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A) PRESENTACIÓN
Nombre de la propuesta : Mejora de la calidad del suministro en
zonas Rurales, mediante la aplicación de un
esquema de Protecciones con Automatismo
Basado en Señales de Tensión utilizando
Reconectadores.
Empresa : ELECTROCENTRO S.A.
Unidad de Negocio : Huancayo
Gerencia : Técnica
Área : Unidad de Control de Operaciones
Nombre del autor/autores : Juan Aguilar Molina
Fernando Vila La Serna
Rafael De La Cruz Ulloa
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B) GLOSARIO DE TÉRMINOS
SET : Subestación Eléctrica de Transmisión
Recloser : También llamado Reconectador es un Dispositivo de
interrupción (interruptor) de carga eléctrica, con
posibilidad de recierre automático ajustable, con
posibilidad de monitoreo y operación a distancia
Confiabilidad : Según la IEEE se refiere a la noción que el sistema
eléctrico desempeña sus tareas específicas correctamente
en un cierto período de tiempo.
SAIFI : Frecuencia promedio de interrupciones del suministro
eléctrico por usuario en un determinado periodo.
SAIDI : Duración promedio de interrupciones del suministro
eléctrico por usuario en un determinado periodo.
Loop Automation : Sistema de Automatización mediante recloser que
permite restablecer el suministro a secciones libres de
falla de una red, si estas fueron desconectadas debido a
una falla en otra sección del circuito.
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C) RESUMEN
Uno de los principales aspectos que se debe asegurar en un sistema de
distribución eléctrico consiste en la mejora de la calidad y continuidad del
suministro eléctrico, con fines de no afectar la calidad de vida de la población,
siendo necesario un control de las interrupciones del suministro que afectan al
consumidor final.
Electrocentro S.A., cuenta con un área de concesión, que atiende las regiones de
Ayacucho, Huancavelica, Huánuco Junín, y Pasco, en la cual están comprendidas
zonas rurales, en las que debido a la accidentabilidad geográfica y longitud de las
redes, los índices de calidad del suministro SAIFI y SAIDI son más altos en
comparación a los de las zonas urbanas.
El tiempo promedio de interrupción por usuario en los alimentadores de zonas
rurales supera los límites establecidos en la NTCSER, siendo el principal motivo
las extensas longitudes y la dificultad para el desplazamiento del personal
técnico, a fin de ubicar y superar las fallas, asi como para llegar hasta la
ubicación de los equipos de protección, los cuales no permiten restablecer el
suministro en el menor tiempo posible.
Al ocurrir una interrupción debido a una falla en un tramo del alimentador de
media tensión, el cliente debe esperar largos tiempos para el restablecimiento del
servicio, principalmente porque los equipos de protección (reclosers) están
instalados en zonas alejadas del centro de transformación donde la inexistencia
de comunicación y la accesibilidad a las zonas son los peores enemigos.
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En el año 2016 se realizó la instalación de 132 recloser en 14 sistemas eléctricos
rurales de Electrocentro, todos críticos debido a los altos índices SAIFI y SAIDI.
Para mejorar la calidad del suministro eléctrico utilizando este equipamiento
instalado, se propuso implementar un esquema de restablecimiento
automático capaz de disminuir el tiempo de interrupción a las zonas rurales
afectadas al mínimo posible.
El funcionamiento de esta propuesta no está basado en comunicaciones sino en
señales de voltaje, lo que lo convierte en la mejor opción e innovadora, para
áreas con geografía accidentada, donde no existen sistemas de comunicación
radial y tampoco cobertura de comunicación vía celular GPRS, siendo posible ser
replicada en otros sistemas eléctricos de similares características.
Los objetivos de implementar esta solución son:
Asegurar una continuidad del suministro y calidad del mismo, mediante la
disminución de la duración de las Interrupciones (SAIFI y SAIDI).
Aislamiento automático de las secciones del sistema eléctrico con Falla
Implementar una solución de bajo costo, replicable para otros sistemas.
Restablecimiento automático del servicio eléctrico, menores a 30
segundos, sin necesidad de utilizar sistema de comunicaciones.
