RepublicofEcuador EDICTOFGOVERNMENT±

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1 RepublicofEcuador EDICTOFGOVERNMENT± Iordertopromotepubliceducatioadpublicsafety,equaljusticeforal, abeteriformedcitizery,theruleoflaw,worldtradeadworldpeace, thislegaldocumetisherebymadeavailableoaocommercialbasis,asit istherightofalhumastokowadspeakthelawsthatgoverthem. NTE INEN 394 (007) (Spaish): Guía para fórmulas de evaluació de pérdidas e trasformadores de potecia y distribució

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3 INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN Quito - Ecuador NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 394:007 GUIA PARA FÓRMULAS DE EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y DISTRIBUCIÓN. Primera Edició GUIDE FOR FORMULA FOR EVALUATION OF LOSSES IN POWER AND DISTRIBUTION TRANSFORMERS First Editio DESCRIPTORES: Fórmulas, evaluació, pérdidas, trasformadores de distribució. EL CDU: CIIU: 3831 ICS: 9.180

4 CDU: CIIU: 3831 ICS: EL Norma Técica Ecuatoriaa Volutaria GUÍA PARA FÓRMULAS DE EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y DISTRIBUCIÓN. NTE INEN 394: OBJETO Istituto Ecuatoriao de Normalizació, INEN Casilla Baquerizo Moreo E8-9 y Almagro Quito-Ecuador Prohibida la reproducció 1.1 Esta orma establece el procedimieto y la formulació matemática para cuatificar el valor ecoómico de las pérdidas de eergía eléctrica e trasformadores de potecia y distribució.. ALCANCE.1 Esta orma se aplica a todos los tipos de trasformadores de potecia y distribució, sumergidos e líquido aislate y refrigerate si coteido de PCB, y secos. 3. DEFINICIONES 3.1 Para los efectos de esta orma, los siguietes parámetros so utilizados e las fórmulas que se detalla e este documeto. C = cargo por uso del sistema de trasmisió acioal CC = crecimieto de la carga aual (p.u.). CE = costo moomio equivalete de eergía para el primer año ($/kw-h). CER = costo de las pérdidas por regulació ($). CEU = costo promedio de veta de la eergía para el primer año ($/kw-h). CKC = cambio e kw e la carga por u cambio del 1% e porcetaje del voltaje CKwh = valor de veta del kw-h a ivel de BT ($/kw-h). CR1 = costo de istalació de codesadores fijos ($/kvar). CR = costo de istalació de codesadores descoectables ($/kvar). CRF = costo de las pérdidas por refrigeració forzada ($). CT = valor cotizado del trasformador EC = costo por eergía e carga ($/kw). EV = costo por eergía e vacío ($/kw). Fe = factor de carga del sistema bajo estudio. Fp = factor de pérdidas. Fr = factor de coicidecia de la carga. G = tarifa de veta de eergía de la empresa geeradora ($/kw-h) i = tasa itera de retoro o costo de capital (p.u.). lo = corriete e vacío (p.u.). Ip = carga pico del trasformador (p.u.). Ipe = carga pico ivelada equivalete del trasformador (p.u-). K1 = coeficiete de las pérdidas por eergía e vacío ($/kw). K = coeficiete de las pérdidas por eergía e carga ($/kw). = vida útil del trasformador (e años). P = capacidad omial del trasformador (kva). P1 = potecia de los equipos de efriamieto durate la primera etapa (kw). P = potecia de los equipos de efriamieto durate la seguda etapa (o sea la potecia de los equipos de efriamieto durate la primera etapa más la potecia de los equipos adicioales para obteer seguda etapa) (kw). Pc = pérdidas co carga (kw). Pf = factor de potecia. Po = pérdidas e vacío (kw). R = resistecia del trasformador (p.u.). RC = costo de pérdidas reactivas e carga ($/kw). REG = regulació (p.u.). RV = costo de pérdidas reactivas e vacío ($/kw). T1 = tiempo diario de utilizació sólo de la primera etapa de efriamieto (%). (Cotiúa) DESCRIPTORES: Fórmulas, evaluació, pérdidas, trasformadores de distribució

