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Hago constar que el presente trabajo fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de los estudios de la especialidad de Ingeniería Eléctrica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos ni publicado sin la autorización de la Universidad.
_____________________
Firma del autor
Los abajo firmantes, certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdos de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.
________________ __________________ Firma del tutor Firma del jefe de Dpto.
________________ Firma del responsable de Información científico - técnica
Pensamiento
Nadie debe estar triste ni acobardarse mientras haya libros en las librerías,
y luz en el cielo,
y amigos,
y madres
José Martí
Dedicatoria
A mi hermana que ya no se encuentra entre nosotros pero siempre ha sido
mi guía espiritual
A todas las personas que confiaron en mí, a mi familia y a mis amigos, que
siempre me apoyaron en los momentos más difíciles.
Agradecimientos
A mi hermana que que dios la tiene en la gloria, y desde allá se que influye en mi formación
A mis padres por su cariño y sacrificio
A mis abuelos por su ternura y comprensión
A mi tía Gina y a mi prima yusnerky por su afecto y esfuerzo, las quiero como una madre y una hermana
A Yasel , Daril y Rubén por estar siempre ahí ,por su ayuda y apoyo
A todas las personas que de una forma u otra han aportado su granito de arena para la realización de este trabajo y mi formación como ingeniero
Tarea técnica
Estudio y familiarización con la red de la provincia de Cienfuegos.
Actualización de todos los esquemas de la red.
Revisión de los datos de carga y las demandas en barras.
Realizar, utilizando el PSX, un estudio de las condiciones normales de operación
y de los sistemas de averías más probables.
Analizar las posibles soluciones a los problemas de la red.
Estimar las variantes más eficientes y factibles.
Valorar criterios y recomendaciones derivados de los estudios realizados.
Realización del informe final.
Resumen
El presente trabajo tiene como objetivo el análisis de los regímenes de operación de la
red de la provincia de Cienfuegos propuesto por el despacho provincial de carga, tanto
en operación normal como en régimen de avería con el fin de garantizar a los
consumidores continuidad y calidad del servicio dentro del rango permitido en las
normas vigentes al respecto. Estas Normas de Operación son el instrumento
fundamental de trabajo de los despachadores eléctricos, los cuales son los principales
responsables de una correcta operación de la red eléctrica en cada territorio.
Primeramente se procedió a la actualización de la red, así como la recopilación de
información necesaria para realizar un trabajo lo más exacto posible, además se
determinan las condiciones normales de operación de toda la red.
El despacho provincial decidió dar prioridad en este trabajo al lazo Cienfuegos - La
Moza (1620-333) donde se realiza un estudio de las condiciones normales de operación
y de los sistemas de averías más probables para valorar la posibilidad que tiene cada
alimentador de brindar servicio a las demás líneas sin afectar sus cargas y sin sobrepasar
los parámetros establecidos de transferencia, pérdidas y voltajes. Además se verificaron
los interruptores en aire que se pueden manipular rompiendo lazo en caliente y se
fijaron las condiciones óptimas para su apertura.
Se incluyen como resultado fundamental del trabajo, las tablas que resumen la
propuesta de las Normas de Operación de la red de 33 kV del lazo estudiado, así como
las principales conclusiones y recomendaciones derivadas de los análisis efectuados.
INTRODUCCIÓN
8
Índice
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS ................................................... 12
1.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA .................................................................... 12 1.1.1 Generación ......................................................................................................................... 12 1.1.2 Transmisión ........................................................................................................................ 13 1.1.3 Subtransmisión ................................................................................................................... 13 1.1.4 Distribución ........................................................................................................................ 13
1.2 REDES ELÉCTRICAS........................................................................................................................... 14 1.2.1 Circuitos Radiales ................................................................................................................ 14 1.2.2 Circuitos en lazo .................................................................................................................. 17 1.2.3 Necesidades y exigencias de la red ...................................................................................... 17
1.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS CONSUMIDORES ............................................................................................. 18 1.3.1 Consumidores muy grandes ................................................................................................ 18 1.3.2 Consumidores grandes ........................................................................................................ 18 1.3.4 Consumidores pequeños ..................................................................................................... 18
1.4 CONDUCTORES MÁS UTILIZADOS ......................................................................................................... 19 1.5 CARGAS ........................................................................................................................................ 19 1.6 SUBESTACIONES .............................................................................................................................. 20
1.6.1 Importancia ........................................................................................................................ 20 1.6.2 Componentes ...................................................................................................................... 20
1.7 PLANEAMIENTO .............................................................................................................................. 21 1.8 CONCEPTOS DE LA UNIÓN NACIONAL ELÉCTRICA..................................................................................... 22
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS ................................. 23
2.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS SUBESTACIONES DE LA PROVINCIA ....................................................................... 23 2.1.1 Subestación Carlos Manuel de Céspedes (CMC) ................................................................... 23 2.1.2 Subestación Cruces ............................................................................................................. 24 2.1.3 Subestación Yaguaramas .................................................................................................... 25 2.1.4 Subestación La Moza .......................................................................................................... 25 2.1.5 Subestación Juraguá ........................................................................................................... 26
2.2 DETERMINACIÓN DE LOS INTERRUPTORES NORMALMENTE ABIERTOS (NA) ..................................................... 26 2.3 DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES NORMALES DE OPERACIÓN DE LA RED ................................................. 31
2.3.1 Sin generación de Grupos Electrógenos Aislados (GEA) ..................................................... 32 2.3.2 Con Generación (GEA) ....................................................................................................... 32
2.4 CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO .............................................................................................................. 34
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERÍAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES .................................................................................................................................. 35
3.1 REGÍMENES DE AVERÍA ..................................................................................................................... 35 3.1.1 Variantes Analizadas........................................................................................................... 35
3.2 MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES EN AIRE DE 33 KV DE OPERACIÓN CONJUNTA ........................... 41 3.2.1 Variante 1: Análisis del esquema para la condición de operación normal del lazo................. 42 3.2.2 Variante 2: Análisis del esquema para la condición de mayor impedancia del lazo ............... 47
3.3 PROPUESTA DE NORMAS DE OPERACIÓN................................................................................................ 52 3.3.1 Observaciones sobre las normas de operación ..................................................................... 52
3.4 CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO .............................................................................................................. 55
CONCLUSIONES .................................................................................................................................... 56
RECOMENDACIONES ............................................................................................................................ 57
INTRODUCCIÓN
9
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................................... 58
ANEXOS ............................................................................................................................................... 59
INTRODUCCIÓN
10
Introducción
La humanidad ha alcanzado un alto nivel de desarrollo en las diferentes ramas de su
actividad productiva, la cual esta condicionada a la necesidad de aplicación de distintos
equipos eléctricos, para esto es necesario un servicio adecuado y con calidad lo cual
implica un óptimo funcionamiento de los sistemas electroenergéticos.
El aprovechamiento de la energía eléctrica ha tenido un rápido desarrollo que ha
estimulado la construcción de grandes plantas generadoras, redes de transmisión y
distribución de electricidad. Debido al desarrollo de la técnica y el creciente aumento
del número de consumidores se idearon nuevos elementos para el empleo de tensiones
más elevadas, las baterías de grupos electrógenos y las centrales hidroeléctricas que se
encargan de apoyar a las grandes plantas en el horario de mayor consumo, así mismo se
fueron interconectando estas plantas del sistema con estos medios para asegurar un
servicio mas confiable y mas económico.
Los circuitos de subtransmisión nacen generalmente en una subestación de transmisión
distribuyendo así la energía a los consumidores mayores y a las estaciones de
distribución en un área geográfica limitada, con su alimentación por un solo extremo y
con operación independiente unos de otros, quedando enlazados entre si por el sistema
de transmisión .Al operar con niveles de potencia mas bajos el voltaje es inferior a los
de las líneas de transmisión.
El sistema de subtransmisión de la provincia de Cienfuegos alimenta directamente un
sinnúmero de cargas de gran interés y de el dependen, por ser el proveedor de la energía
a las subestaciones de distribución, la gran mayoría de los principales objetivos sociales,
económicos, culturales y militares de la provincia.
En nuestra red de subtransmisión se utiliza la forma de operación radial para la cual se
mantienen los esquemas de operación en lazo abierto, exceptuando las condiciones de
averías en las que se cambian los lasos. Para esto se debe tener en cuenta que los
transformadores de subtransmisión instalados en el lazo están diseñados para un voltaje
nominal de 33 kV y se considera permisible un (±5%) de desviación con respecto a
este nivel de voltaje.
INTRODUCCIÓN
11
El Despacho juega un Papel importante en el funcionamiento de la red ya que es el
único que autoriza el cambio de esquemas de operación, supervisando su
funcionamiento cumple y hace cumplir las normas e instrucciones vigentes con
respecto a la explotación, reparación y mantenimiento de las redes eléctricas.
El trabajo que a continuación se presenta tendrá como premisa lo anteriormente
expuesto y consiste en el estudio minucioso de la red de la provincia de Cienfuegos.
Este trabajo constituye una prioridad del despacho pues la norma de operación con la
que trabajan los despachadores esta desactualizada ya que no tienen en cuenta muchos
de los cambios que se le han hecho al sistema como la inclusión de los grupos
electrógenos y la variación de las cargas sobretodo en el horario pico, debido a la
entrega a la población de los módulos de cocción de alimentos.
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
12
Capítulo 1: Principales Aspectos de los Sistemas Eléctricos
Introducción
Los Sistemas Electroenergéticos constituyen esquemas de gran complejidad, que deben
mantener el servicio eléctrico con la calidad requerida lo que es una necesidad para sus
clientes tanto industrial como residencial, de ahí la importancia de la electricidad en la
actualidad donde juegan un papel importante la continuidad y estabilidad del servicio,
Se abordan los principales temas relacionados con los Sistemas Eléctricos de Potencia
(SEP), donde se destacan sus principales características, los voltajes utilizados en cada
uno de sus niveles. También se tiene en cuenta la clasificación de las redes.
