Agenda 1. Reseña Técnica. El Problema a Resolver 2. Características del Sistema EPM 3. Implementación de la Solución Cálculos de Diseño EPM Bobina Limitadora. Construcción Características Técnicas 4. Análisis de Información. Diseño de la Solución 5. Instalación Equipos 6. Seguimiento de la Solución Implementada 7. Resultados y Conclusiones 8. Anexo. Norma de Instalación
Magnitud (%) Voltaje en las tres fases Reseña Técnica Problema a Resolver: SAGS de Voltaje 100.0 90.0 Sags Trafo 1 Envigado 2009 12000 10000 8000 80.0 6000 70.0 4000 60.0 50.0 40.0 2000 0-2000 -4000 30.0-6000 20.0-8000 10.0-10000 0.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Duración(seg) -12000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Tiempo
Tiempo [S] Reseña Técnica Problema a Resolver: Coordinación de Protecciones CURVAS DE AJUSTE RELE DPU 2000-R 10000 1000 100 RELE: I>>1 RELE: I>>2 Series8 RELE I>> 3 Series4 Time Time 10 1 0.1 0.01 100 1000 Corriente[A] 10000
Porcentaje acumulado Características del Sistema EPM Subestaciones: Impedancia Propia de la Fuente Zpropia (Ohmios) 2.500 2.250 2.000 1.750 1.500 1.250 1.000 0.750 0.500 0.250 0.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Zpropia (Ohmios) 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 1.15 1.25 1.35 1.45 1.55 1.65 1.75 1.85 1.95 2.05 2.15 2.25 Z propia (Ohmios)
Implementación de la Solución Cálculo de Diseño: Bobina Limitadora 9 VL 4 VL Zbobina para Vbarrade0.9 Zbobina para barrade 0. 8 3Icc1φ 3Icc1φ
Implementación de la Solución Cálculo de Diseño: Bobina Limitadora
Implementación de la Solución Cálculo de Diseño: Voltajes en la barra y corrientes de cto-cto por fallas a ½ km sin bobina Voltajes y corrientes para Xbobina = 0 Ohmios 20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 I cto mono (ka) icorto_trifasico voltaje_barra_falla_mono voltaje_barra_falla_trifasica V90% V70% 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 Nivel de corto monofásico subestación (ka)
Implementación de la Solución Cálculo de Diseño: Voltajes en la barra y corrientes de cto-cto por fallas a ½ km con bobina de 1 Ω Voltajes y corrientes para Xbobina = 1.0 Ohmios 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 I cto mono (ka) icorto_trifasico voltaje_barra_falla_mono voltaje_barra_falla_trifasica V90% V70% 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 Nivel de corto monofásico subestación (ka)
Implementación de la Solución Cálculo de Diseño: Voltajes en la barra y corrientes de cto-cto por fallas a ½ km con bobina de 2 Ω Voltajes y corrientes para Xbobina = 2 Ohmios 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 I cto mono (ka) 2.00 icorto_trifasico voltaje_barra_falla_mono voltaje_barra_falla_trifasica 1.00 V90% V70% 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 Nivel de corto monofásico subestación (ka)
Corriente de cto cto mono (ka) Características del Sistema EPM Cálculo de Diseño: Bobina Limitadora Efecto de la bobina limitadora en la Cte-Cto para bobina de 2 Ω situada a ½ km 14.00 12.00 I cto mono (ka) I cto mono sin bobina (ka) 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 Distancia falla (km)
Implementación de la Solución Bobina Limitadora: Construcción Fabricante RYMEL