5 NTE INEN T = tiempo diario de utilizació de la seguda etapa de efriamieto X = reactacia del trasformador (p. u.). Z = impedacia serie del trasformador (p. u.). Tiv = cargo por uso del sistema de tesió mayor o igual a 6 kv Tiii = cargo por uso del sistema de tesió mayor o igual a 30 kv y meor a 6 kv Tii = cargo por uso del sistema de tesió mayor o igual a 1 kv y meor a 30 kv 4. METODOLOGÍA 4.1 Cuado se seleccioa trasformadores se debe teer e cueta las pérdidas que ellas causa a su dueño. Estas se puede clasificar de la siguiete maera: Pérdidas por eergía activa: debida a las pérdidas e carga y e vacío. Pérdidas por eergía reactiva: debida a las pérdidas e carga y e vacío. Pérdidas por regulació: debidas a las pérdidas e las vetas de eergía por la caída de voltaje Pérdidas por equipos de refrigeració forzada: debidas a las pérdidas de los equipos utilizados e las diferetes etapas de efriamieto Para la aplicació de la siguiete metodología es ecesario coocer los valores de alguas costates y datos del sistema, las recomedacioes sobre los valores de las mismas e el sistema eléctrico ecuatoriao se da e el umeral 4.6, de la presete guía. 4. Pérdidas por eergía activa K1 y K 4..1 Coeficiete de las pérdidas por eergía e vacío (K1) Se refiere al costo e que icurre las empresas para adquirir kw-h de eergía que se pierde e el trasformador. Para calcular el valor de estas pérdidas, hay que teer e cueta las etapas por las cuales debe pasarse para llevar la eergía hasta los trasformadores. Estas etapas se muestra e la Figura 1. FIGURA 1. Etapas para llevar la eergía hasta los trasformadores Geeració (G) Trasmisió Nivel IV (T IV ) Distribució Nivel III (T III ) Distribució Nivel II (T II ) El costo total de eergía (CE) es: CE = G + T + T + T (1) IV III II E alguos casos, cualquiera de estos elemetos puede o existir y por lo tato dicho parámetro será ulo Cuado se estudie trasformadores de geeració o trasformació e cualquier etapa, se debe evaluar el costo de la eergía hasta su puto de istalació, para lo cual, es ecesario desarrollar u costo promedio aual para cada tipo de trasformador. Para deducir el costo por eergía (EV) e dólares costates, se procede de la siguiete maera: EV(1) = 8760 CE 1 EV() = 8760 CE... EV(y) = 8760 CE y (Cotiúa)

6 NTE INEN Co: EV (Y) = CE = Costo de la eergía e el año Y Costo moomio equivalete de la eergía ($/kw-h) para el primer año. Este costo ormalmete está discrimiado por etapas, o sea costo de compra de eergía a 0 kv (G), cargo por uso del sistema de trasmisió acioal (C), peajes de distribució e los diferetes iveles etc. Cuado se estudie trasformadores co determiada ubicació e el sistema, se debe cosiderar el costo de la eergía más el paso por las diferetes etapas hasta el puto de istalació del trasformador Por ejemplo, si se trata de u trasformador de distribució, se debe evaluar el costo de compra a la geeradora más los cargos por coexió y uso del SN, más los cargos por restriccioes, más el costo para llevar la eergía por las distitas etapas hasta el puto de istalació del trasformador. Sumado y trayedo estos costos a valor presete, teemos: EV 1 = 8760 CE () y Y y= 1 E dode: EV CE1 CE (1 CE3 + CE +... = 8 3 De acuerdo co lo aterior: Los térmios correspode a ua progresió geométrica de la forma: PT, Ptxr 3..Ptxr, dode PT es el primer térmio y r es la razó PT EC 1 r 1 = ; r = y la suma S = PT ( 1+ i) r 1 E dode: 1 EV = 8760 * CE * i(1 1 b = ( i(1 E dode b = factor presete de ua serie uiforme aual, por lo que: EV = 8760 * CE + b (3) De acuerdo co lo aterior, el coeficiete de pérdidas e vacío k1 será: K 1 = EV K1 = 8760* CE * b (4) 4.. Coeficiete de las pérdidas por eergía e carga (K) Las pérdidas co carga varía co la carga del trasformador. La compoete de costo por eergía e carga (EC), icluye el efecto de la diversidad de las pérdidas co carga, al usar el factor de pérdidas (Fp). El factor de pérdidas se defie como la relació etre las pérdidas de eergía e el trasformador durate u período de tiempo dado, a las pérdidas de eergía que resultaría si la carga pico del trasformador (Ip) persistiera durate ese período. (Cotiúa)

