Planificacion del sistema de distribucion en la Mana

8/19/2019 Planificacion del sistema de distribucion en la Mana

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL INGENIERÍA ELÉCTRICA

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

“ESTUDIO Y PLANIFICACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓNELÉCTRICA DEL CANTÓN LA MANA JURISDICCIÓN DE LA

EMPRESA ELÉCTRICA PROVINCIAL DE COTOPAXI(ELEPCO S. A.) UTILIZANDO EL PROGRAMA NEPLAN”

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIEROELÉCTRICO

QUISPE TOAPANTA VICENTE [email protected]

DIRECTOR: ING. MIGUEL A LUCIO CASTRO

[email protected]

QUITO, JUNIO 2009


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DECLARACIÓN

Yo QUISPE TOAPANTA VICENTE JAVIER declaro bajo juramento que el trabajo

aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para

ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias

bibliográficas que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual

correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

______________________

QUISPE TOAPANTA VICENTE XAVIER


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CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por QUISPE TOAPANTA

VICENTE JAVIER, bajo mi supervisión.

________________________ING. MIGUEL LUCIO

DIRECTOR DEL PROYECTO


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AGRADECIMIENTO

Un sincero agradecimiento a mi Director de Tesis Ing. Miguel Lucio por su aporte

realizado a este Proyecto de Titulación

Gracias al Personal de la Empresa Eléctrica ELEPCO SA, en especial a los

Ingenieros Santiago Medina y Carlos Saavedra por su ayuda desinteresada

Finalmente gracias a quienes de una o de otra manera contribuyeron en la

elaboración del presente Proyecto


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DEDICATORIA

Con todo amor a mis padres y hermanos por los sacrificios que han realizado a lo

largo de toda su vida, apoyándome con abnegación y esfuerzo para que pueda

culminar mis estudios universitarios, con el objetivo de ser un nuevo profesional

y así desde mi campo aportar al desarrollo del país que me ha brindado la

oportunidad de formarme.


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CONTENIDO

CAPITULO 1: OBJETIVOS Y ALCANCE1.1 INTRODUCCIÓN 2

1.2 OBJETIVOS Y ALCANCE 3

1.2.1 Objetivos 3

1.2.2 Alcance 4

1.2.3 Justificación del Proyecto 5

CAPITULO 2: ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DEL SISTEMADE DISTRIBUCIÓN DEL CANTÓN LA MANA (ELEPCO)

2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE ELEPCO S.A 82.1.1 Área de Concesión 8

2.1.2 Fuentes de Suministro 9

2.1.2.1 Generación local 10

2.1.2.2 Nodos del SNI (Sistema Nacional Interconectado) 10

2.1.3 Sistema de Sub-transmisión ELEPCO 11

2.1.4 Sistema de Distribución Primario ELEPCO 12

2.1.5 Descripción del Sistema Eléctrico de EMELGUR 14

2.1.5.1 Área de Concesión 14

2.1.5.2 Nodos de Alimentación 15

2.1.5.3 Descripción del Sistema actual 15

2.2 ANÁLISIS HISTÓRICO DE LAS ESTADÍSTICAS DE ELEPCO S. A 19

2.3 DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 21

2.3.1 Área de Estudio 1 (ELEPCO) 21

2.3.2 Área de Estudio 2 (EMELGUR) 23

2.4 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 232.4.1 Información para el Área de Estudio 1 24

2.4.1.1 Información de las Centrales del Sector Occidental 24

2.4.1.2 Información de Transformadores de Potencia 24

2.4.1.3 Información de las Líneas de Distribución 25

2.4.1.4 Información de los Sectores de alta concentración de Carga 26

2.4.2 Información para el Área de Estudio 2 27

2.4.2.1 Levantamiento Georeferenciado del Sistema de Distribución

del Cantón La Mana 272.4.2.2 Descripción del Sistema de Distribución del Cantón La Mana

(EMELGUR) 28

2.4.2.3 Descripción del Sistema de Distribución de los

Alrededores del Cantón La Mana (ELEPCO) 30

2.5 MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN 31

2.5.1 Breve Descripción del Programa Neplan para Análisis de Sistemas

de Redes Eléctricas 31


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2.5.2 Modelación del Sistema de Distribución 40