Mejorar la calidad del servicio en las zonas rurales de Electrocentro.
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D) DESCRIPCIÓN DE LA BUENA PRACTICA
Problemática
De acuerdo a los resultados de performance de la medición de calidad del
suministro en Electrocentro, relacionado esto a los índices de interrupciones del
suministro eléctrico SAIFISAIDI, en cada año los sistemas eléctricos rurales son
los más críticos, esto debido a la geográfica accidentada de la zona central del
país y a las extensas longitudes de las redes de media tensión que pertenecen a
los sistemas eléctricos rurales, motivo por el cual, los indicadores de
interrupciones SAIFI y SAIDI son más altos en comparación a los de las zonas
urbanas, tal es asi que el tiempo promedio de Interrupción luego de ocurrido una
falla en los sistemas eléctricos rurales son mayores a dos horas ( ≥ 2 h).
Cuando ocurre una falla en los sistemas eléctricos rurales, el personal técnico
debe trasladarse en muchos casos por zonas sin acceso vehicular, en los cuales
tampoco existe cobertura de comunicación celular, ocasionando que el tiempo
promedio de interrupción por usuario en los alimentadores de zonas rurales
supere los límites establecidos en la Norma Técnica de Calidad.
Estas dificultades identificadas en las zonas rurales, incrementan el tiempo de
desplazamiento del personal técnico, quienes demoran en ubicar el origen de las
fallas y de modo similar, también demoran en llegar hasta la ubicación de los
equipos de protección, no permitiendo restablecer el suministro en el menor
tiempo posible.
Por lo mencionado, los pobladores de las zonas rurales, se ven afectados por la
demora del restablecimiento del servicio luego de ocurrida una falla en una zona
lejana y de geografía accidentada, ya que también existen equipos de protección
instalados en el recorrido de las redes de media tensión y alejados de las
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subestaciones de potencia, donde tampoco existe otros sistemas de
comunicación que coadyuven la labor del personal técnico para superar las fallas
presentadas en la redes eléctricas.
Mediante el financiamiento del Ministerio de Energía y Minas, en el año 2016 se
culminó la instalación de 132 recloser en 14 sistemas eléctricos rurales de
Electrocentro, todos críticos debido a los altos índices SAIFI y SAIDI.
Descripción de la solución:
Con la finalidad de mejorar la calidad del suministro eléctrico en las zonas rurales
utilizando estos de protección culminados de instalar el año 2016, se propuso
implementar un esquema de restablecimiento automático del suministro
eléctrico, permitiendo disminuir los tiempos de interrupción en estas zonas
rurales.
Este restablecimiento automático permite reconfigurar la red eléctrica para
recuperar el suministro de energía a tramos libres de falla, las cuales perdieron
alimentación debido a una condición de Falla en otra sección del circuito eléctrico
o Alimentador de Media Tensión.
A continuación se muestra el esquema básico de este restablecimiento
automático:
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La principal característica de esta buena práctica, es de que el funcionamiento de
la propuesta no está basado en comunicaciones sino en señales de
voltaje, lo que lo convierte en una opción innovadora, para áreas con geografía
accidentada, donde no existen sistemas de comunicación radial y tampoco
cobertura de comunicación vía celular GPRS, siendo posible ser replicada en
otros sistemas eléctricos de similares características, con fines de garantizar la
continuidad del suministro eléctrico y calidad del mismo, mediante la disminución
de la duración de las Interrupciones (SAIFI y SAIDI).
Tal como puede apreciarse en el esquema básico, los equipos de protección
realizan un aislamiento automático del tramo con falla y se realiza también de
manera automática, una transferencia del tramo sin falla hacia otra fuente de
alimentación en un tiempo menor a 30 segundos y sobretodo sin necesidad de
utilizar sistema de comunicaciones.
Para la implementación de esta solución, se identificó los alimentadores A4113 y
A4124 del sistema eléctrico de Huancavelica Norte – Rumichaca, el mismo que
tiene altos índices SAIFI y SAIDI, así como también la existencia del
equipamiento para aplicar la solución del esquema protecciones con automatismo
basado en señales de tensión con el fin de disminuir la duración de
interrupciones, utilizando equipos inteligentes de última generación.