7 NTE INEN E el costo por eergía se debe teer e cueta el crecimieto de la carga del trasformador (CC) y el efecto de la iflació sobre el costo de producció de la eergía. Para la deducció del costo por eergía se procede de la siguiete maera: EC(1) = x Fp x CE x Ip (1 + CC) EC () = x Fp x CE x Ip (1 + CC)... EC() = x Fp x CE x lp (1+CC) (-1) E dode: EC (Y) = Costo de la eergía e el año Y para pérdidas e carga. Sumado y trayedo estos costos a valor presete, teemos: EC( ) = 8760* Fp * CE y= 1 Ip (1 + CC) ( Y 1) 1 y Desarrollado la sumatoria por u procedimieto similar al seguido ateriormete, se llega a ua progresió geométrica dode: PT 1 = ; r = (1 + CC) Fialmete se llega a la expresió: EC = 8760* Fp * CE * d * Ip (5) E dode: d (1 + CC) (1 + CC) Ip * (1 = (6) se cooce como carga pico cuadrática equivalete total para la compoete del costo por eergía de las pérdidas co carga, dode se tiee e cueta el crecimieto aual de la carga 4..3 Siguiedo u procedimieto similar y supoiedo cambio y reistalació del trasformador co su carga pico e el año c, la expresió para la carga pico cuadrática equivalete total, teiedo e cueta el crecimieto de la carga (CC), se covierte e: d c Ip (1 + CC) = * c (1 + CC) c (1 + CC) + c) ( c (7) De acuerdo a lo aterior, el coeficiete de pérdidas co carga K será: K = EC; K = 8760* Fp * d * CE (8) 4.3 Valor de las pérdidas reactivas (RV y RC) Los costos de pérdidas reactivas co y si carga, so extremadamete pequeñas (meos del 1%) cuado se los compara co la iversió total del trasformador y co los costos de pérdidas de potecia. Geeralmete so igorados e la evaluació de pérdidas. -4- (Cotiúa)

8 NTE INEN Cuado se los cosidera se utiliza las siguietes ecuacioes: RV = CR1* P * Io Po (9) RC = CR* P * Z Z Po (10) K 1 = 8760 * CE * b + RV (4A) K = 8760* Fp * d * CE + RC (8A) 4.3. El valor obteido co la ecuació (10) se le añade al obteido co la ecuació (4) para obteer el costo total e vacío (ecuació 4A) Similarmete, el obteido co la ecuació (11) se le añade al obteido co la ecuació (9), para obteer el costo total e carga (ecuació 9A). 4.4 Pérdidas por regulació forzada (CER) El costo de la eergía por regulació es bastate pequeño (meos del 3.5%), si se lo compara co la iversió total del trasformador y co los costos por pérdidas de potecia; e la mayoría de los casos so igorados e la evaluació de pérdidas. Cuado se cosidera se utiliza la siguiete fórmula para calcular su valor: CER = P * Pf *8760* REG * CKC * Fp * ( CEU CE) * d (11) ( X Cosφ R Seφ) REG = R Cosφ + X Seφ + 00 Ua aproximació adecuada de esta fórmula es: REG = R Cosφ + X Seφ ( e p. u.) 4.5 Pérdidas por refrigeració forzada (CRF) Si el trasformador de potecia tiee etapas de efriamieto, hay u gasto de eergía durate su vida útil. Este cosumo depede de las características térmicas del trasformador, de la eficiecia del equipo de vetilació y del ciclo de carga Para evaluar el costo del cosumo de los equipos de efriamieto, se debe coocer los tiempos e que ellos fucioa e el ciclo de carga, calcular así la eergía aual cosumida, obteer su costo y traerlos a valor presete E el caso de u trasformador co dos etapas de efriamieto se procede para calculare! costo de la eergía cosumida por el equipo de refrigeració e el año i, de la siguiete maera: ERFi = T1* P1* T * P* El costo de esta eergía depederá del valor de veta del kilovatio-hora a ivel de usuario de 0 V ó 17 V c.a., ya que los vetiladores o bombas de aceite so usuarios a este ivel de tesió. Etoces el costo aual por refrigeració viee dado por: CRFi = CkWh * ERFi CRFi = CkWh * ( T1* P T * P*8760) El costo total de la eergía cosumida por el equipo de refrigeració vedrá dado por la suma de los valores presetes de los costos auales: (Cotiúa)