2.5.3 Simulación del Sistema de Distribución 422.5.3.1 CASO 1 42

2.5.3.2 CASO 2 43

2.5.3.3 CASO 3 43

2.5.3.4 CASO 4 432.6 ESTUDIO DE FLUJOS DE POTENCIA 44

2.6.1 Simulación del Caso 1 45

2.6.1.1 CASO 1 – Demanda Mínima 45

2.6.1.2 CASO 1 – Demanda Máxima 48







2.6.4 Simulación Caso 4 592.7 ESTUDIO DE PÉRDIDAS 62

2.7.1 Pérdidas No Técnicas 62

2.7.2 Pérdidas Técnicas 62

2.7.2.1 Pérdidas Técnicas - Caso 1 63




2.8 ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS 71

2.8.1 Cortocircuitos en Nodos del Sistema Occidental Concesión ELEPCO 72

2.8.2 Cortocircuitos en Líneas del Sistema Occidental Concesión ELEPCO 76

2.8.3 Cortocircuitos en el Alimentador La Mana concesión EMELGUR 792.9 CONCLUSIONES DEL DIAGNOSTICO 84

CAPITULO 3: PROYECCIÓN DE LA DEMANDA

3.1 MÉTODOS PARA PROYECTAR LA DEMANDA 88

3.1.1 Métodos Perspectivos 88

3.1.2 Métodos Normativos 89

3.1.3 Métodos de Confrontación Oferta – Demanda 89

3.2 PROYECCIÓN DE LA DEMANDA A LARGO PLAZO 89

3.2.1 Proyección de la Demanda del Sistema de Distribución Zona

Occidental por Secciones 913.2.2 Proyección de la Demanda del Alimentador Cantón La Mana 93

3.2.3 Proyección de la Demanda Global del Sistema de Distribución

de la Zona Occidental (ELEPCO) 94

3.2.4 Comparación de la Proyección de la Demanda 97

3.3 SIMULACIÓN DE LOS FLUJOS DE POTENCIA AÑOS PROYECTADOS 97

3.3.1 Generación Total Y Pérdidas 98

3.3.2 Niveles de Voltajes en Nodos Del Sistema 98

3.3.3 Niveles de Cargabilidad por Elementos Del Sistema 99


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CAPITULO 4: PLANIFICACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓNDEL CANTÓN LA MANA4.1 MODIFICACIÓN DE LAS ÁREAS DE INFLUENCIA DE PRIMARIOS Y.

SUBESTACIONES 102

4.1.1 Introducción 1024.1.2 Modificación del Área de influencia de Primarios 103

4.1.2.1 Línea Angamarca – Zumbahua 103

4.1.3 Área de influencia de Sub-Estaciones 106

4.1.3.1 Sub-Estación La Mana 106

4.1.3.2 Simulación S/E La Mana 107

4.1.4 Simulación del Sistema de Distribución Occidental a 22.8 KV 111

4.2 CAMBIO DE CONDUCTORES 114

4.3 ANÁLISIS DE PROTECCIONES 114

4.3.1 Introducción 115

4.3.1.1 Causas de Fallas 115

4.3.1.2 Tipos de Fallas 1154.3.2 Criterios de Protecciones 116

4.3.2.1 Protección de Transformadores 116

4.3.2.2 Protección de Líneas 116

4.3.2.3 Protección de Generadores 117

4.3.3 Coordinación de Protecciones 117

4.3.3.1 Coordinación de Protecciones de Distancia 117

4.3.3.1.1 Relé de Distancia San Rafael 118

4.3.3.1.2 Relé de distancia El Estado 119

4.3.2.1.3 Relé de Distancia Quinsaloma 120

4.3.3.2 Coordinación de protecciones de Sobrecorriente de los

Transformadores 1214.3.3.2.1 Relé de Sobrecorriente – Trafo 1 S/E San Rafael 122

4.3.3.2.2 Relé de Sobrecorriente – Trafo 2 Central El Estado 123

4.3.3.2.3 Relé de Sobrecorriente – Trafo 3 Central Quinsaloma 124

4.3.3.2.4 Relé de Sobrecorriente – Trafo 4 Central Angamarca 125

4.4 SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DETECTADOS 126

4.4.1 Montaje de un banco de Capacitores 1274.4.2 Montaje de la S/E La Mana 128

4.4.3 Montaje de la Línea Angamarca – Zumbahua 128

4.5 COMBINACIÓN DE SOLUCIONES 131

4.5.1 Año 2009 131

4.5.2 Año 2010 1324.5.3 Año 2011 132

4.5.4 Año 2012 133

4.5.5 Año 2013 133

CAPITULO 5: ANÁLISIS ECONÓMICO DE LA PLANIFICACIÓN DELSISTEMA5.1 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA 137


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5.1.1 Justificación Técnica 137

5.2 EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LAS ALTERNATIVAS 1395.2.1 Costo del Sistema de Distribución del Cantón La Mana 139

5.2.2 Costos del banco de Capacitores 140

5.2.3 Costo de la Línea Calope – La Mana 69 Kv 140

5.2.4 Costo de la Línea Angamarca – Zumbahua 13.8 Kv 1405.2.5 Costo de la Repotenciación Central Angamarca 142

5.2.6 Costo de La S/E La Mana 142

5.3 RELACIÓN BENEFICIO-COSTO 144

5.3.1 Alimentador La Mana concesión EMELGUR 144

5.3.2 Sistema Occidental concesión ELEPCO 145

CAPITULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES GENERALES 148

6.2 CONCLUSIONES ESPECÍFICAS 149

6.3 RECOMENDACIONES 151

BIBLIOGRAFÍA 153

ANEXOS

ANEXO 1:

1.1 Historial Demanda de Potencia Máxima y Mínima en Sub-Estaciones de ELEPCO 2007

1.2 Historial Demanda de Potencia Máxima en la S/E San Rafael 2007 - 2008

ANEXO 2: Parámetros Eléctricos y Mecánicos de Centrales de Generación y Transformadores de