Implementación de la Solución Bobina Limitadora: Construcción
Implementación de la Solución Bobina Limitadora: Características Técnicas Tensión nominal 7,62 KV Tensión máxima del sistema 15 KV Corriente nominal 50 Amperios Reactancia 2,2 J ohm. Inductancia 5,83 mh. Aumento de temperatura sobre el ambiente 60/65 C Aceite/cobre Nivel de aislamiento 35 KV Duración de la corriente de cortocircuito térmica 2 segundos Corriente de falla de cortocircuito nominal 3 KA Tipo de aislamiento Ao Tipo de refrigeración Aceite Mineral Bil 95 KV Conexión Una Fase Tipo de Montaje En poste
Análisis de Información Diseño de la Solución: SAGS en el Sistema EPM
Análisis de Información Diseño de la Solución: SAGS en el Sistema EPM Utilizando la información del Sistema de Gestión de la Calidad de la Potencia Eléctrica, SGCPE, se tomarán los informes de los SAGs de las subestaciones de Poblado, Envigado, Ancón Sur, Guayabal, San Diego, Belén, Girardota y Zamora identificadas como aquellas donde se presentan mas problemas y quejas de los usuarios, con relación a la calidad de la potencia y que además contengan porcentajes significativos de carga industrial y Comercial. S/E Trafo Icc mono Icc trifásica Sags a 6 meses (13.2 kv) Sags a 6 meses (110 kv) al 100% Sags a 6 meses (110 kv) al 85% Sag 110/ Sags 13.2 Sags objetivo A 6 meses Sags objetivo Cada mes Energia GWH -mes Guayabal T1 15.45 11.75 143 86 63 44% 80 13.3 16641 Guayabal T2 15.03 11.4 142 86 63 44% 79 13.2 14193 Bello T1 22.37 17.5 115 84 60 52% 55 9.2 9326 Bello T2 28.92 23.71 139 84 60 43% 79 13.2 12502 Envigado T1 16.47 12.74 170 90 62 36% 108 18 16668 Envigado T2 15.53 11.84 134 90 62 46% 72 12 16976 San Diego T1 16.62 12.72 31 80 57 184% -26-4.3 17280 San Diego T2 16.61 12.39 80 80 57 71% 23 3.8 12984
Análisis de Información Diseño de la Solución: SAGS en el Sistema EPM S/E Trafo Icc mono Icc trifásica Sags a 6 meses (13.2 kv) Sags a 6 meses (110 kv) al 100% Sags a 6 meses (110 kv) al 85% Sag 110/ Sags 13.2 Sags objetivo A 6 meses Sags objetivo Cada mes Energia GWH - mes Ancón Sur T1 22.86 18.02 135 111 72 53% 63 10.5 12645 Ancón Sur T2 19.03 14.87 167 111 72 43% 95 15.8 12719 Belén T1 21.73 17.1 164 99 66 40% 98 16.3 Belén T2 20.34 16.09 132 99 66 50% 66 11.0 Zamora T1 21.0 16.62 151 91 66 44% 85 14.2 Zamora T2 20.68 16.31 154 91 66 43% 88 14.7 Giradota T1 14.7 11.15 123 90 64 52% 59 9.8 Poblado T1 15.76 12.25 223 86 61 27% 162 27
Características del Sistema EPM Características del Barraje Seleccionado Barra de 13.2 kv del transformador 1 de la S/E Envigado Circuitos: 11 (32519 usuarios). Demanda : 13.7 MWH Potencia: 18.5 MW Longitud promedio por circuito: 10.45 kms (mínimo 4.7 Km., máximo 33.42 kms) 109 instalaciones industriales (31 del sector telecomunicaciones, 9 del sector salud, 69 del sector comercial Numero de SAGs: 108 CLIENTES 16 1 4 5 14 9 12 1 21 CIRCUITO 03 04 06 13 14 15 20 22 23 24 25
Análisis de Información Criterios para la selección de Puntos Potenciales Nivel de corto mayor o igual a 5 kilo Amperios. Distancia a la fuente menor. Barraje con mayor numero de usuarios (circuitos) industriales. Ramales que alimenten varios usuarios o Transformadores. Ramales con carga menor o igual a 50 amperios para instalación de Bobinas Limitadoras.