1.1 Características de los Sistemas Eléctricos de Potencia
Los actuales Sistemas Electroenergéticos, no hubieran sido posibles sin el
descubrimiento de la corriente alterna y el posterior desarrollo del transformador de
potencia, haciendo posible que se generase la energía en un lugar, elevarla a las
tensiones de transporte y conducirla a las áreas de consumo, distribuyendo la energía en
estas áreas a los niveles de tensión adecuados para su utilización. La estructura de un
Sistema Eléctrico de Potencia puede considerarse formada por los siguientes niveles:
Nivel de generación.
Nivel de transmisión.
Nivel de subtransmisión.
Nivel de distribución primaria y secundaria.
1.1.1 Generación
El primer eslabón de la cadena que forman los sistemas Electroenergéticos, lo integran
las plantas eléctricas, es aquí donde se produce la energía que se ha de llevar hasta los
usuarios más alejados; se distinguen tres tipos clásicos de centrales eléctricas,
atendiendo a la forma en que se realiza el proceso de transformación energética:
Plantas hidráulicas
Plantas térmicas
Plantas electronucleares
En Cuba se han implementado nuevos métodos de generación con el objetivo de
satisfacer las necesidades de los consumidores, tanto en los más alejados utilizando
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
13
generadores eólicos y paneles solares, como los de mayor prioridad haciendo uso de
plantas diesel y grupos fuel, las que brindan apoyo al SEN en condiciones determinadas.
1.1.2 Transmisión
La interconexión de las diferentes plantas generadoras que forman un sistema de energía
se realiza por medio de las líneas de transmisión, se deben considerar como tales
aquellas de las tensiones más altas de un país. La función más importante de las líneas
de transmisión es efectuar el intercambio de potencia o asistencia mutua entre las
diferentes regiones del sistema, así como dar servicio a aquellos consumidores que por
su gran demanda no pueden ser alimentados con otros niveles de voltajes.
El voltaje de generación se eleva mediante transformadores, dando lugar a la tensión de
las líneas de transmisión, en Cuba estas líneas operan a 110 kV y 220 kV. En los
sistemas eléctricos, el transporte de energía a los centros de consumo se debe realizar a
las tensiones más elevadas posibles con el fin de incrementar al máximo la capacidad de
transporte y minimizar las pérdidas. Pero claro, el nivel de las tensiones de transporte
tiene los límites impuestos por las posibilidades tecnológicas y los costos económicos
asociados.
1.1.3 Subtransmisión
Los circuitos de subtransmisión nacen generalmente en una subestación de transmisión
y distribuyen la energía a los consumidores mayores y a las subestaciones de
distribución. Este voltaje se transforma en tensiones entre 69000 y 13800 voltios para
que sea posible transferir la electricidad al sistema de distribución. Al quedar su área de
servicio más reducida y al operar con niveles de potencia más bajos su voltaje es
inferior al de las líneas de transmisión. Los voltajes típicos usados en Cuba son 110 kV
y 34.5 kV, debe notarse que el nivel de voltaje de una línea no la clasifica como línea de
transmisión o subtransmisión, sino la función que realiza.
1.1.4 Distribución
La función del sistema de distribución es similar a la realizada por la subtransmisión,
pero en una proporción mucho menor, es el último eslabón en la cadena formada para
hacer llegar la energía hasta los consumidores más pequeños. Hay que distinguir en este
sistema los circuitos de distribución primaria y los circuitos de distribución secundaria.
La distribución primaria recibe la energía de la subestación de distribución y en su
recorrido la traspasa directamente a los consumidores medianos: talleres, comercios etc.
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
14
o a los consumidores pequeños: residencias, a través de la distribución secundaria. En
Cuba los voltajes más usados en esta distribución son 2.4/4.16 kV y 7.6/13.2 kV
correspondiendo en cada caso a los voltajes de fase y de línea de los secundarios de las
subestaciones.
1.2 Redes Eléctricas
La función que realiza cada uno de estos sistemas de distribución, puede llevarse a cabo
de formas diferentes dependiendo de la interconexión de sus circuitos que pueden ser:
Radiales
En lazo
La conexión particular usada depende de valoraciones técnicas que las justifiquen para
cada caso, dependiendo entre otros factores de la densidad de carga, el grado de
confiabilidad que se desea conseguir, etc. pero la adopción de una u otra forma no altera
su función específica.
1.2.1 Circuitos Radiales
Como su nombre lo indica, estos circuitos reciben el suministro eléctrico por un solo
punto. La mayor parte de los circuitos de subtransmisión y distribución son de este tipo,
sus ventajas estriban en su bajo costo de instalación y sencillez de su operación. Estos
circuitos constan de una línea central o tronco y de gran número de ramales y
subramales que parten de aquel para llegar a los lugares más apartados. Las desventajas
que presentan los sistemas radiales son su pobre regulación de voltaje y su poca
confiabilidad, ya que una falla de carácter permanente puede dejar sin servicio a un gran
número de consumidores. Existen distintos tipos de sistema radial.
Radial simple
Este sistema utiliza una sola subestación que reduce el voltaje de suministro al nivel de
utilización como se muestra en la figura 1.1.
Debido a que todos los receptores se alimentan desde una única subestación, puede
aprovecharse al máximo la diversidad o no simultaneidad de las cargas para reducir la
capacidad del transformador.
La regulación de voltaje y la eficiencia de este circuito son malas debido a la elevada
longitud de los alimentadores de baja tensión.
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
15
El costo de los alimentadores e interruptores es alto para una demanda del orden de los
1000 kVA. Un fallo en la subestación interrumpe el servicio a todo el sistema, mientras
que un fallo en un alimentador interrumpe el servicio a toda la porción de la carga
alimentada por el.
Figura 1.1: Radial simple
Radial expandido
En este sistema se emplean uno o varios alimentadores magistrales primarios que parten
de la subestación principal reductora y suministran a las subestaciones de los centros de
carga como se muestra en la figura 1.2. En la mayoría de las instalaciones este circuito
tiene el menor costo de todos.
Figura 1.2: Radial expandido
Una falla en un cable primario saca de servicio todas las subestaciones asociadas a el,
mientras que una falla en un transformador impide el servicio solamente a su carga.
Dada la pequeña probabilidad de fallo del cable primario, este aspecto se considera un
inconveniente, más por la necesidad de los mantenimientos que por las fallas.
Este sistema tiene una buena regulación de tensión y eficiencia y si se emplean
subestaciones unitarias de tamaño moderado (500-1500 kVA) los niveles de
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
16
cortocircuito en el secundario pueden mantenerse en límites económicos para la
selección de los interruptores.
Radial con lazo primario
Este sistema posee un lazo primario normalmente abierto que permite, ante una falla en
una sección del alimentador primario o de un transformador restablecer el servicio tan
rápidamente como en el radial expandido con alimentadores individuales, pero con un
menor costo de instalación que este, figura 1.3.
Figura 1.3: Radial con lazo primario
El costo de este sistema es un poco más elevado que el radial expandido. El costo del
cable primario es superior y se emplean dos interruptores de carga adicionales. Por otra
parte, los interruptores de carga de los transformadores son más caros que los
interruptores de desconexión de los transformadores en el sistema radial expandido.
Radial expandido con alimentadores individuales
En este sistema que se utilizan tantos alimentadores primarios como subestaciones
unitarias existen, dotando a cada alimentador de un interruptor de potencia para su
protección como se ve en la figura 1.4.
Figura 1.4: Radial expandido con alimentadores individuales
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
17
Este sistema es más caro debido a la mayor longitud de cable primario y a la necesidad
de más interruptores, pero mejora la fiabilidad, ya que una falla en un cable primario se
detecta y aísla automáticamente y solo afecta una subestación unitaria.
1.2.2 Circuitos en lazo
Estos circuitos como su nombre lo indica operan en lazo teniendo la desventaja de que
pueden quedar completamente desenergizado por la apertura de los interruptores de la
subestación ante un cortocircuito en cualquier punto, figura 1.5, pero presentan como
ventajas su buena regulación de voltaje y alta confiabilidad de servicio, es necesario
equiparlos con medios de protección adecuados: relevadores direccionales e
interruptores en los puntos de toma de las cargas.
Figura 1.5: Esquema de una red en lazo
1.2.3 Necesidades y exigencias de la red
Estas redes suministran la energía necesaria a todas las cargas que intervienen en el
proceso productivo, por ello, el aseguramiento de la disponibilidad y calidad de la
energía suministrada es la exigencia fundamental. Para la selección de los esquemas
deben minimizarse los costos de inversión, montaje y explotación de la red, al tiempo
que se garantiza su funcionamiento seguro y sin fallos.
La red debe satisfacer una serie de exigencias en las diversas condiciones
electrotécnicas y en especial:
Limitación de la magnitud y duración de las corrientes de cortocircuito. Estas
son de magnitud muy elevada y producen esfuerzos térmicos y electrodinámicos
en transformadores, conductores, interruptores y las máquinas eléctricas, por lo
que su efecto debe ser limitado en tiempo y reducida su magnitud en la medida
de las posibilidades.
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
18
Limitación de las caídas de tensión ante el arranque de grandes motores. La
limitación de estas caídas debe realizarse no solo para evitar problemas de
operación en el sistema, sino también para asegurar el arranque del propio
motor.
Aseguramiento de la estabilidad de los generadores al producirse un incidente.
Un cortocircuito u otro evento importante, puede sacar de sincronismo el o los
generadores sincrónicos.