Potencia del Sistema de Distribución Occidental

ANEXO 3: Inventario de materiales y Georeferenciado del Alimentador La Mana concesión

EMELGUR

ANEXO 4: Inventario de materiales y Georeferenciado de los Alrededores del Cantón La Mana

concesión ELEPCO

ANEXO 5: FLUJOS DE POTENCIA

5.1 CASO 1: Demanda Máxima y Mínima

5.2 CASO 2: Demanda Máxima y Mínima

5.3 CASO 3: Demanda Mínima

5.4 CASO 4: Alimentador La Mana (EMELGUR)ANEXO 6: CORTOCIRCUITOS

6.1 NODOS ELEPCO: Falla Monofásica, Bifásica y Trifásica

6.2 LINEAS ELEPCO: Falla Monofásica, Bifásica y Trifásica

6.3 NODOS EMELGUR: Falla Monofásica y Trifásica

6.4 LÍNEAS EMELGUR: Falla Monofásica, Bifásica y Trifásica

ANEXO 7: FLUJOS DE POTENCIA AÑOS PROYECTADOS


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ANEXO 8: FLUJOS DE POTENCIA CON NIVEL DE VOLTAJE A 22,8 KV

ANEXO 9: FLUJOS DE POTENCIA AÑOS PLANIFICADOS

ANEXO 10: COSTOS DE LAS ALTERNATIVAS PLANIFICADAS

10.1: Alimentador La Mana (EMELGUR)

10.2: Línea Calope – La Mana 69 KV10.3: Línea Angamarca – Zumbahua 13,8 Kv

ANEXOS GRAFICOSANEXO AUTOCAD 1: Diagrama Unifilar Sistema de Sub-Transmisión EMELGUR

ANEXO AUTOCAD 2: Alimentador Cantón La Mana concesión EMELGUR

ANEXO AUTOCAD 3: Redes de Distribución Alrededores de La Mana concesión ELEPCO

ANEXO AUTOCAD 4: Diagrama Unifilar del Sistema de Distribución Occidental

ANEXO AUTOCAD 5: Diagrama Unifilar del Sistema de Distribución Occidental Casos de Estudio

ANEXO AUTOCAD 5.1: Caso 1ANEXO AUTOCAD 5.2: Caso 2

ANEXO AUTOCAD 5.3: Caso 3

ANEXO AUTOCAD 6: Diagrama de Conexiones Trasformador S/E La Mana

ANEXO AUTOCAD 7: Curvas de Relés de Sobrecorriente y Fusible

ANEXO GRAFICO 8: Sistema de Distribución Occidental NEPLAN

ANEXO GRAFICO 9: Sistema de Distribución Alimentador La Mana NEPLAN

ANEXO MAGNÉTICO: Planos de Anexo Auto CAD 2 y Auto CAD 3


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RESUMEN

En el presente proyecto de titulación se realiza una simulación de la

operación del sistema de distribución de la zona occidental de la provincia deCotopaxi concesión de la Empresa Eléctrica Provincial de Cotopaxi (ELEPCO

S.A) en condiciones de demanda mínima y máxima, permitiendo con esta

información efectuar un estudio de la situación actual, determinar las perspectivas

del crecimiento de la demanda hasta el año meta 2013, planteando soluciones a

los problemas detectados para mejorar condiciones de operación de dicho

sistema eléctrico.

Se realiza una simulación del alimentador La Mana concesión de la EmpresaEléctrica Guayas Los Ríos (EMELGUR) desde condiciones de operación de la

empresa eléctrica ELEPCO considerando un posible traspaso de carga entra las

dos empresas.

Para solventar los problemas encontrados se `proponen el montaje de la S/E

La Mana en el cantón del mismo nombre, la ubicación de un banco de capacitores

en el sector de Zumbahua (paramo occidental) y finalmente se propone una

repotenciación de la Central Angamarca.

Es conveniente que las Empresas Eléctricas Distribuidoras deben planificar

de mejor manera sus sistemas eléctricos, ya que en este caso se hubiera elegido

un nivel de voltaje 22.8 Kv para operar el sistema occidental de ELEPCO

obteniendo mejores condiciones de operación, en la actualidad presenta

problemas considerables debido a su voltaje de operación 13,8 Kv.

La utilización del paquete computacional NEPLAN constituye una verdadera

herramienta para planificar de mejor manera los sistemas eléctricos gracias a la

variedad de funciones para realizar simulaciones en diferentes campos de

análisis, como flujos de potencia, cortocircuitos, elementos de protección,

estabilidad, etc.


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CAPITULO 1

OBJETIVOS Y ALCANCE

1.1 INTRODUCCIÓN

1.2 OBJETIVOS Y ALCANCE


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OBJETIVOS Y ALCANCE

1.1 INTRODUCCIÓN

El Sistema Eléctrico de Potencia en el país presenta inversiones económicas

asignadas de la siguiente manera: 35% - 55% destinadas a Generación, 10% -

15% destinadas a Sub.-Estaciones Elevadoras o Reductoras , 15% - 25%

destinadas a Transmisión, 40% - 60% destinadas a Distribución y 5% - 10%

destinadas a otras actividades, el mayor porcentaje esta asignado a los sistemas

de distribución es por ello la importancia de tener una mejor optimización de los

recursos económicos con correctas políticas de planificación.