En el siguiente cuadro se muestra el perjuicio económico anual de este sistema
eléctrico, por no cumplir con las tolerancias de los indicadores SAIFI SAIDI.
Alimentador Clientes Compensación
al Cliente $
NTCSER ($)
Compensación
a Osinergmin $
NTCSER ($)
Costo ENS
($)
Total ($)
A4113 13 004 3 155 3 798 408 7 361
A4124 24 722 6 584 3 798 1 674 12 056
Total 19 417 Cuadro 1. Compensación año 2016, fuente CCO.
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La configuración actual de los alimentadores A4113 y A4124 permiten realizar
transferencia de carga de uno a otro alimentador, ya que existe un punto de
interconexión y que para el presente propósito se le denomina punto de
transferencia. Los círculos con una línea intermedia que se muestran en la figura
1 representan a los reclosers Schneider con controlador ADVC culminados de
instalarse en el año 2016.
Figura 1. Diagrama unifilar reducido AMT A4113 y AMT A4124
Cuando se culminó de instalar los reclosers en este sistema eléctrico rural, se
logró reducir la frecuencia de las interrupciones en los alimentadores A4113 y
A4124 gracias a la habilitación de los recierres; sin embargo, a la vez se ha
incrementado la duración del tiempo de reposición del servicio eléctrico debido a
que ahora el personal operario tiene que trasladarse hasta el punto donde se
ubica el recloser, trasportar su escalera, ver el tipo de evento, ubicar la falla,
realizar los trabajos correctivos y reponer el servicio, que en suma contemplan
un tiempo considerable de horas de reposición en las redes eléctricas rurales.
En este esquema se muestra el esquema de Automatismo de Control Distribuido,
que permite restablecer el suministro de energía a secciones libres de falla que
hayan sido desenergizadas debido a una falla en otra sección de la red. Una vez
reparada la falla, la función del Loop Automation también puede restablecer
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automáticamente la configuración original de la red. La inteligencia o algoritmo
de operación del Loop Automation se basa en señales de voltaje, por lo que no
requiere comunicaciones ni intervención de un operador local o remoto.
En el siguiente esquema se muestra una condición de falla cercano al
Alimentador A4124, para lo cual el automatismo consiste en la apertura de los
recloser del propio Alimentador A4124 asi como del recloser ubicado en
Quimbalate, este último permite aislar solo la zona de falla, coincidentemente y
dada las condiciones del automatismo, en 30 segundos y de manera automática
se cierra el recloser del punto de transferencia y deesta manera se restablece el
suministro a los centros poblados de Andabamba, Lircay, Bellavista, Acobamba y
Ocopa.
Debido a que esta solución no requiere de comunicación celular vía GPRS, su
implementación es de bajo costo y por tanto, replicable para otros sistemas
eléctricos de similares características.
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Cuadro 2. Actividades e Inversión requerida, fuente CCO.
Para ser replicado en un sistema que no cuente con el equipo de protección, en
el cuadro 2, se muestra la inversión requerida, la cual asciende a US 20,000, el
mismo que sería recuperado en el 2do año de operación, adicional a la mejora de
la calidad de servicio e imagen de la empresa ante los clientes.
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E) ANEXOS O APÉNDICES
Fotografía de ubicación y operación de los equipos recloser
Foto1. Lejanía para llegar a la ubicación del recloser
Foto2. La zona Rural es muy accidentada y no hay comunicación telefónica
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F) BIBLIOGRAFÍA
https://www.schneider-electric.us/documents/customers/utility/br-us-loop-
automation.pdf, Loop Automation, Mejorando la disponibilidad de energía y
reduciendo los cortes de energía.
http://www2.schneider-electric.com/sites/corporate/en/products-services/former-
brands/nulec-loop-automation-datasheet.page, Como reducir los clientes
afectados por interrupciones.
https://cdn.selinc.com/assets/Literature/Publications/Technical%20Papers/6151_
ImplementingDistribution_20030310_Web.pdf?v=20151001-084811,
Implementación de la automatización y protección en distribución.