9 NTE INEN a = coeficiete de las pérdidas de la primera etapa de refrigeració e $/kw. b = coeficiete de las pérdidas de la seguda etapa de refrigeració e $/kw. a = 8760* T1 1 (1 i) y= 1 + y * CkWh a ( * T1* CkWh i(1 = b = 8760* T b 1 (1 i) y= 1 + y * CkWh ( * T * CkWh i(1 = 4.6 Datos que debe recolectarse La empresa iteresada e aplicar esta guía debe obteer del sistema eléctrico, los datos correspodietes al costo moomio equivalete de la eergía ($/kw- h) para el primer año. Este costo ormalmete está discrimiado por etapas, o sea costo de compra de eergía a 0 kv (G), cargo por uso del Sistema acioal Itercoectado (C), peajes de distribució e los diferetes iveles. Cuado se estudie trasformadores co determiada ubicació e el sistema, se debe cosiderar el costo de la eergía más el paso por las diferetes etapas hasta el puto de istalació del trasformador Si se trata de u trasformador de distribució, se debe evaluar el costo de compra a la geeradora, más los cargos por coexió y uso del sistema de trasmisió acioal, más los cargos por restriccioes más el costo por llevar la eergía por las distitas etapas hasta el puto de istalació del trasformador, más el ajuste por pérdidas acumuladas Es ecesario recolectar datos hasta el puto de istalació del trasformador, como se maifestó e el umeral Los siguietes datos y valores de costates so los recomedados para utilizarse e el Sistema Eléctrico Ecuatoriao. E caso de que ua empresa particular tega datos diferetes a los mostrados a cotiuació debe utilizar los propios: = 10 a 0 años para trasformadores de distribució = 5 años para trasformadores de potecia i = 1% (o 1 e p.u.) Ip = varía etre 50 % y 80 % (0,5 y 0,8 e p.u.) CC = varía etre 4 % y 7 % (0,04 y 0,07e p.u.) fe = Etre 0,6 y 0,9 Pf = 0,9 4.7 Fórmula para comparació ecoómica De acuerdo co lo expuesto ateriormete, la evaluació ecoómica de los trasformadores se debe hacer de acuerdo co la siguiete fórmula: Ctt = CT + K1 * Po * K * Pc + CER + CRF (1) E dode: Ctt = costo fial evaluado del trasformador. K1 = valor de las pérdidas e vacío/kw (ecuació 4A). K = valor de las pérdidas e carga/kw (ecuació 9A). (Cotiúa)

10 NTE INEN Po = pérdidas e vacío declaradas e la propuesta (e kw). Pe = pérdidas de carga declaradas e la propuesta a potecia omial (e kw). CER = costo de las pérdidas por regulació. CRF = costo de las pérdidas por refrigeració forzada E la ecuació (1) se tuviero e cueta los costos de pérdidas por regulació y por refrigeració, si estos o se quiere teer e cueta se debe elimiar de la ecuació (1) Ejemplo Aplicació de la fórmula de evaluació de pérdidas e trasformadores de distribució para el sistema de ua electrificadora, si cosiderar la pérdida por reactivos, i por regulació, i por efriamieto. 0,07 $/kwh Fc = 0,55 CC = 0,04 = 0 años Ip = 0,65 e p.u. Fp = 0,3 (se determia de acuerdo a cada sistema) I = 1% a) Determiació del coeficiete de las pérdidas e vacío (K1). El costo de las pérdidas e vacío totales se determia mediate la fórmula (4). K1 = EV Es posible determiare costo por eergía (EV) utilizado la fórmula (3): EV 1 = 8760 * CE * i(1 EV =.. $/kw K1 =.$/kw b) Determiació del coeficiete de las pérdidas e carga (K) El costo de las pérdidas e carga se determia mediate la fórmula (5) K = EC EC = 8760* Fp * CE * d * Ip La formula para ecotrar la carga pico cuadrática equivalete es la siguiete (7): (1 + CC) Ip d = * (1 + CC) Co base a lo aterior, el costo por eergía utilizado la fórmula (6) es igual a: EC =..$/kw Coforme a la expresió (8), el coeficiete de pérdidas e los trasformadores de distribució a adquirir por la electrificadota es: Ctt = CT + K1 * Po + K * Pc (Cotiúa)