Debido al olvido por parte de las Empresas Eléctricas de nuestro país con

relación a realizar una debida planificación de cada uno de los Sistemas

Eléctricos de Sub-Transmisión y Distribución que están bajo su concesión, dichas

empresas están en la obligación de planificar su Sistema Eléctrico con el afán de

satisfacer la demanda de Potencia y Energía Eléctrica con índices de calidad y

eficiencia del servicio eléctrico para todos los usuarios que lo requieran.

El presente estudio corresponde a un análisis de la situación actual y su

posterior planeamiento del sistema de distribución de la Zona Occidental

concesión de ELEPCO S.A y del Cantón La Mana concesión de EMELGUR, los

alrededores de este cantón son abonados de la empresa eléctrica ELEPCO, todo

este estudio con la finalidad de establecer la demanda de Potencia y EnergíaEléctrica a largo plazo, en base a recopilación de información de registros de

demanda de Potencia y Energía existentes en los años anteriores.

La falta de planificación en las Empresas Distribuidoras ha provocado la

toma de decisiones apresuradas que han generado condiciones de operación


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poco eficientes para cada uno de los Sistemas Eléctricos, lo que ha encadenado

en sistemas con altas pérdidas de potencia y energía, voltajes fuera de los limites

de regulación permitidos, sobredimensionamiento y en otros casos sobrecarga en

conductores y transformadores.

Por lo tanto es importante rescatar el hecho de regresar a la planificación de

los Sistemas Eléctricos ya que permiten optimizar los recursos técnico-

económicos de una manera que sea conveniente para cada uno de los usuarios

como para las Empresas Distribuidoras.

La Empresa Eléctrica Regional de Guayas Los Ríos S.A (EMELGUR)

abastece de servicio eléctrico al Cantón la Mana mediante un alimentador que

parte de la S/E Valencia que pertenece a esta empresa. Este cantón aunque

pertenece a la provincia de Cotopaxi esta fuera de la zona de concesión de la

Empresa Eléctrica Provincial de Cotopaxi S.A (ELEPCO) la cual se ve en la

necesidad de planificar su sistema eléctrico de distribución del sector occidental

incluyendo esta zona de estudio, pues a futuro, estas redes serán operadas por

ELEPCO S. A. a través de la S/E La Mana diseñada para 20 MVA.

1.2 OBJETIVOS Y ALCANCE

1.2.1. OBJETIVOS

1.2.1.1 Objetivo General

• Tener conocimiento de la operación, comportamiento y equipamiento

del sistema de distribución de la zona occidental (ELEPCO) y el Cantón

La Mana (EMELGUR), además realizar la planificación del Sistema de

Distribución para una expansión optimizada del sistema en los próximos

años.


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1.2.1.2 Objetivos Específicos

• Realizar un estudio de las condiciones de operación y comportamiento

actual del Sistema de Distribución de la zona occidental y lo

correspondiente al Cantón La Mana.

• Realizar un inventario Geo-referenciado del equipamiento de

transformación y distribución de energía eléctrica que dispone el

sistema del sector occidental y el cantón La Mana.

• Estimar la demanda de potencia y energía futura para el Cantón la

Mana (EMELGUR) y zona occidental (ELEPCO) con la debida

aplicación del método de planificación.

• Plantear alternativas de mejoramiento del sistema de distribución de los

casos en estudio tanto para la condición de operación actual como la

proyectada.

• Establecer el costo de inversión que debería realizar la empresa

Eléctrica Provincial de Cotopaxi para satisfacer la demanda futura en el

cantón La Mana.

1.2.2. ALCANCE

Este proyecto pretende aplicar los conceptos de planificación de sistemas de

distribución de energía eléctrica para determinar la demanda de potencia y

energía futura de las zonas de estudio.

Simular los sistemas de distribución en estudio en el programacomputacional NEPLAN utilizando toda la información que se requiera para

obtener una simulación muy próxima a la realidad del sistema.


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Se considera realizar el análisis del sistema de distribución actual de las

zonas en estudio para efectuar el diagnostico del comportamiento en operación

del Sistema de Distribución proporcionándose alternativas para su mejoramiento.

Mediante un análisis técnico-económico estimar el costo de inversión que se

debe realizar para satisfacer la demanda proyectada una vez realizada la

planificación del sistema de distribución, además establecer el tiempo de

recuperación de la inversión por parte de la Empresa Eléctrica Provincial de

Cotopaxi ( ELEPCO S.A.).

Obtener los beneficios de una correcta planificación del sistema de

distribución, presentando condiciones de operación de una manera más eficiente

y con un mejor rendimiento técnico y económico.

1.2.3. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

La Empresa Eléctrica Provincial de Cotopaxi S. A. (ELEPCO) pretende a

futuro satisfacer la demanda que requiere el Cantón La Mana que en la actualidad

está siendo abastecida por la Empresa eléctrica Regional Guayas Los Ríos S. A.

