9240.4139.91

SUBESTACINTRAFO9:0010:0011:0012:0013:0014:00

PORTOVIEJOAA147.7449.6252.2951.5052.1853.72

PORTOVIEJOAA242.2542.9245.0544.7846.4947.61

SAN GREGORIOATT46.9950.6955.0952.9856.5459.56

SUBESTACINTRAFO15:0016:0017:0018:0019:0020:00

PORTOVIEJOAA154.4654.7754.2754.0663.0562.39

PORTOVIEJOAA247.6247.8747.3748.3655.9056.32

SAN GREGORIOATT58.6858.9958.7657.5768.2670.57

SUBESTACINTRAFO21:0022:0023:0023:50

PORTOVIEJOAA163.6858.6551.5147.83

PORTOVIEJOAA256.6751.6245.8641.93

SAN GREGORIOATT74.2063.8254.1951.65

Pg. 2/3

Pg. 3/3

ANEXO #2 PERFILES DE VOLTAJES 2010Pg. 1/3PERFILES DE VOLTAJE HORA A HORA EN POR UNIDAD DEL DA 27 DE DICIEMBRE DEL 2010SUBESTACINBARRATIPO0:001:002:003:004:00

PORTOVIEJO138BP1.0251.0261.0271.0271.030

PORTOVIEJO69BP1.0021.0041.0071.0091.011

SAN GREGORIO2302B1.0091.0041.0041.0101.010

SAN GREGORIO138BP1.0201.0151.0141.0161.016

SUBESTACINBARRA5:006:007:008:009:0010:00

PORTOVIEJO1381.0281.0221.0251.0251.0231.018

PORTOVIEJO691.0030.9941.0021.0041.0010.995

SAN GREGORIO2301.0111.0051.0091.0081.0091.000

SAN GREGORIO1381.0161.0131.0191.0191.0151.009

SUBESTACINBARRA11:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00

PORTOVIEJO1381.0111.0201.0181.0101.0101.0121.018

PORTOVIEJO690.9961.0061.0030.9941.0021.0041.009

SAN GREGORIO2301.0001.0081.0081.0010.9950.9991.004

SAN GREGORIO1381.0021.0131.0101.0010.9991.0041.011

SUBESTACINBARRA18:0019:0020:0021:0022:0023:0023:50

PORTOVIEJO1381.0201.0191.0201.0181.0141.0201.015

PORTOVIEJO691.0121.0111.0131.0111.0111.0211.009

SAN GREGORIO2301.0061.0061.0061.0060.9961.0051.000

SAN GREGORIO1381.0131.0111.0131.0121.0041.0131.005

Pg. 2/3

Pg. 3/3

ANEXO #3 PARMETROS PARA SIMULACIN 2009Pg. 1/5RESUMEN DE LNEAS UTILIZADAS EN LA SIMULACIN DEL AO 2009LNEAS DE SUBTRANSMISIN

LNEATIPO-CALIBREDistancia(Km)Resistencia(Ohm/Km)

14 Esquinas Portoviejo 1 C15005 800 MCM5.600.093

24 Esquinas Portoviejo 1 C25005 800 MCM5.600.093

3Portoviejo 1 Rio de Oro5005 281.4 MCM9.000.260

4Rio de Oro Manta 35005 281.4 MCM22.800.260

5Manta 3 Manta 15005 281.4 MCM2.000.260

6Manta 2 La FabrilACSR 266.8 MCM5.250.240

7Manta 2 MontecristiACSR 266.8 MCM7.250.240

84 Esquinas LodanaACSR 266.8 MCM12.800.240

9Portoviejo 1 Manta 1ACSR 266.8 MCM35.000.240

10Portoviejo 3 Ma