1.3 Características de los Consumidores
Se debe destacar que los consumidores se unen al SEP en función de la potencia que
demandan y está estrechamente asociada al voltaje, por lo que existirán cargas en todos
los niveles de voltaje. Aunque no existe un límite definido para la clasificación de los
consumidores y sus potencias asociadas, se puede observar en la tabla 1.1
1.3.1 Consumidores muy grandes
Demanda de 10 MW o más. Muy frecuentemente se asocian a los mayores voltajes del
(SEP), Refinerías, acerías, fábricas de cemento, etc.…
1.3.2 Consumidores grandes
Demanda del orden de 1 a 10 MW. Generalmente se alimentan de las redes de
subtransmisión. Fábricas alimenticias, minas, etc.
1.3.3 Consumidores medianos
Demanda del orden de 100 kW hasta 1000 kW. El servicio se hace a través de las redes
de distribución primaria. Fábricas pequeñas, centros comerciales, instalaciones
hospitalarias, etc.
1.3.4 Consumidores pequeños
Demanda desde varios cientos de W hasta algunas decenas de kW. Estos clientes se
conectan a la red de distribución secundaria. Residencias, pequeños comercios y
talleres, etc. Como resumen es muy útil la Tabla 1.1. Debe aclarase que los valores
mostrados son típicos.
Líneas Función Voltaje
(kV)
Potencia
(MW) km Consumidores
Transmisión Intercambio 110 - 500 50–500 50-500 Muy grandes
Subtransmisión Electrificación 33 – 110 5- 50 10-50 Grandes
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
19
de una región
Distribución
Primaria
Electrificación
Menor 4,16 – 23 1-10 2-15 Medios
Distribución
Secundaria
Electrificación
Pequeña 120/240 V - 50 0,2-1,0 Pequeños
Tabla 1.1: Valores típicos de voltaje y potencia en líneas
1.4 Conductores más utilizados
En Cuba el sistema electroenergético presenta disímiles conductores en sus redes, los
cuales se diferencian tanto en calibre como en sus características constructivas y
técnicas, lo que permite realizar su selección de acuerdo a sus ventajas y desventajas en
determinadas ocasiones. En el sistema los conductores pueden ser de cobre o aluminio,
los de cobre por sus características son los más estables químicamente, pero por su alto
costo inicial obliga a utilizarlos solamente cuando su sustitución no sea posible. Por
esta razón en el sistema cubano el conductor más apropiado es el aluminio y sus
aleaciones, que aunque su reducido costo es el incentivo principal para su utilización,
hay otras ventajas que deben tomarse en cuenta: por ejemplo, tomando conductores de
similar capacidad de corriente, el conductor de aluminio tiene mejores características de
cortocircuito que su equivalente de cobre. El aluminio tiene una gran afinidad con el
oxígeno, y en presencia del aire adquiere rápidamente una película de óxido delgada,
resistente y transparente, la cual posee altas propiedades dieléctricas y es químicamente
estable y resistente a la corrosión.
1.5 Cargas
Las cargas tienen la característica que varían a lo largo del día de acuerdo con las necesidades de los
usuarios, destacándose picos de demanda en las horas más críticas. De acuerdo con la presencia de
diferentes tipos de cargas la forma de la curva horaria presenta distintos comportamientos tales como
los que se muestran en la Figura 1.6.
Figura 1.6: Tipos de cargas
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
20
1.6 Subestaciones
1.6.1 Importancia
La importancia de una subestación depende de la función que realiza dentro del sistema,
obedeciendo a la necesidad específica para la que halla sido diseñada y construida, su
componente principal lo constituye el transformador alrededor del cual se colocan y
operan toda una serie de equipos y dispositivos que complementan y facilitan la función
de los mismos por lo que su costo dependerá en gran medida de la complejidad y
función de los mismos. Las subestaciones de distribución tienen como objetivo
alimentar circuitos radiales, que son los más ampliamente usados, para hacer llegar la
energía hasta los consumidores. Las diferencias entre las subestaciones, radican
fundamentalmente entre las que se encuentran en áreas urbanas y las que se encuentran
en áreas rurales, las primeras son de mayor capacidad y por lo general cuentan con
varios circuitos de salida, mientras que las últimas es muy común que cuenten con un
solo circuito. Para estas últimas sobre todo, se han desarrollado instalaciones compactas
que en forma fácil y ocupando espacio reducido incorporan los principales equipos
como, transformadores, instrumentos de medición, interruptores, etc.
1.6.2 Componentes
Cuchillas
Deben operarse sin carga, ya que sus contactos no tienen capacidad para interrumpir el
arco. Solo se pueden operar energizadas para romper cargas muy pequeñas (Io de
transformadores). Cuando sus dos contactos están al mismo potencial (by - pass) pueden
accionarse con carga. Su manipulación se puede realizar con varas aisladas, de forma
neumática, eléctrica o mecánica.
Interruptores
Son dispositivos que tienen capacidad de interrupción. Sus contactos están sumergidos
en aceite, o reciben un chorro de aire o de S2F6. A diferencia de las cuchillas manipulas
corrientes de carga y de cortocircuito. Se accionan por diferentes medios: bobinas,
motores eléctricos y sistemas hidráulicos o neumáticos. La figura 1.7 muestra un
interruptor de aire comprimido.
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
21
Figura 1.7: Interruptor de aire
Transformadores
Los transformadores desempeñan un papel muy importante en la transportación,
suministro y distribución de la energía eléctrica, son dispositivos estáticos de alta
eficiencia con un ciclo de vida alto pero que necesitan la atención debida para un buen
uso y aprovechamiento de sus potenciales.
Barras
Son puntos de unión de dos o más elementos (líneas, transformadores, interruptores,
etc.). Están formadas por conductores, generalmente cilíndricos, rígidos, soportados por
aisladores. Son puntos de gran importancia puesto que sirven de enlace. Deben ser lo
suficientemente flexibles, de acuerdo a su importancia, para permitir manipulaciones.
1.7 Planeamiento
Planeamiento: Proceso que permite esquematizar la expansión y el mejoramiento del
sistema considerando los crecimientos futuros en:
Ubicación.
Magnitud.
Importancia de las Cargas.
Implica: Planificar a largo plazo las adiciones que, año por año, y en estrecha
correlación con los planes a corto plazo, deberán realizarse a las instalaciones existentes
de forma que se asegure su plena utilización tanto desde el punto de vista de su vida útil
como de su operación dentro del rango económico.
Pronósticos de Carga: Constituye un requerimiento básico para la previsión del
comportamiento de la carga. Este comportamiento puede estar afectado por:
1. Las características topográficas y geológicas del terreno.
2. La ubicación respecto a centros poblacionales.
3. Las condiciones económicas de la región.
CAPÍTULO 1: PRINCIPALES ASPECTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
22
4. Las fronteras políticas y las regulaciones urbanísticas y de uso del terreno.
1.8 Conceptos de La Unión Nacional Eléctrica
Minimizar las afectaciones del servicio al consumidor en lugar de la caída de voltaje o
el nivel de pérdidas, sin dejar de atender estos dos últimos factores, es el criterio que
debe primar para el diseño de nuevas redes eléctricas y el mejoramiento de las ya
existentes dentro de determinado rango económico según los nuevos conceptos de
planeamiento de la Unión Nacional Electica (UNE); determinándose bajo esta premisa
la longitud de las líneas, el valor de las cargas máximas por barra, subestación,
alimentador o circuito, las protecciones y posibles enlaces entre circuitos que garanticen
la fiabilidad del servicio que se presta así como todos los demás elementos a tener en
cuenta en la construcción de una red eléctrica como son el calibre y tipo de estructura a
utilizar, la conexión usada en transformadores, la ubicación óptima de las subestaciones,
etc. Como el planeamiento de las redes eléctricas comienza por el consumidor, los
niveles de demanda, el factor de carga, las características de los consumidores y el nivel
permisible de tiempo de afectación al servicio, son los parámetros que dictan el tipo de
sistema de subtransmisión que se requiere. Esto significa que el tamaño y ubicación de
las subestaciones debe ser determinado a partir del análisis de las cargas desde el nivel
transformador – servicio exclusivo y/o subestación de distribución hasta llegar a los
alimentadores que parten de las barras 110/34.5 como CMC, Juraguá, Cruces, etc.
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
23
Capítulo 2: Situación actual de la red de la provincia de
Cienfuegos
Introducción
La provincia de Cienfuegos cuenta en la actualidad, aproximadamente, con 457 km de
líneas en la subtransmisión, distribuidos por los ocho municipios del territorio y la
jurisdicción de la CEN y con cinco subestaciones 110/34.5 kV que alimentan toda la carga
servida a 34.5 kV, entre estas se incluye la subestación La Moza, pues aunque se encuentra
localizada en la provincia de Villa Clara el grueso de la carga que alimenta pertenece a
nuestra provincia, y en específico al municipio Cumanayagua. Las demás subestaciones o
barras 110/34.5 kV pertenecientes a la red las constituyen Cruces 110/34.5 kV, Yaguaramas
110/34.5 kV, Juraguá 110/34.5 kV y Carlos Manuel de Céspedes (CMC) 110/34.5 kV y
todas se localizan en las cercanías de los poblados o municipios a los que deben sus
nombres, con la excepción de CMC la que se encuentra situada en los terrenos de la Central
Termoeléctrica Carlos Manuel de Céspedes. Cada barra cuenta con sus respectivos
alimentadores los que han tomado el nombre de su interruptor correspondiente a la salida de
la subestación y se distribuyen como se muestra en la tabla 2.1.
Barras Alimentadores
CMC 1610, 1615, 1620, 1635, 1640, 1645
Cruces 75,76, 101, 1435
La Moza 332, 333
Yaguaramas 1400, 1405, 1415
Juraguá 1880, 1890
Tabla 2.1: Alimentadores por barra
2.1 Características de las Subestaciones de la Provincia
2.1.1 Subestación Carlos Manuel de Céspedes (CMC)
CMC constituye la de más trascendencia en la red por la importancia de las cargas que
alimenta, entre las que se encuentran la ciudad de Cienfuegos y las principales zonas
industriales de la provincia, así como por estar situada muy cerca del punto de mayor
generación en la provincia: Central Termoeléctrica Carlos Manuel de Céspedes.