(EMELGUR), para lo cual debe cumplir requerimientos técnicos y económicos que justifiquen la inclusión de este Cantón a su área de concesión.

Por lo tanto la importancia del presente estudio constituye de gran utilidad

para la empresa, es por ello que se requiere varias actividades que se deben

desarrollar.

El presente trabajo comprende el estudio, actualización y planificación de la

red de distribución eléctrica de la zona occidental (ELEPCO), el Cantón La Mana

(EMELGUR), información que es de gran utilidad en las actividades dinámicas a

desarrollar.


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Dado el vertiginoso crecimiento que mantiene el sistema en estudio, es

necesario realizar una verificación de las condiciones de funcionamiento del

mismo a fin de establecer las mejoras alternativas de servicio eléctrico de la zona

para condiciones de operación actual y para los próximos años.

Se conoce que la zona del Cantón La Mana concesión EMELGUR tiene un

gran crecimiento agrícola , industrial y turístico, lo que representa un incremento

poblacional que ha generado una expansión de su zona urbana en forma

desordenada con un crecimiento de su demanda sin ninguna proyección y

planificación debido a la presencia de locales comerciales, residenciales,

hosterías y desarrollo ornamental del Cantón, también existen zonas periféricas

muy alejadas de la urbe que se sirven de energía eléctrica con alimentadoresmonofásicos muy extensos, y otros sectores especiales de la urbe que requieren

el servicio eléctrico, por ello es imperiosa la necesidad de realizar un estudio para

tener fundamentos técnicos para una mejor planificación si se da una posible

inclusión de este cantón al sistema de distribución occidental (ELEPCO).

ELEPCO presenta abonados en los alrededores del Cantón La Mana, se

considera que sus habitantes presentan costumbres y culturas muy parecidas lo

que puede ayudar a realizar el presente estudio, ya que la información fue muy

restringida por parte de la empresa eléctrica EMELGUR.

Los usuarios del Cantón La Mana que pertenecen a ELEPCO están

ubicados en la zona occidental de la provincia de Cotopaxi muy alejada de la

capital provincial (Latacunga) donde se encuentra concentrada toda la parte

operativa del sistema de la Empresa Eléctrica Provincial Cotopaxi lo que no

permite tener un mejor conocimiento actual del comportamiento y las condicionesde operación de sus abonados en esta zona, en los últimos años no se a

realizado un estudio de esta calidad.


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CAPITULO 2

ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DEL SISTEMA

DE DISTRIBUCIÓN DEL CANTÓN LA MANA (ELEPCO)

2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE ELEPCO S.A2.2 ANÁLISIS HISTÓRICO DE LAS ESTADÍSTICAS DE ELEPCO S. A

2.3 DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

2.4 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

2.5 MODELACIÓN Y SIMULACION DEL SISTEMA DE

DISTRIBUCIÓN

2.6 ESTUDIO DE FLUJOS DE POTENCIA2.7 ESTUDIO DE PÉRDIDAS

2.8 ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS

2.9 CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO


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ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DEL SISTEMA

DE DISTRIBUCIÓN DEL CANTÓN LA MANA (ELEPCO)

Puesto que una parte del área de estudio (Cantón La Mana) esta

suministrada de servicio eléctrico por EMELGUR es importante a más de describir

el sistema eléctrico de ELEPCO hacer una breve descripción del sistema de

EMELGUR para poder tener mejores criterios de análisis del sistema en estudio.

La otra parte del estudio corresponde a todo la parte del sistema dedistribución occidental a 13.8 Kv concesión de ELEPCO S.A.

2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE ELEPCO

Si se asigne la concesión del Cantón La Mana a la empresa eléctrica

ELEPCO de ser este el caso, significa que la empresa tendrá un alimentador que

se suma a su sistema de distribución occidental, el cual estaría previsto conectara la S/E La Mana que se encuentra planificada por la Empresa Eléctrica.

2.1.1 ÁREA DE CONCESIÓN

La Empresa Eléctrica Provincial Cotopaxi ELEPCO S.A. tiene por objeto la

prestación del servicio público de electricidad en su área de concesión que

corresponde a toda la Provincia de Cotopaxi la cual es 5556 km2.

Debido a que las Instituciones que le antecedieron fueron los Servicios

Eléctricos Municipales y luego el Sistema Eléctrico Latacunga su sistema eléctrico

era muy limitada y sus redes estaban alejadas del cantón La Maná motivó que la

Empresa Eléctrica EMELGUR integre a esta zona dentro de su área de

concesión, incluyendo varios de sus recintos adyacentes tales como Chipe-

Hamburgo, El Toquillal, Tres Coronas, Manguila y San Pablo.


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Razones parecidas generaron que la Empresa Eléctrica Ambato brindara

servicio en el extremo sur de la Provincia en el sector de Cunchibamba y La

Empresa Eléctrica Quito en el extremo norte.

Las Parroquias de Palo Quemado y Las Pampas pertenecientes al Cantón

Sigchos ubicadas en los confines Nor-Occidentales de Cotopaxi fueron

electrificadas por la Empresa Santo Domingo de los Colorados.