11 NTE INEN Fórmulas de pealizació Las siguietes so las fórmulas de pealizació: a) E el hierro: Cf = K1 (PFer PFed) E dode: Cf = Costo por pealizació de las pérdidas e vacío ($) PFer = Pérdidas reales e el hierro o vacío e kw PFed = Pérdidas ofertadas e el hierro o vacío e kw K1 = Coeficiete de las pérdidas por eergía e vacío b) E los devaados: Cd = K (PCur PCud) E dode: Cd = Costo por pealizació de las pérdidas e los devaados ($) PCur = Pérdidas reales e los devaados e kw PCud = Pérdidas ofertadas e los devaados e kw K = Coeficiete de las pérdidas por eergía e los devaados ($/kw) (Cotiúa)

12 NTE INEN APÉNDICE Z Z.1 DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR Esta orma o requiere de otras para su aplicació Z. BASES DE ESTUDIO Norma Técica Colombiaa NTC 135 (Seguda Actualizació): Trasformadores. Guía para fórmulas de evaluació de pérdidas. Istituto Colombiao de Normas Técicas y Certificació, ICONTEC. Satafé de Bogotá,

13 Documeto: NTE INEN 394 ORIGINAL: Fecha de iiciació del estudio: INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA TITULO: GUÍA PARA FÓRMULAS DE EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y DISTRIBUCIÓN. REVISIÓN: Fecha de aprobació aterior por Cosejo Directivo Oficializació co el Carácter de por Acuerdo No. de publicado e el Registro Oficial No. Fecha de iiciació del estudio: Código: EL de Fechas de cosulta pública: de a Subcomité Técico: Electrotecia Trasformadores de Distribució Fecha de iiciació: Fecha de aprobació: Itegrates del Subcomité Técico: NOMBRES: Ig. Mauel Otorogo (Presidete) Ig. Jorge Veja Ig. Herá Iturralde Albá Ig. Roque Arroyo J. Ig. Beito Valarezo Ig. Ramiro Rosero Ig. Gozalo Bravo Ig. José Espí Ig. Ferado Dura Ig. Nahí Fraco M. Ig. Walter Wiera N. Ig. José Zambrao Ig. Pedro Palácios Ig. Mario Burgos Ig. Fraco Pieda Ig. Miguel Prado Ig. Guillermo Layedra A. (Secretario Técico) INSTITUCIÓN REPRESENTADA: Empresa Eléctrica Ambato EMELMANABI ELEPCO S.A. ECUATRÁN Empresa Eléctrica Bolívar Empresa Eléctrica Riobamba S.A. EEQUITO/CIEEPI EEQUITO Empresa Eléctrica Regioal Cetro Sur CIEELR CIEELR CIEEMA CIEEMA EMELNORTE Empresa Eléctrica Loja Empresa Eléctrica Sato Domigo INEN Otros trámites: El Cosejo Directivo del INEN aprobó este proyecto de orma e sesió de Oficializada como: Volutaria Por Acuerdo Miisterial No de Registro Oficial No. 1 de

14 Istituto E cuatoriao d e Normaliza ció, IN E N - B a querizo Moreo E8-9 y Av. 6 d e Diciembre C asilla Telfs: (593 ) al F ax: (593 ) Dire c ció G eeral: ie.gov.e c Á re a Té cic a d e Normaliza ció: ormaliza ie.gov.e c Á re a Té cic a d e C ertific a ció: c ertific a ie.gov.e c Á re a Té cic a d e Verific a ció: verific a ie.gov.e c Á re a Té cic a d e Servicios Te cológicos: iec ie.gov.e c Re gioal Guayas: ie.gov.e c Re gioal A zuay: iecuec ie.gov.e c Re gioal Chimbora zo: ieriob amb ie.gov.e c URL: c