Esta cuenta con 50 MVA nominales de capacidad instalada en dos transformadores de
25 MVA conectados en paralelo, aunque en la práctica los mismos solo pueden llevar
22 MVA cada un por limitaciones del fabricante. De manera eventual CMC se enlaza
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
24
con otras barras para brindarles respaldo, esto lo hace al este con La Moza a través del
interruptor 1044 (NA) ubicado en las proximidades de la carretera a Cumanayagua, al
Norte con Cruces a través del interruptor 234 (NA) ubicado en las cercanías del poblado
de Hormiguero, al Suroeste con Juraguá a través del interruptor 219 (NA) el cual se
encuentra muy cerca del Municipio de Abreus y al Noroeste con Yaguaramas a través
del interruptor 221 (NA). Como se sabe, el enlace entre barras es de vital importancia en
la operatividad de la red de subtransmisión con el objetivo de hacer mínimo el tiempo
que se tiene al usuario sin servicio. Además a través de los alimentadores 1610 y 1615
esta se enlaza con la ciudad de Cienfuegos, en la línea 1610 se encuentran las
subestaciones San Lázaro, Reina y Plaza y culmina con Cfgos 33/4 kV donde se
encuentra el Hospital Provincial, la 1615 se conecta con las sub de Pastorita ,San Lázaro
y Cfgos 33/4 kV además de la zona industrial, motores diesel, cerámica roja, baldosa
entre otras, también a estas líneas se conectan las Baterías de Grupos electrógenos 1 de
33 kV y 2 de 13 kV situadas en Junco Sur, con el alimentador 1620 se enlaza con
cumanayagua, en esta línea se encuentran el aeropuerto, acueducto, caonao 13 kV, el
CAI Pepito Tey y en los limites Cfgos-Cumanayagua se ubican el GEA Arimao y la
Mini Hidroeléctrica San Blas.
En la actualidad las transferencias de potencia entre CMC y las diferentes barras a las
que puede brindar respaldo están limitadas por el mal estado que presentan algunos
tramos de la red.
2.1.2 Subestación Cruces
La subestación Cruces 110/34.5 kV cuenta con un transformador de 25 MVA que en la
actualidad tiene limitada su capacidad a 22 MVA por limitante de los fabricantes, al
igual que los dos de CMC. De ella parten los alimentadores enumerados anteriormente,
los que alimentan cargas fundamentalmente de tipo residencial o relacionado con la
industria azucarera pertenecientes a los municipios de Cruces, Palmira y Lajas en la
provincia.
Como ya se sabe Cruces se enlaza al Suroeste con CMC por medio de los
alimentadores 1435-1635 y a través del interruptor 234 (NA), en esta línea se
encuentran los GEA de Balboa y Hormiguero además del CAI Mal Tiempo, también
con este alimentador pero con el interruptor 213(NA) puede enlazarse con Yaguaramas
,Juraguá y con CMC , con esta ultima por medio del alimentador 1640, con el
interruptor 6625 se conecta la BAT Diesel, en los interruptores 6670 y 6674 se
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
25
encuentran las tres BAT Fuel de cruces, sin embargo con el alimentador 75 puede
enlazarse al Norte con Santa Clara por el interruptor 464 (NA),donde se ubican los
antiguos CAI Marta Abreus y Carlos Caraballo ahora fabricas de pastas además del
municipio de Ranchuelo, el alimentador 76 se encarga principalmente del sector
residencial mientras que el 101 tiene al CAI Caracas y al municipio de Lajas, sin
embargo puede enlazarse también al Norte en las cercanías del poblado de Esperanza
con las barras Santo Domingo 110/34.5 kV y Santa Clara 110/34.5 kV pertenecientes a
la provincia de Villa Clara. En el caso de la barra que nos ocupa también existen
limitaciones en cuanto a las transferencias de potencia en los esquemas de emergencia,
las que están dadas fundamentalmente por los calibres tan bajos y en tan mal estado
presentes en algunos tramos del tronco de los alimentadores 1435 y 75.
2.1.3 Subestación Yaguaramas
Es de gran importancia en la red de la provincia por el peso que tienen económicamente
hablando muchas de sus cargas en la región, entre las que se encuentran dos grandes
productores de azúcar, además de las extensas zonas agrícolas de Horquita, los planes
arroceros del municipio Aguada, el acueducto de Yaguaramas y las zonas urbanas de los
municipios de Rodas y Aguada por solo mencionar algunas de las más importantes. Al
igual que la barra Cruces 110/34.5 kV, Yaguaramas tiene una capacidad nominal de 25
MVA en un solo transformador conectado, que también tiene limitada su capacidad a 22
MVA por las ya conocidas restricciones de fabricación. Los alimentadores 1415 y 1405
son los que sirven las cargas más alejadas y de más peso de la barra, llevando el 1400
solo la demanda en cargas muy cercanas a la subestación. Esta barra puede enlazarse
con las subestaciones Juraguá 110/34.5 kV o CMC indistintamente a través de la
combinación de los interruptores 221(NA), 291(NC) y 219(NA) y con la Subestación
Colón 110/34.5 kV a través de los interruptores 4057 (NA). En el caso de Yaguaramas
no existen limitaciones a la hora de asumir la carga que pudiera llevar de otras barras
teniendo en cuenta su estado de cargabilidad, ya que los troncos de los alimentadores
1415 y 1405 a través de los cuales se realizan los enlaces tienen un calibre adecuado.
2.1.4 Subestación La Moza
Aunque esta barra se encuentra situada fuera de la provincia tiene gran importancia para
la misma, puesto que alimenta la zona urbana del municipio de Cumanayagua, el
Combinado Lácteo situado en este municipio, la Empresa Pecuaria más grande de la
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
26
provincia así como los bombeos Paso Bonito y Cemento de gran interés en la red
hidráulica del territorio.
La subestación La Moza cuenta con 25 MVA nominales de capacidad instalada en dos
transformadores de 12.5 MVA cada uno conectados en paralelo. Los problemas de
fabricación ya conocidos están también presentes en estos transformadores limitándose
la capacidad de los mismos a 11 MVA, que totalizan 22 MVA. El alimentador 333 es el
que sirve las cargas de más peso y más alejadas de la barra. La Moza enlaza en la
provincia con la CMC en el interruptor 1044(NA) viéndose limitada su transferencia de
potencia hacia esta última por problemas de que tiene el tronco del alimentador 332
desde la Sub El Hoyo hasta la Sub Tablón y el tronco del 333 desde el interruptor 6049
al enlace con CMC en el interruptor 1044.
2.1.5 Subestación Juraguá
Esta subestación formó parte del proyecto y puesta en marcha de la construcción de la
Central Electronuclear Juraguá. A pesar de la paralización de la CEN, la barra en la
actualidad alimenta algunas cargas de interés como la Papelera Damují, las zonas
urbanas del municipio Abreus y de la CEN. La capacidad nominal de la barra es de 25
MVA concentrada en un solo transformador que a diferencia de los de las demás barras
no tiene problemas de fabricación que limiten su capacidad. Esta se enlaza con la CMC
a través del interruptor 219 (NA) y con yaguaramas por medio del 221 (NA). Las
transferencias de potencia hacia CMC y Yaguaramas están limitadas en la actualidad
por problemas con el conductor que presenta un tramo del tronco del alimentador 1880
a través del cual se realizan los enlaces. Al alimentador 1880 le corresponde alimentar
casi la totalidad de las subestaciones servidas por Juraguá, entre las que se incluyen las
más alejadas.
2.2 Determinación de los interruptores normalmente abiertos (NA)
Se lleva a cabo una revisión detallada del monolineal de la red de la provincia de
Cienfuegos y se realizó la actualización del mismo. Para la actualización del
monolineal me apoyé en los registros y datos resientes del despacho eléctrico
provincial. Se hizo un estudio del caso base para determinar los interruptores que deben
operar normalmente abiertos (NA) en las condiciones normales de operación de las
líneas de los lazos de la red de la provincia .El principio fundamental fue estudiar los
resultados del flujo de potencia corrido con todos los interruptores cerrados con el fin de
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
27
seleccionar los tramos con menor transferencia de potencia y a partir de ahí ver si en
ese tramo hay un interruptor que seria el seleccionado, o en caso contrario ver cual es el
mas cercano a ese punto.
Esta corrida se realizó con el voltaje normal de operación de 34.5 kV.
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
Colón-Yaguaramas
(501-1415) 1.81 0.09 1.81 4057
Tabla 2.2: Menor transferencia de potencia por el interruptor 4057
Figura 2.1: Tramo Colón-Yaguaramas
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
Yaguaramas-Juraguá
(1405-1880) 0.10 0.03 0.11 221
Tabla 2.3: Menor transferencia de potencia por el interruptor 221
Figura 2.2: Tramo Yaguaramas-Juraguá
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
28
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
Juraguá-CMC
(1880-1640) 1.61 0.77 1.78 219
Tabla 2.4: Menor transferencia de potencia por el interruptor 219
Figura 2.3: Tramo Juraguá-CMC
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
CMC-CMC
(1640-1635) 0.90 0.32 0.95 213
Tabla 2.5: Menor transferencia de potencia por el interruptor 213
Figura 2.4: Tramo CMC-CMC
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
CMC-Cruces
(1635-1435) 0.49 0.64 0.81 234
Tabla 2.6: Menor transferencia de potencia por el interruptor 234
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
29
Figura 2.5: Tramo CMC-Cruces
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
CMC-CMC
(1610-1615) 5.14 1.14 5.26 6543
Tabla 2.7: Menor transferencia de potencia por el interruptor 6543
Figura 2.6: Tramo CMC-CMC
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
Moza-Moza
(333-332) 2.41 1.08 2.64 6048
Tabla 2.8: Menor transferencia de potencia por el interruptor 6048
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
30
Figura 2.7: Tramo Moza-Moza
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
CMC-CMC
(1620-1615) 0.80 0.22 0.83 6512
Tabla 2.9: Menor transferencia de potencia por el interruptor 6512
Figura 2.8: Tramo CMC-CMC
Tramo de línea P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Interruptor (NA)
CMC-Moza
(1620-333) 0.40 0.12 0.41 1044
Tabla 2.10: Menor transferencia de potencia por el interruptor 1044
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
31
Figura 2.9: Tramo CMC-Moza
Luego de realizar las corridas del PSX se ha determinado en cada tramo de línea donde
se encuentra la menor transferencia de potencia y así donde se debe ubicar el interruptor
que debe permanecer normalmente abierto para laboral la operación radial de estas
líneas.