Desde el año de 1978 paralelamente a la remodelación de redes se inicia la

expansión del sistema y es así que en forma planificada y paulatina fue

extendiendo sus redes eléctricas y actualmente ha rodeado las redes de lasempresas eléctricas adyacentes impidiendo su avance.

Figura 1: Área de concesión de ELEPCO S.A.

2.1.2 FUENTES DE SUMINISTRO

El sistema eléctrico de ELEPCO S.A. cuenta con dos fuentes de suministro

de energía: la generación local y los nodos del S.N.I. desde las subestación


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Ambato a 69 kV. y desde la subestación Mulaló a 138 kV. Estos nodos son los de

mayor aporte de la energía consumida.

2.1.2.1 Generación Local

Se conforma de cinco Centrales Hidroeléctricas: Illuchi 1 y 2 ubicadas en el

Cantón Latacunga, El Estado, Angamarca, estas dos Centrales pertenecen al

Cantón Pujilí y Catazacón ubicado en el Cantón Pangua.

La capacidad instalada disponible de las cinco centrales para la generación

de energía eléctrica es de 15.2 MVA. Se debe indicar que la Central Angamarca

opera su sistema de manera aislada con respecto al sistema eléctrico de

ELEPCO S.A.

En el siguiente cuadro se muestran las características de las centrales de

generación de ELEPCO S.A.

CENTRAL ILLUCHI 1 ILLUCHI 2 EL ESTADO CATAZACON ANGAMARCA

GENERACION HIDRAULICA HIDRAULICA HIDRAULICA HIDRAULICA HIDRAULICA

CAPACIDAD (kVA) 5244 6500 2125 1000 375

VOLTAJE (V) 2400 2400 4160 440 4160

FRECUENCIA (HZ) 60 60 60 60 60

FP 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

No. GRUPO 4 4 2 2 2

Año ent. Servicio 1951 1979 1986 1991 1994

Observaciones Inter. alsistemaInter. alsistema

Inter. Alsistema

Inter. alsistema Aislado sist.

Tabla 2.1: Características de las centrales de generación de ELEPCO S.A.

2.1.2.2 Nodos Del Sistema Nacional Interconectado (S.N.I)

El sistema de ELEPCO S.A. se enlaza al S.N.I a través de dos nodossituados el uno en la subestación Mulaló y el otro en la subestación Ambato,

siendo el nodo de mayor importancia el primero por estar situado cerca al centro

de carga y con flujo de potencia que significa el 62.7 % de la energía eléctrica

disponible. Esta subestación está conectada a la línea de transmisión Pucará-

Santa Rosa a un nivel de voltaje de 138 kV. y cuenta con un transformador 50/63


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MVA, que reduce el voltaje de los 138 kV. a 69 kV., el mismo que dispone de

regulación automática bajo carga.

Mientras tanto que el nodo dos normalmente abastece de energíaúnicamente al Cantón Salcedo y a la fábrica de cementos ROCACEM. La

subestación Ambato se encuentra interconectada con la línea de transmisión

Pisayambo – Totoras a 138 kV. del S.N.I y cuenta con un transformador de 33/44

MVA, el mismo que reduce el voltaje de 138 kV. a 69 kV. Este no dispone de

regulación automática bajo carga

2.1.3 SISTEMA DE SUB-TRANSMISIÓN DE ELEPCO

El sistema de sub-transmisión tiene varios niveles de voltaje que van desdelos 13.8 kV hasta los 69 kV, con distancias relativamente cortas. Estos valores se

indican en el cuadro No. 2.

TRAMO VOLTAJE (KV) CONDUCTOR TIPO LONGITUD (Km)

S/E Ambato - S/E Salcedo 69 300 MCM ACSR 28

S/E Salcedo – Derv San Juan 69 300 MCM ACSR 5.79

Derv. San Juan – S/E ROCACEM 69 300 MCM ACSR 0.8

Der. San Juan – S/E SNI. Rafael 69 300 MCM ACSR 1.21

S/E Sn Rafael – S/E El Calvario 13.8 3/0 AWG ACSR 2

S/E Sn Rafael – S/E El Estado 13.8 3/0 AWG ACSR 60

El Estado – Catazacón 13.8 3/0 AWG ACSR 21.2

Illuchi 1 – S/E El Calvario 22 2 AWG Cu 9

Illuchi 2 – S/E El Calvario 13.8 477 MCM ACSR 7.65

S/E Sn. Rafael – Deriv Laygua 69 266.8 MCM ACSR 9

Deriv. Laygua - S/E la Cocha 69 266.8 MCM ACSR 6

Deriv. Laygua – S/E Mulaló 69 266.8 MCM ACSR 9

S/E Mulaló – S/E Lasso 69 266.8 MCM ACSR 6.5

S/E Lasso – S/E Sigchos 69 266.8 MCM ACSR 33.6

Tabla 2.2: Características del sistema de subtransmisión ELEPCO S.A


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2.1.4 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

PRIMARIO DE ELEPCO

El sistema de distribución primario cuenta en la actualidad con dos niveles

de voltaje 6.3. kV. y 13.8 kV siendo todos sus alimentadores de tipo radial.