Análisis de Información Selección de Puntos Potenciales Análisis Eléctrico Total Bobinas 51 Fault Tammer 39 TRAMOS POSIBLES DE INSTALACIÓN REVISIÓN CIRCUITOS ENVIGADO--R09 TRAFO 1 DATOS CORRIENTES % CAIDA DE V EN LA BARRA CLASIFICACION CIRCUITO TRAMO DISTANCIA[mt] ICC 3Ф [A] ICC 1Ф[A] FASE A FASE B FASE C 1 R09-03 16398 606.5 10096 11440 0.5 0 0.3 30.6 Industrial 2 16190 1396.4 6874 6052 17.5 0 1.9 69.99 3 4 R09-04 1553275 1392.1 8354 8648 11.7 3.6 0 49.78 Residencial 5 21865 1878.8 0 6401 0 0 16 65.36 6 21860 1878.8 0 6401 14.2 0 0 65.28 7 21200 1962 6859 6119 3.2 9.4 3.2 67.38 8 21513 2047.15 0 5739 0 0 18 70.09 9 21514 2163.5 0 5452 0 34 0 72.63 10 11 R09-06 21633 1473.8 7848 7753 51.6 60.2 55.6 57.64 Residencial 12 21236 1572.8 7486 7178 37.2 24.3 22.8 60.38 13 21691 1598.9 7390 7002 14.5 35.9 28.2 61.82 14 21632 1429.8 0 7946 0 0 28 57.28 15 21416 1809.2 6829 6126 52 9.7 31.5 66.19 16 21495 1789.3 6888 6206 6.3 64 12.4 65.78 17 18 R09-11 14858 822.3 9294 9030 27.9 24.4 27.9 48.46 Residencial 19 16231 1143.9 8144 7091 22.6 38.3 16.6 59.71 20 10762 1543.1 6895 5517 4.2 6.9 4.2 68.67 21 22 R09-13 1520035 1413.6 7001 6195 2 2 2 64.21 Industrial 23 16728 1544.5 6642 5734 4.1 4.1 4.1 67 24 16253 1596.4 6445 5504 52.6 51.7 51.1 68.23 25 26 R09-15 20488 656.7 10389 12341 29.9 23.3 23.3 31.64 Industrial 27 20947 836.7 9282 9958 3.8 3.8 3.8 43.55 28 1573713 1064.7 8516 8263 4.4 4.4 4.4 53.49 29 20695 1187.1 8054 7501 25.7 25.7 25.7 57.74 30 20771 1385.2 7292 6460 1.4 1.4 1.4 63.42
Análisis de Información Diseño de la Solución Selección de Puntos Potenciales Análisis Eléctrico Total Bobinas 51 Fault Tammer 39 REVISIÓN CIRCUITOS ENVIGADO--R09 TRAFO 1 DATOS TRAMOS POSIBLES DE INSTALACIÓN CORRIENTES % CAIDA DE V EN LA BARRA CLASIFICACION CIRCUITO TRAMO DISTANCIA[mt] ICC 3Ф [A] ICC 1Ф[A] FASE A FASE B FASE C 31 20921 1516.4 6861 5917 29.3 29.3 29.3 66.44 32 20890 1580.1 6669 5685 25 25.2 25.2 67.73 33 34 R09-14 9901 2017.2 7245 6592 15.1 0 4.7 65.76 Residencial 35 10038 2057.1 0 6406 16.8 0 0 66.68 36 37 R09-20 10852 2093.6 7135 6884 4 4 30.3 65.1 Comercial 38 10680 2173.2 6884 6519 57 53.6 54.1 66.36 39 11037 2362.7 6329 5744 0.7 9.7 2.9 69.81 40 11034 2304.3 6489 5967 18.8 18.5 18.5 68.8 41 10968 2404.6 6235 5618 16.5 16.5 16.5 70.39 42 10975 1967.5 0 7528 0 9.6 0 62.97 43 10983 2256.2 6471 5930 10.6 10.6 10.6 70.46 44 11621 2387.3 6267 5662 53.7 52.4 52.6 71.48 45 46 R09-21 X X X X X X X 47 48 R09-22 14215 2186.5 7082 6511 10.2 6.4 13.1 68.76 Residencial 49 14191 2321.4 6631 5943 39.7 34.8 5.4 70.55 50 9103 2660 5943 5008 46.6 36.4 41.9 75.32 51 52 R09-23 9605 1711.3 7691 6831 10.9 0 0 66.1 Residencial 53 10051 1652.8 7844 7088 5.8 27.4 9.1 65.07 54 9802 1871.5 0 6123 9.9 0 0 69.52 55 9604 1904.1 7192 6080 45.5 37.8 55.7 69.27 56 10071 1991 7016 5804 54.6 54.9 57.9 70.59 57 58 R09-24 20549 1221.5 8869 9438 9.6 9.6 9.8 50.05 Residencial 59 20257 1382 0 8120 0 11.1 0 57.22 60 20432 1561.1 7652 7174 10.5 15.5 15.3 61.04 61 20454 1630.9 0 6515 5.9 0 0 65.88 62 20605 1820.6 6855 6012 22 18.4 19.7 67.14 63 20565 1953.9 6545 5577 6.9 3.1 3.1 69.44 64 20598 2046.6 6299 5277 7.3 7.3 7.3 70.8 65 20573 2047.6 6380 5328 0.9 0.9 0.9 70.8
Análisis de Información Diseño de la Solución Selección de Puntos Potenciales De la aplicación MAR se extractaron los reportes de aisladeros fallados en el periodo que va de abril de 2008 a mayo de 2009. Estos reportes fueron analizados, organizados y filtrados por el Equipo de Ingeniería. Con este proceso se garantiza la unicidad de los eventos Posteriormente estos archivos en Excel fueron exportados a archivos planos (ASCCII) en un formato predefinido. Estos archivos planos fueron importados en la aplicación Geomedia, de tal forma que en una misma vista, se pudieran visualizar los resultados de CYMDIST previamente mencionados y los de MAR tal como se muestra en la siguiente diapositiva. Adicional a los resultados encontrados para la subestación Envigado también se obtuvieron resultados para las subestaciones de Ancón Sur, Guayabal, Poblado, San Diego, Bello, Zamora Y Villa Hermosa.