2.3 Determinación de las condiciones normales de operación de la Red
Para determinar las condiciones normales de operación de la red de la provincia me
apoyé igualmente en el software PSX, esta ves el monolineal se encuentra como debe
operar normalmente la red o sea con los interruptores abiertos (NA) en los tramos
seleccionados ya determinados en el epígrafe anterior, con esto se garantiza que exista
una adecuada transferencia de potencia y que el voltaje mínimo en el nodo más alejado
sea el correcto. En la actualidad se esta llevando a cabo una revolución energética en el
país, la generación distribuida es una de sus nuevas aplicaciones, se han instalados
Grupos Electrógenos Aislados (GEA) en diferentes puntos de la red para apoyar la
generación en la provincia, es necesario tener en cuenta lo anterior expuesto por lo que
se determina llevar a cabo dos corridas una con generación (GEA) y otra sin generación.
Aquí analiza el flujo de potencia en cada interruptor y se observa si el voltaje en el nodo
mas alejado del interruptor es correcto (33 kV ± 5 %). Estas corridas se realizan con el
voltaje normal de operación de 34.5 kV.
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
32
2.3.1 Sin generación de Grupos Electrógenos Aislados (GEA)
Interruptores P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin (kV)
Yaguaramas
1415 10.76 4.96 11.85 32.15 (Paletz33)
1405 7.80 3.42 8.51 32.63 (Turq33)
1400 4.17 1.29 4.37 34.17 (Sanlgn33)
Juraguá
1880 5.76 3.09 6.53 33.00 (Abreus33)
1890 3.32 0.92 3.45 34.39 (Cen233)
La Moza
333 8.82 4.19 9.77 32.11 (Cmygua33)
Cruces
75 9.90 4.37 10.82 33.87 (Mabreu33)
76 3.32 1.40 3.60 34.69 (76)
101 4.35 1.18 4.50 34.35 (Lajas33)
1435 8.49 2.89 8.96 34.19 (Bcruc333)
CMC
1610 8.62 4.66 9.79 33.93 (Reina33)
1615 17.20 6.32 18.30 33.21 (Obj1-33)
1620 7.83 3.57 8.61 32.10 (SanBla33)
1635 6.02 2.07 6.36 33.37 (Tritu33)
1640 3.13 1.23 3.36 33.90 (14Jul633)
1645 3.21 1.46 3.44 34.16 (EmpRiego)
Tabla 2.2: Flujo de potencia y voltaje mínimo en los nodos más alejados
2.3.2 Con Generación (GEA)
Para las líneas que no tienen ubicados GEA no se realiza la corrida pues sus
parámetros no cambian con relación a la condición anterior.
Interruptor 1435: En este línea se encuentra ubicado el (GEA) Balboa el cual cuenta
con dos generadores de 1150 kVA y dos transformadores de 1250 kVA, un poco más
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
33
alejado del interruptor se encuentra el (GEA) Hormiguero que tiene también dos
generadores, uno de 1150 kVA y un transformador de 1250 kVA mientras que el otro
tiene una capacidad de generación de 2360 kVA y de transformación de 2500 kVA,
aquí se realizan corridas con cada (GEA) y luego los activamos a los dos a la ves.
GEA P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
Balboa 7.09 2.93 7.67 34.22 Bcruc333
Hormiguero 6.36 2.78 6.94 34.35 Bcruc333
Balb-Horm 4.96 2.83 5.62 34.38 Bcruc333
Tabla 2.11: Flujo de potencia y voltaje mínimo con Balboa y Hormiguero en línea
Interruptor 1415: Aquí se encuentra el (GEA) Antonio Sánchez que tiene dos
generadores de 2360 kVA y dos transformadores de 2500 kVA.
GEA P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin (kV)
A. Sánchez 7.78 4.71 9.09 32.56 Paletz33
Tabla 2.12: Flujo de potencia y voltaje mínimo con A. Sánchez en línea
Interruptor 1620: En el mismo están el (GEA) Arimao y la Mini Hidroeléctrica de San
Blás, Arimao cuenta con dos generadores de 1150 kVA y dos transformadores de 1250
kVA, mientras que San Blás tiene 1000 kVA y un transformador de 1600 kVA, también
se realizan corridas independientes y luego una corrida con los dos activados.
GEA P(MW0 Q(MVAr) S(MVA) Vmin (kV)
Arimao 6.34 3.40 7.19 32.65 SanBla33
SanBlás 6.76 3.45 7.58 32.69 SanBla33
Arim - SanB 5.30 3.32 6.25 33.23 SanBla33
Tabla 2.11: Flujo de potencia y voltaje mínimo con Arimao y San Blas en línea
Interruptor 1890: Se encuentra aquí el (GEA) de Juraguá que tiene también dos
generadores, uno de 1150 kVA y un transformador de 1250 kVA, mientras que el otro
tiene una capacidad de generación de 2360 kVA y de transformación de 2500 kVA.
GEA P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin (kV)
Juraguá 1.21 0.78 1.43 34.81 Cen233
Tabla 2.11: Flujo de potencia y voltaje mínimo con Juraguá en línea
Interruptor 1615: Aquí se ubican las baterías de Junco Sur de 33 y 13 kV
respectivamente las cuales cuentan con ocho generadores cada una de 2360 kVA y ocho
transformadores de 2500 kVA, también se realizan corridas independientes y luego una
corrida con los dos activados.
CAPÍTULO 2: SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE LA PROVINCIA DE CIENFUEGOS
34
GEA P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin (kV)
J. Sur 33 6.09 2.65 6.64 34.10 Motore33
J. Sur 13 6.27 8.05 10.2 33.36 Motore33
J. Sur 13 y 33 4.53 5.15 6.85 33.92 Motore33
Tabla 2.11: Flujo de potencia y voltaje mínimo con J.Sur 13 y 33 en línea
Interruptor 333: La batería El Tablón cuenta con nueve generadores de 425 kVA y tres
transformadores de 1250 kVA y con dos generadores de 500 kVA y un transformador
de 1000 kVA.
GEA P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin (kV)
B. Tablón 6.47 3.72 7.46 32.69 Cmygua33
Tabla 2.11: Flujo de potencia y voltaje mínimo con El Tablón en línea
2.4 Conclusión del Capítulo
Se ha determinado la menor transferencia de potencia en cada lazo y así los
interruptores que deben operar normalmente abiertos (NA) en los mismos, además en
las condiciones normales de operación se ha llegado a la conclusión de que el flujo de
potencia en cada interruptor dado por la carga instalada en el mismo es correcto como
también son satisfactorios los voltajes en los nodos mas alejados pues se encuentran en
el rango (33 kV ± 5 %), al aplicar la generación (GEA) se puede ver como la
transferencia de potencia por los interruptores es menor lo que permite una mejor
operación, además se observa como el voltaje mínimo en el nodo mas alejado aumenta.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
35
Capítulo 3: Análisis de los regímenes de averías y
manipulación en caliente de interruptores
3.1 Regímenes de avería
El estudio de los regímenes de averías se realiza con el fin de analizar la posibilidad de
darle servicio a la mayoría de las cargas en caso de que exista una avería o
mantenimiento en algún elemento del sistema.
Se analizan diferentes variantes, en las mismas se simulan averías para determinar si es
posible brindar servicio a las cargas afectadas o a parte de estas, siempre dentro de los
límites técnicos permisibles y procediendo a aislar la sección de la línea afectada
valiéndonos de los interruptores en aire instalados en las mismas. Se consideró la
posibilidad de limitar la carga en algunos nodos intermedios cuando fue necesario para
mejorar los voltajes en las últimas cargas en condiciones críticas.
Este análisis es posible realizarlo debido a que las líneas de subtransmicion de 33 kV
son capaces de enlazarse entre ellas .En nuestro caso el despacho eléctrico provincial
determinó llevar acabo el estudio en el lazo CMC – LA MOZA a través de los
interruptores 1620-333, además de la posibilidad que tiene el interruptor 1620 de
asumir en caso de avería a Cfgos 4 kV y parte de la carga del municipio de Cienfuegos
pertenecientes a las líneas de los interruptores 1610 y 1615.
Se tomó como límite de voltaje 31.35 que es el -5 % del voltaje nominal 33 kV de la
mayoría de los transformadores del lazo. Es necesario mencionar que en casos de avería
el voltaje de envío que se utiliza es 35 kV.
3.1.1 Variantes Analizadas
Usando el software PSX se determinan las transferencias de potencia por los
interruptores y los voltajes en los nodos.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
36
1. Línea del interruptor 1620 hasta el Interruptor 77
Figura 3.1: 1620-77
Interruptores (GEA) en línea (Arimao + San Blas)
Cerrado Abierto P(MW) Q(MVAr) S(MVA
1044 77 2.4 0.49 2.45
Flujo de potencia por el
Interruptor 1620
P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
8.89 5.42 10.41 31.65
Tabla 3.1: Flujo de potencia por el interruptor1620 el cual alimenta hasta el interruptor 77
Al realizar la corrida se determinó que el resultado es aceptable pues el voltaje se
encuentra en el rango permisible por las normas (31.35 kV).