En la actualidad el sistema de 6.3. kV se tiene únicamente en la subestación

El Calvario con su salida No. 1, el resto de alimentadores ya han sido cambiados

a 13.8 kV, actualmente se está construyendo un alimentador para cambiar

completamente el sistema de 6.3 kV. a 13.8 kV., con lo que desparecería

definitivamente éste nivel de voltaje.

A continuación se realiza una descripción de cada una de las sietesubestaciones de ELEPCO S.A.

2.1.4.1 Subestación Salcedo

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 10 MVA y presenta

cuatro alimentadores a un nivel de voltaje de 13.8 kV.

• Alimentador Norte Oriente de Salcedo

• Alimentador Centro de Salcedo

• Alimentador Sur• Alimentador Occidente de Salcedo

2.1.4.2 Subestación San Rafael

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 10/13 MVA. Tiene tres

salidas con un nivel de voltaje de 13.8 kV.

• Alimentador # 0201 Brigada Patria – Once de Noviembre.

• Alimentador # 0202 Niágara – Pujilí.

• Interconexión con La Central el Estado.

2.1.4.3 Subestación el Calvario

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 3x1.75 MVA y 1x 4/5.2

MVA, tiene tres salidas con un nivel de voltaje de 13.8 kV. A excepción de la

salida uno que tiene un nivel de voltaje de 6.3 kV.


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• Alimentador Avenida Sur y Centro Sur 6.3 Kv

• Alimentador norte La Estación 13.8 Kv

• Alimentador # 0101 Oriental 13.8 Kv

•

Alimentador # 0102 Industrial Sur 13.8 Kv• Alimentador Central Illuchi Uno 2.4 Kv

• Alimentador de Llegada 22 Kv

• Alimentador # 0103 líneas subterráneas 13.8 Kv

2.1.4.4 Subestación La Cocha

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 10/12.5 MVA, tiene cinco

salidas con un nivel de voltaje de 13.8 kV. A excepción de la salida dos que se

encuentra desconectada en la actualidad.• Alimentador # 0601 Yugsiloma Colatoa

• Alimentador # 0602 Isimbo 2

• Alimentador de Interconexión con la S/E El Calvario a 13.8 Kv

• Alimentador # 0604 Base Aérea Cotopaxi

2.1.4.5 Subestación Mulaló

Tiene una capacidad instalada de 10/12.5 MVA con cinco alimentadores de

distribución a 13.8 kV. De los cuales el alimentador No. 3 no esta habilitado.• Alimentador # 0401 Industria Lasso Mulalo

• Alimentador # 0402 Tanicuchi.

• Alimentador # 0403 Saquisilí – Guaytacama

• Alimentador # 0404 Oriente Subestacion Joseguango Bajo

• Alimentador # 0405 Fca. Aceropaxi.

2.1.4.6 Subestación Lasso

Esta subestación tiene dos transformadores de 10/12.5 MVA (T1) y 20 MVA

(T2), de los cuales se derivan tres salidas a 13.8 kV. de cada uno.

• Alimentador Transf. 10/12 MVA. # 0502, 5218-12 San Agustín de Callo.

• Alimentador Transf. 10/12 MVA. # 0504, 5218-14 Pastocalle Toacazo

• Alimentador Transf. 10/12 MVA. # 0505, 5218-125 Textiles Rio Blanco

• Alimentador Transf. 20 MVA. # 0504*, 5218-124 Norte – Centro Lasso


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• Alimentador Transf. 20 MVA. # 0505, 52L8-L25 ACOSA

• Alimentador Transf. 20 MVA. # 0506, Familia SANCELA

2.1.4.7

Subestación Sigchos

La subestación Sigchos es la más reciente incorporada al Sistema Eléctrico

Cotopaxi, con una capacidad instalada de 5 MVA.

Esta subestación posee un solo alimentador que abastece a todo el cantón

Sigchos

2.1.5 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE EMELGUR S.A

2.1.5.1 Área de Concesión

El área de servicio de EMELGUR cubre las poblaciones que pertenecen a 4

provincias, conforme se detalla a continuación:

En la Provincia de GUAYAS; 14 cantones: Duran, Samborondón, Salitre,

Daule, Lomas de Sargentillo, Pedro Carbo, Santa Lucia, Palestina, Colimes,

Balzar, El Empalme, Isidro Ayora, Nobol, y la parroquia Puna del Cantón

Guayaquil.

En la provincia de Los Ríos, los cantones: Quevedo, Buena Fe, Valencia,

Mocache y parte de Baba, Vinces, Palenque y Ventanas; en la Provincia del

Cotopaxi, parte de los cantones La Mana y Pangua; en la Provincia de Manabí, el

suororiente del cantón Pichincha.

El area total de servicio cubre 10.511 Km 2 de los cuales el 75% pertenecen

a la provincia del Guayas, el 24% a la provincia de Los Ríos y el 1% a otrasprovincias. Dicha Superficie tiene una población estimada de 1’007.015 habitantes

y presenta una densidad poblacional de 95,8 habitantes/Km2.