Análisis de Información Diseño de la Solución Selección de Puntos Potenciales
Análisis de Información Localización Final Bobinas
2009-08 2009-09 2009-10 2009-11 2009-12 2010 10 Seguimiento de la Solución Implementada Eventos Registrados en MAR CIRCUITO ELEMENTO TOTAL GENERAL R09-03 AS00892 1 2 3 R09-04 AS00942 1 1 2 R09-06 AS01016 1 1 R09-07 AS01042 0 R09-09 AS01102 1 1 R09-13 AS01282 3 1 1 5 R09-15 AS01365 1 1 AS01341 0 R09-19 AS01512 1 1 2 R09-20 AS01600 0 AS01605 0 AS01599 1 1 R09-22 AS01659 1 1 R09-24 AS01460 1 1 AS01466 1 1 R12-03 AS02162 1 1 R12-05 AS02249 2 1 3 R12-06 AS02374 1 1 2 R12-07 AS02452 1 1 R12-10 AS02791 R12-11 AS02791 1 1 R12-12 AS02849 1 1 R12-13 AS02326 1 1 TOTAL GENERAL 12 4 3 3 3 4 29
Seguimiento de la Solución Implementada Eventos Registrados en SGCPE-MAR Ejemplo: Duración Aisladero Fase 1 Fase 2 Fase 3 Estampa de tiempo. SGCPE Estampa de tiempo MAR 0.091 AS01282 (R09-13) 87.08 97.24 98.308 2010-Jan-28 07:03:22.347 1/28/2010 07:14:29 AM
Seguimiento de la Solución Implementada Análisis Comparativo Antes y Después de la Instalación de las Bobinas 120 100 80 60 40 Series1 Series2 Series3 120 100 80 60 40 20 Series1 20 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Series2 Series3 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 Grafico de SAGS. Periodo Noviembre 1 de 2008 a Enero 31 de 2009. (Total SAGS: 83)
Seguimiento de la Solución Implementada Curvas ISOSAGS Nov. 1 de 2008 Enero 31 de 2009
Seguimiento de la Solución Implementada Curvas ISOSAGS Nov. 1 de 2009 Enero 31 de 2010
Seguimiento de la Solución Implementada Disposición Física y de Montaje de la Bobina de 50A
Seguimiento de la Solución Implementada Norma de instalación de la bobina de 50A
Seguimiento de la Solución Implementada Norma de instalación de la bobina de 50A
Seguimiento de la Solución Implementada Disposición Física y Montaje de la bobina de 400A
Resultados y Conclusiones Conclusiones y Recomendaciones La utilización de la bobina limitadora de corriente reduce los niveles de cortocircuito. La coordinación de equipos de protección se hace posible en los rangos de limitación de los niveles de cortocircuito. Los SAGS que se presentan en la barra originados por cortos agua debajo de las bobinas se limitan a rangos de magnitud entre el 80% y 90%. La vida útil de los equipos que deben soportar los altos niveles de cortocircuito se debe aumentar considerablemente. Hay que tener cuidado con los campos magnéticos de las bobinas en los puntos cercanos a estas ya que no existe confinación del mismo. La mejor solución desde el punto de vista eléctrico la constituyen las bobinas de núcleo de aire. Una posible mejora en los diseños la constituyen las bobinas con entrehierro. Se aspira a disminuir el tamaño de las bobinas de 400 A.
Gracias