2. Línea del Interruptor 1620 hasta El Tablón
Figura 3.2: 1620 hasta El Tablón
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
37
Interruptores
(GEA) en línea
(Arimao + San Blas + Tablón)
Cerrado Abierto P(MW) Q(MVAr) S(MVA
1044 6049 4.6 0.93 4.69
Flujo de potencia por el
Interruptor 1620
P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
8.73 6.15 10.67 30.58
Tabla 3.2: Flujo de potencia por el interruptor1620 el cual alimenta hasta El Tablón
En esta variante el voltaje mínimo en El Tablón no es aceptable por lo que se propone
retirar carga parcialmente, en El Tablón existen dos circuitos, se apaga uno y en caso de
ser posible en una avería se alternaría con el otro, para no afectar todo el tiempo a los
mismos usuarios, así logramos que el voltaje mínimo en la zona este en el rango
permisible Vmin 32.03 kV.
3. Línea del interruptor 1620 hasta el bombeo de Paso Bonito
Figura 3.3: 1620 hasta el bombeo de Paso Bonito
Interruptores
(GEA) en línea
(Arimao + San Blas + Tablón)
Cerrado Abierto P(MW) Q(MVAr) S(MVA
1044 6049 4.6 0.93 4.69
6048 6046
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
38
Flujo de potencia por el
Interruptor 1620
P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
9.08 6.02 10.89 29.50
Tabla 3.3: Flujo de potencia por el interruptor1620 el cual alimenta hasta Paso Bonito
Como se observa el voltaje mínimo no es correcto, pero como este punto es de gran
importancia para la provincia se propone retirar carga parcialmente, en el Tablón
existen dos circuitos se abre uno y se alterna con en otro y Cumanayagua que tiene un
solo circuito se apagaría totalmente, así se logra que el voltaje mínimo se encuentre en
norma Vmin (nodo) 31.85 kV.
4. Línea del interruptor 1620 alimentando San Lázaro, Cfg 4kV y Plaza
Figura 3.4: 1620 alimentando San Lázaro, Cfg 4kv y Plaza
Interruptores (GEA) en línea (Junco sur 33)
Cerrado Abierto P(MW) Q(MVAr) S(MVA
6512 1615 11.2 2.27 11.43
6543 1610
619 658
Flujo de potencia por el
Interruptor 1620
P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
23.24 8.09 24.6 33.29
Tabla 3.4: Flujo de potencia por el interruptor1620 el cual alimenta San Lázaro, Cfg 4kv y Plaza
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
39
Como se observa el voltaje mínimo en el nodo mas alejado es correcto, pero sin
embargo la línea se encuentra sobrecargada, se propone retirar carga en nodos
intermedios como Circunvalación o Caonao y así no sobrecargar la línea.
5. Línea del interruptor 1620 hasta San Lázaro
Figura 3.5: 1620 hasta San Lázaro
Interruptores Sin (GEA) en línea
Cerrado Abierto
6512 1615
658
Flujo de potencia por el
Interruptor 1620
P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
24.99 11.51 27.51 31.73
Tabla 3.5: Flujo de potencia por el interruptor1620 el cual alimenta a San Lázaro
Como se observa el voltaje mínimo es permisible, pero la línea se encuentra
sobrecargada, por lo que se propone retirar carga en un nodo intermedio por ejemplo
circunvalación.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
40
6. Línea del interruptor 1620 hasta San Lázaro y ramal reina
Figura 3.6: 1620 hasta San Lázaro y ramal reina
Interruptores
Sin (GEA) en línea
Cerrado Abierto
6512 1615
6543 1610
658
6528
Flujo de potencia por el
Interruptor 1620
P(MW) Q(MVAr) S(MVA) Vmin(kV)
28.24 13.75 31.4 31.83
Tabla 3.6: Flujo de potencia por el interruptor1620 hasta San Lázaro y ramal reina
nota: Cfg 4kV y plaza pasan a Distribución
Como se observa el voltaje mínimo es correcto, pero la línea esta sobrecargada por lo
que se propone retirar carga en circunvalación y caonao, Vmin (nodo) 33.09 kV.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
41
3.2 Manipulación en caliente de interruptores en aire de 33 kV de
operación conjunta
Los enlaces entre subestaciones de 33kv además de los interruptores de operación
automática cuentan con interruptores de operación conjunta en aire de 33kV que nos
permite una adecuada seccionalización de las líneas, dando de esta forma una mayor
confiabilidad de servicio a los consumidores. Estos interruptores para que puedan
manipularse en caliente tienen que cumplir con las siguientes especificaciones:
Serán de acción conjunta
Poseen rompe arcos
La separación entre los polos no será inferior a 1.4 m
La resistencia de aterramiento será inferior a 10 Ohm
Los interruptores antes mencionados están autorizados a interrumpir cargas de hasta 800
kVA y la desconexión de líneas sin carga de longitud no mayor de 30 km. Para su
manipulación rompiendo lazos en líneas de 33kV entre las subestaciones es necesario
efectuar un estudio para determinar las condiciones específicas en que se podrá realizar
la operación. Para esto se hace necesario calcular las impedancias del lazo
correspondiente y con este valor calcular la corriente o potencia máxima permisible a
interrumpir en el mismo. Para esto se hace necesario la utilización de las siguientes
formulas empíricas, aplicadas por las áreas de regímenes de todos los despachos
provinciales de la UNE.
Para zt < 20 Ω
Para zt ≥ 20 Ω
Donde:
Zt = Impedancia del lazo que se estudia
λ = 3.75 Cte.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
42
3.2.1 Variante 1: Análisis del esquema para la condición de operación
normal del lazo
Figura 3.7: Condición de operación normal del lazo
Determinación de la impedancia del lazo
Para determinar la impedancia del lazo se tomó de los datos del esquema la impedancia
en (p.u.) de todas las líneas y de los transformadores. En la siguiente figura se muestra
el esquema normal del lazo. Se analizan dos variantes en la operación del lazo, una en
condiciones de operación normal y otra condición con mayor impedancia en el lazo.
La Impedancia de las líneas y los transformadores se pueden ver en el anexo # 2
Impedancia total del lazo
R (p.u.) X (p.u.)
Transf en paralelo (T248, T249) 0,009415 0,470835
Línea 1620 - 333 1,52665 2,06592
Transf CMC en paralelo (T81, T71) 0,00675 0,225
Paralelo CMC 110 - Cfg 220 0,00227704 0,0072
Paralelo Cfg 220 - SC 220 0,00775516 0,09918523
Paralelo Líneas (L77 , L78) 0,0028 0,009
Línea (L_69) 0,0595 0,1352
SUMA
Z p.u.
1,6151472
3,41802489
3,01234023
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
43
Z (Ohm) =37,22229104
Como la impedancia total del lazo es mayor de 20 Ohm se aplica la ecuación
Donde: λ=3.75
Como resultado se obtiene
I m (Z > 20 Ohm) = 78, 13976693
MVA máx. = 4,466287532
Para que algún interruptor pueda manipularse con la línea operando en lazo no puede
presentar una transferencia mayor de 4.46 MVA
Transferencia de potencia por cada interruptor
Para determinar la transferencia por cada interruptor se realizaron corridas con el PSX
para diferentes condiciones de voltaje en las barras de La Moza y CMC, además se
realizan dos análisis uno sin la generación (GEA) y otro con generación en línea.
En las siguientes tablas se muestran los resultados obtenidos
Voltaje Envío
(kV) Interruptor 6520
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34 35 6.99 0.53 7.01
34.5 35 7.35 0.18 7.35
34 34.5 7.52 0.23 7.52
34 34 7.86 0.79 7.89
34.5 34.5 7.89 0.59 7.91
35 35 8.11 0.67 8.13
34.5 34 8.23 1.16 8.31
35 34.5 8.26 1.07 8.32
35 34 8.63 1.55 8.76
Voltaje Envío
(kV) Interruptor 1044
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.5 34 3.95 0.83 4.03
35 34.5 3.97 0.91 4.07
35 35 3.83 1.29 4.04
34.5 34.5 3.62 1.38 3.87
34 34 3.58 1.19 3.77
35 34 4.33 0.45 4.35
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
44
34.5 35 3.1 2.13 3.76
34 34.5 3.25 1.73 3.68
34 35 2.74 2.47 3.68
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1294
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 3.47 1.01 3.61
35.00 34.50 3.50 1.09 3.66
35.00 35.00 3.36 1.46 3.66
34.50 34.50 3.15 1.55 3.51
34.00 34.00 3.11 1.36 3.39
35.00 34.00 3.85 0.64 3.90
34.50 35.00 2.63 2.30 3.49
34.00 34.50 2.79 1.90 3.37
34.00 35.00 2.27 2.64 3.48
Voltaje Envío (kV) Interruptor 77
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
35.00 34.00 0.48 2.31 2.35
35.00 34.50 0.14 2.77 2.77
34.50 34.00 0.11 2.69 2.69
35.00 35.00 0.006 3.13 3.13
34.50 34.50 0.20 3.23 3.23
34.00 34.00 0.24 3.04 3.05
34.50 35.00 0.72 3.97 4.03
34.00 34.50 0.56 3.58 3.62
34.00 35.00 1.08 4.32 4.45
Como se observa el interruptor 6520 no puede manipularse con la línea operando en
lazo, se realizó el análisis para diferentes condiciones de voltaje pero la transferencia de
potencia por el mismo es mayor que 4.46 MVA.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
45
A continuación se muestran los interruptores que pueden manipularse rompiendo lazos
en caliente y se recomiendan los voltajes en las subestaciones CMC y La Moza para que
dicha manipulación sea óptima.
Interruptor 1044
Interruptor 1294
Interruptor 77
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
34.00 35.00 34.00 34.50 35.00 34.00
Tabla 3.7: Interruptores que se pueden manipular y voltajes recomendados en cada subestación
Con generación (GEA)
Este análisis se realiza con la generación de Arimao, San Blás y El Tablón en línea.
Voltaje Envío (kV) Interruptor 6520
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.00 35.00 4.50 0.60 4.53
34.50 35.00 5.01 0.04 5.01
34.00 34.50 5.00 0.15 5.00
34.00 34.00 5.32 0.71 5.36
34.50 34.50 5.18 0.33 5.19
35.00 35.00 5.38 0.43 5.39
34.50 34.00 5.50 0.90 5.57
35.00 34.50 5.71 1.01 5.79
35.00 34.00 5.87 1.29 6.01
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1044
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 3.73 0.87 3.83
35.00 34.50 3.94 0.76 4.01
35.00 35.00 3.62 1.34 3.86
34.50 34.50 3.41 1.43 3.69
34.00 34.00 3.55 1.06 3.70
35.00 34.00 4.09 0.49 4.11
34.50 35.00 3.25 1.72 3.67
34.00 34.50 3.24 1.61 3.61
34.00 35.00 2.74 2.36 3.61
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
46
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1294
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 3.26 1.04 3.42
35.00 34.50 3.46 0.94 3.58
35.00 35.00 3.15 1.50 3.48
34.50 34.50 2.95 1.59 3.35
34.00 34.00 3.08 1.23 3.31
35.00 34.00 3.61 0.67 3.67
34.50 35.00 2.79 1.88 3.36
34.00 34.50 2.78 1.77 3.29
34.00 35.00 2.28 2.53 3.40
Voltaje Envío (kV) Interruptor 77
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
35.00 34.00 0.26 2.34 2.35
35.00 34.50 0.11 2.61 2.61
34.50 34.00 0.09 2.72 2.72
35.00 35.00 0.20 3.17 3.17
34.50 34.50 0.40 3.26 3.28
34.00 34.00 0.26 2.90 2.91
34.50 35.00 0.56 3.55 3.59
34.00 34.50 0.57 3.44 3.48
34.00 35.00 1.07 4.20 4.33
Como se observa con la generación de Arimao, San Blás y El Tablón en línea la
transferencia de potencia por los interruptores para diferentes condiciones de voltaje en
CMC y La Moza es menor en algunos casos, aunque por el interruptor 6520 como se
observa la transferencia es menor no puede manipularse con la línea operando en lazo,
pues la transferencia de potencia por el mismo sigue siendo mayor que 4.46 MVA,se
muestra a continuación el voltaje idóneo para la manipulación en caliente de estos
interruptores que como se puede ver no varía con respecto al epígrafe anterior.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
47
Interruptor 1044
Interruptor 1294
Interruptor 77
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
34.00 35.00 34.00 34.50 35.00 34.00
Tabla 3.8: Interruptores que se pueden manipular y voltajes recomendados en cada subestación
3.2.2 Variante 2: Análisis del esquema para la condición de mayor
impedancia del lazo
La variante de peores condiciones para operar el lazo es cuando este tenga mayor
impedancia por lo tanto se calcula la impedancia eliminando las líneas y
transformadores en paralelo.
Aunque como se explicó anteriormente se deben eliminar todas las líneas y
transformadores en paralelo para obtener la mayor impedancia del lazo, esto es
prácticamente imposible que ocurra físicamente en el Sistema Electroenergético
Nacional pues las transferencias por los elementos restantes serían elevadas, en la figura
se muestra una condición que pudiera considerarse como crítica.
Figura 3.8: Condición de mayor impedancia del lazo
Determinación de la impedancia del lazo
Impedancia total del lazo
R (p.u.) X (p.u.)
Transf T248 0,01883 0,94167
Línea 1620 - 333 1,52665 2,06592
Transf CMC T81 0,0135 0,45
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
48
paralelo Línea (L73,L_72) 0,00374868 0,01101176
paralelo (Cfg220,SC220) 0,0338398 0,15148195
Línea L78 0,0056 0,018
Línea L_69 0,0595 0,1352
SUMA 1,66166848 3,77328371
Z p,u 4,12296157
Z (Ohm) 44,8990515
Como la impedancia total del lazo es mayor de 20 Ohm se aplica la ecuación
Donde: λ=3.75
Como resultado se obtiene
Im (Z > 20 Ohm)= 71,146752
MVA máx = 4,06658305
Para esta variante para que algún interruptor pueda manipularse con la línea operando
en lazo no puede presentar una transferencia mayor de 4.06 MVA
Transferencia de potencia por cada interruptor
Voltaje Envío (kV) Interruptor 6520
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.00 35.00 7.18 0.32 7,18
34.50 35.00 7.51 0.06 7,51
34.00 34.50 7.50 0.24 7,50
34.00 34.00 7.65 0.52 7,66
34.50 34.50 7.83 0.50 7,84
35.00 35.00 8.01 0.50 8,02
34.50 34.00 8.30 1.19 8,38
35.00 34.50 8.32 1.07 8,38
35.00 34.00 8.47 1.34 8,57
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
49
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1044
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 4.01 0.80 4,08
35.00 34.50 4.04 0.92 4,14
35.00 35.00 3.74 1.46 4,02
34.50 34.50 3.55 1.46 3,83
34.00 34.00 3.38 1.45 3,68
35.00 34.00 4.18 0.66 4,23
34.50 35.00 3.25 2.02 3,82
34.00 34.50 3.23 1.72 3,65
34.00 35.00 2.74 2.36 3,61
Voltaje Envío (kV) Interruptor 77
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
35.00 34.00 0.34 2.72 2,74
35.00 34.50 0.20 2.78 2,78
34.50 34.00 0.18 2.66 2,66
35.00 35.00 0.09 3.31 3,31
34.50 34.50 0.27 3.31 3,32
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1294
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 3.54 0.98 3,67
35.00 34.50 3.56 1.10 3,72
35.00 35.00 3.26 1.64 3,64
34.50 34.50 3.08 1.64 3,48
34.00 34.00 2.91 1.62 3,33
35.00 34.00 3.70 0.84 3,79
34.50 35.00 2.78 2.19 3,53
34.00 34.50 2.77 1.89 3,35
34.00 35.00 2.28 2.53 3,40
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
50
34.00 34.00 0.44 3.31 3,33
34.50 35.00 0.57 3.86 3,90
34.00 34.50 0.58 3.57 3,61
34.00 35.00 1.07 4.20 4,33
Como se observa el interruptor 6520 no puede manipularse con la línea operando en
lazo, se realizó el análisis para diferentes condiciones de voltaje pero la transferencia de
potencia por el mismo es mayor que 4.06 MVA.
A continuación se muestran los interruptores que pueden manipularse rompiendo lazos
en caliente y se recomiendan los voltajes en las subestaciones CMC y La Moza para que
dicha manipulación sea óptima.
Interruptor 1044
Interruptor 1294
Interruptor 77
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
34.00 35.00 34.00 34.00 34.50 34.00
Tabla 3.9: Interruptores que se pueden manipular y voltajes recomendados en cada subestación
Con generación (GEA)
En esta variante también se realiza un análisis con la generación de Arimao, San Blas y
El Tablón en línea.
Voltaje Envío (kV) Interruptor 6520
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.00 35.00 4,64 0,27 4,64
34.50 35.00 4,95 0,01 4,95
34.00 34.50 4,63 0,12 4,63
34.00 34.00 4,91 0,41 4,92
34.50 34.50 5,24 0,55 5,26
35.00 35.00 5,11 0,13 5,11
34.50 34.00 5,52 1,08 5,62
35.00 34.50 5,71 1,12 5,81
35.00 34.00 5,99 1,65 6,21
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1044
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
51
Voltaje Envío (kV) Interruptor 1294
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 3,28 0,86 3,39
35.00 34.50 3,46 0,83 3,55
35.00 35.00 2,89 1,79 3,39
34.50 34.50 3,01 1,38 3,31
34.00 34.00 2,7 1,51 3,09
35.00 34.00 3,73 0,32 3,74
34.50 35.00 2,73 1,93 3,34
34.00 34.50 2,42 2,04 3,16
34.00 35.00 2,42 2,2 3,27
Voltaje Envío (kV) Interruptor 77
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
35.00 34.00 0,37 1,99 2,02
35.00 34.50 0,11 2,49 2,49
34.50 34.00 0,07 2,53 2,53
35.00 35.00 0,46 3,45 3,48
34.50 34.50 0,33 3,05 3,06
34.00 34.00 0,65 3,19 3,25
CMC La Moza P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
34.50 34.00 3,75 0,69 3,81
35.00 34.50 3,94 0,65 3,99
35.00 35.00 3,35 1,62 3,72
34.50 34.50 3,48 1,21 3,68
34.00 34.00 3,15 1,35 3,42
35.00 34.00 4,21 0,14 4,21
34.50 35.00 3,19 1,76 3,64
34.00 34.50 2,87 1,88 3,43
34.00 35.00 2,88 2,03 3,52
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
52
34.50 35.00 0,62 3,59 3,64
34.00 34.50 0,93 3,72 3,83
34.00 35.00 0,93 3,87 3,98
Como se observa con la generación de Arimao, San Blás y El Tablón en línea la
transferencia de potencia por los interruptores para diferentes condiciones de voltaje en
CMC y La Moza es menor en algunos casos, aunque por el interruptor 6520 como se
puede ver la transferencia es menor no puede manipularse con la línea operando en
lazo, pues la transferencia de potencia por el mismo sigue siendo mayor que 4.06
MVA,se muestra a continuación el voltaje idóneo para la manipulación en caliente de
estos interruptores .
Interruptor 1044
Interruptor 1294
Interruptor 77
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
kV en
CMC
kV en La
Moza
34.00 34.00 34.00 34.00 35.00 34.00
Tabla 3.10: Interruptores que se pueden manipular y voltajes recomendados en cada subestación
3.3 Propuesta de normas de operación
3.3.1 Observaciones sobre las normas de operación
1. Los cálculos para la confección de las normas están basados en los datos de los
períodos de mayor carga o régimen de máxima.
2. Todos los Interruptores que se pueden abrir “en caliente” se podrán cerrar bajo
cualquier condición de carga y excepcionalmente contra posibles fallas.
3. Para realizar las operaciones de lazo hay que comprobar que están cerrados los
interruptores alimentadores de las líneas en cuestión cuando se vaya a abrir el
mismo.
4. La utilización de las Normas no excluye la aplicación de otras medidas de
seguridad dictadas o que se dicten para la realización de las manipulaciones.
5. El Área Operativa debe comunicar al Área de Regímenes cualquier alteración
en el esquema actual que pueda implicar una revisión de lo establecido en las
Normas.
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
53
6. Cuando se opere con esquemas anormales, se deberá chequear la cargabilidad
de la línea y del banco de transformadores que asumen la carga, para evitar
sobrecargas inadmisibles que puedan producir daños a equipos o disparos por
protecciones.
MANIPULACION EN CALIENTE DE INTERRUPTORES EN AIRE DE
ACCION CONJUNTA DE 33 kV
Subestación CMC con La Moza. Línea del 1620 con el 333.
Condición: Enlazadas por 110 kV ambas subestaciones.
Interruptor Lugar Condición de operación para la apertura
6520
Caonao
No permite manipulación
1044
Asfalto
Mantener 34.0 kV en CMC y 35.0 kV en La Moza
1294
Cumanayagua
Mantener 34.0 kV en CMC y 34.5 kV en La Moza
77
Tablón
Mantener 35.0 kV en CMC y 34.0 kV en La Moza Tabla 3.11: Interruptores que se pueden manipular y condiciones de operación
ESQUEMAS ANORMALES O DE AVERÍA
LÍNEA INT: 1620 DE SUBEST: C.M.C. 34.5 kV
1. Int. 1620: Esquema para alimentar hasta el interruptor 77 (Lin. int. 333)
Voltaje de envío: 35.0 kV
Interruptores Vmin.(kV) Retirar carga por
orden según Volt
Generación(GEA)
Abto Cdo
31.65
Arimao + San Blas 77 1044
2. Int. 1620: Esquema para alimentar Zona de El Tablón (Línea int. 333)
Voltaje de envío: 35.0 kV
Interruptores Vmin.(kV) Retirar carga por
orden según Volt
Generación(GEA)
Abto Cdo
32.03
Tablón 1 circuito
Arimao +
San Blas+Tablón 6049 1044
3. Int. 1620: Esquema para alimentar el Bombeo de Paso Bonito (Línea int. 332)
Voltaje de envío: 35.0 kV
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
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Interruptores Vmin.(kV) Retirar carga por
orden según Volt
Generación(GEA)
Abto Cdo
31.85
Tablón 1 circuito
Cumanayagua
Arimao +
San Blas+Tablón
6049 1044
6046 6048
4. Int. 1620: Esquema para alimentar Zona de San Lázaro, Cfg 4 kV y Plaza
Voltaje de envío: 35.0 kV
Interruptores Vmin.(kV) Retirar carga por
orden según Voltaje
Generación(GEA)
Abto Cdo
33.29
Circunvalación y
caonao
Junco Sur 33 kV
1615 6512
1610 6543
658 619
5. Int. 1620: Esquema para alimentar Zona de San Lázaro
Voltaje de envío: 35.0 kV
Interruptores Vmin.(kV) Retirar carga por
orden según Volt
Generación(GEA)
Abto Cdo
31.73
Circunvalación
1615 6512
658
6. Int. 1620: Esquema para alimentar Zona de San Lázaro y ramal reina
Voltaje de envío: 35.0 kV
Interruptores Vmin.(kV) Retirar carga por
orden según Voltaje
Generación(GEA)
Abto Cdo
33.09
Circunvalación y
caonao
1615 6512
1610 6543
658
6528
CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DE LOS REGÍMENES DE AVERIAS Y MANIPULACIÓN EN CALIENTE DE INTERRUPTORES
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3.4 Conclusión del Capítulo
Como se observa se realizó un estudio de los regímenes de avería y se determinó la
posibilidad que tiene el interruptor 1620 de asumir cargas de interés en la provincia por
determinadas deficiencias en la red, además se determinaron los interruptores que se
pueden manipular rompiendo lazos en caliente y se recomiendan los voltajes para este
proceso, lo planteado anteriormente se analizó con y sin generación (GEA) por lo que
determinamos que estas nuevas tecnologías influyen positivamente en caso de averías o
de manipulación en caliente, lo planteado anteriormente queda plasmado en la
propuesta de normas de operación .
CONCLUSIONES
56
Conclusiones
Se determinaron los interruptores normalmente abiertos que deben operar en
cada lazo, comprobando que el flujo de potencia por los mismos está dentro de
los rangos permisibles, así como el voltaje en el nodo más alejado de la
subestación.
Al estar en línea la generación aislada disminuye la transferencia de potencia por
los interruptores lo cual permite una mejor operación, además se observa como
el voltaje mínimo en el nodo más alejado aumenta.
Se realizó un estudio de los regímenes de avería y se determinó la posibilidad
que tiene el interruptor 1620 de asumir cargas de interés en la provincia por
determinadas deficiencias en la red.
Se determinaron además los interruptores que se pueden manipular rompiendo
lazos en caliente y se recomiendan los voltajes para este proceso, lo planteado
anteriormente se analizó con y sin generación aislada. Solamente no puede ser
manipulado en caliente el interruptor 6520.
La generación aislada influye de forma positiva en caso de averías o de
manipulación en caliente, lo planteado anteriormente queda plasmado en la
propuesta de normas de operación.
A partir de las simulaciones y resultados del trabajo se creó una propuesta de
norma para la operación del despacho provincial en Cienfuegos.
RECOMENDACIONES
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Recomendaciones
Llevar a cabo un trabajo similar para actualizar la norma de operación de los
restantes interruptores y lazos de la red de la provincia.
Extender el análisis al caso de la operación en isla de la provincia.
58
Bibliografía
[1] Casas, Leonardo (1973) Sistemas Electroenergéticos, UCLV.
[2] Haug, Carlos (1984) Redes y Sistemas Eléctricos, Ediciones, La Habana.
[3] Universidad Central de Las Villas (UCLV), Conferencias de Sistemas Eléctricos.
[4] I.Marcovich (1972), Regímenes de operación de los sistemas, instituto cubano
del libro, La Habana.
[5] García, Z, González – Cueto, J. Manual para las aplicaciones docentes del PSX,
Universidad Central de Las Villas (UCLV. 2002)
[6] Alberola, A.H. Propuesta de desarrollo de las redes eléctricas de la ciudad de
Cienfuegos, 2003
[7] Electrica, U.N. Directiva sobre Planeamientos, 2004
[8] Fernández, E.P. Transformadores de Cienfuegos, 2008
[9] Feodorov, A.A.Rodriguez López, Eduardo, Suministro Eléctrico de Empresas
industriales, Editorial Pueblo y Educación
[10] Cobas Pereira, M.F, La Calidad del suministro de la energía eléctrica. VI
Jornada CEC, La Habana.
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Anexo # 2
Líneas 33 kV
Nombre Envío Recibo Circ R (p.u.) X (p.u.)
1044 Trraza33 Emp1044 S 0,3967 0,32989
1292 RLuna33 Obj2-33 S 0,10579 0,08795
6520 EmpAerop Lgnlla33 S 0,11464 0,20606
77 Tablon33 EmpCombL S 0,06876 0,05718
L105 EmpCombL EmpCuman S 0,07934 0,06598
L109 BCment33 BArmao33 S 0,00529 0,00439
L110 BArmao33 Trraza33 S 0,07405 0,06158
L149 1620 EmpCfg13 S 0,14428 0,28628
L151 EmpCfg13 Caonao33 S 0,03752 0,06744
L152 Caonao33 EmpAerop S 0,01668 0,02997
L155 Lgnlla33 Emp1044 S 0,08755 0,15736
L91 333 EmpTblon S 0,39605 0,71184
Líneas 110 kV
Nombre Envío Recibo Circ R (p.u.) X (p.u.)
L_69 CLARV110 LMOZA110 S 0,0595 0,1352
L71 CMCES110 CFG110 S 0,0058 0,0208
L_72 CMCES110 CFG110 S 0,0058 0,0208
L73 CMCES110 CFG110 S 0,0106 0,0234
L74 CFG110 CLARN110 S 0,0546 0,1893
L77 CLARN110 CLARV110 S 0,0056 0,018
L78 CLARN110 CLARV110 S 0,0056 0,018
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Líneas 220 kV
Nombre Envío Recibo Circ R (p.u.) X (p.u.)
L_46 GUITE220 CLARA220 S 0,0412 0,25
L_47 GUITE220 MTZAS220 S 0,0038 0,0228
L48 MTZAS220 CFGOS220 S 0,0333 0,216
L_79 CFGOS220 CLARA220 S 0,011 0,0645
L_80 CFGOS220 CLARA220 S 0,011 0,0645
Transformadores
Nombre Envío Recibo Tipo R (p.u.) X (p.u.)
T248 LAMOZA110 LAMOZA33_1 Var 0,01883 0,94167
T249 LAMOZA110 LAMOZA33_2 Var 0,01883 0,94167
T36 CLARN110 CLARA220 Var 0,0026 0,1182
T43 CFG110 CFGOS220 Var 0,0026 0,119
T71 CMC110 CMC33-1 Var 0,0135 0,45
T80 CLARN110 CLARA220 Var 0,0026 0,1182
T81 CMC110 CMC33-2 Var 0,0135 0,45
Anexo # 3