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2.1.5.2 Nodos de Alimentación

EMELGUR tiene cuatro puntos de alimentación del Sistema Nacional

Interconectado (S.N.I.), a través de las Subestaciones de TRANSELECTRIC: Dos

Cerritos, Quevedo, Milagro y Pascuales.

Sin embargo, debido a un daño en el transformador OHIO de 138/69 KV de

la Subestación Pascuales de TRANSELECTRIC, a pedido de la Empresa

Nacional de transmisión a partir del 1º de marzo del 2005, la Transmisión Daule

fue transferida de Pascuales a la Trasmisión LT1 de la Subestación Dos cerritos

de EMELGUR, hasta la adquisición, instalación y puesta en operación por parte

de TRANSELECTRIC del transformador averiado, Esta información se indica en

el siguiente cuadro:

S/E TRANSELECTRIC TRANSMISIÓN COBERTURA

Dos Cerritos

LT1: Puntilla La Aurora, Puntilla

LT2: Samborondón Samborondón

LT3: El Recreo 1 Durán

LT4: El Recreo 2 Durán

Pascuales

Daule

Daule, Pedro Carbo

Palestina, Balzar, Salitre

Lomas Sargentillo, Isidro Ayora

La Toma Interagua

CEDEGE Cliente regulado a 13.8 Kv

Quevedo

Quevedo NorteQuevedo, Buena Fe,

Valencia, La Mana

Quevedo SurQuevedo, El Empalme

Mocache, Pichincha, Daule Peripa

Milagro Montero

Grandes Consumidores:

Expalsa, Plastigama

Promariscos, Pronaca

Duran

Tabla 2.3: Característica de los puntos de alimentación a EMELGUR

2.1.5.3 Descripción del Sistema Actual

El 13 de diciembre del 2005, EMELGUR contó con 369.5 Km. de líneas de

Subtransmisión, 195/224 MVA repartidos en 19 Subestaciones de distribución,

2.880 km de líneas de distribución 1734.8 Km. de redes de bajo voltaje. El

sistema de generación aislado en la Isla Puna consiste en Plantas termoeléctricas


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a diesel con dos maquinas marca CUMMINS de 560 KW y una maquina marca

Caterpillar de 350 KW, que entraron en operación el 18 de agosto de 1998 y

octubre de 1999 respectivamente, para sustituir a los viejos generadores y operar

en forma alternada en Puná Nueva así como otra planta Termoeléctrica a diesel

con una máquina marca KHOLER de 100 KW en Campo Alegre. La descripción

del sistema se encuentra más resumida en el siguiente cuadro:

DESCRIPCIÓNSISTEMA TOTAL

DURAN DAULE QUEVEDO 2005

LINEAS ELECTRICAS (KM)

DISTRIBUCIÓN 346.8 1293.9 1239.3 2880

SUBTRANSMISIÓN 119.7 139.1 89.6 348.4

S/E DISTRIBUCIÓN

MVA. 84/110 44.50/52.25 66,50/82 195/224.25

No. 6 7 6 19

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN

MVA 156.6 80.8 91.7 329.1

No. 4799 6010 5575 16384

NUMERO DE CLIENTES 51057 55991 69140 176188

POBLACIONES ELECTRIFICADAS 100 641 469 1210

DEMANDA MAXIMA COINCIDENTE (KW) 63644 41278 48696 153618

Tabla 2.4: Descripción del Sistema Eléctrico de EMELGUR

A continuación se realiza una breve descripción del sistema de sub.-

transmisión de la Empresa Eléctrica EMELGUR, anexo AUTOCAD 1 (Diagrama

Unifilar)

2.1.5.3.1 Subestación Balzar

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 5/ 6.25 MVA, posición de

tap 1 y presenta dos alimentadores con una carga de 3.54 + j 0.57 MVA.

2.1.5.3.2 Subestación Palestina

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 10 / 12.5 MVA, posición

de tap 4 y presenta tres alimentadores con una carga de 4 + j 1.57 MVA.

2.1.5.3.3 Subestación América

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 5 / 6.25 MVA, posición de

tap 4 y presenta cuatro alimentadores con una carga de 0.17 + j 0.05 MVA.


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2.1.5.3.4 Subestación Daule

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 12 / 16 MVA, posición de

tap 4 y presenta tres alimentadores con una carga de 9.8 + j 3.32 MVA.

2.1.5.3.5 Subestación Juan Bautista Aguirre



2.1.5.3.6 Subestación Pedro Carbo



2.1.5.3.7 Subestación La Toma

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 2.5 MVA, posición de tap

4 y presenta un alimentador con una carga de 1.6 + j 0.63 MVA.

2.1.5.3.8 Subestación Samborondon



2.1.5.3.9 Subestación Tennis Club

Esta subestación tiene dos transformadores, con una capacidad instalada de

10 / 12.5 MVA cada uno, posición de tap 4 para los dos transformadores, presenta

dos alimentadores el primero con una carga de 8.10 + j 2.66 MVA y el otro cuatro

alimentadores con una carga de 6.50 + j 2.13 MVA.

2.1.5.3.10 Subestación Duran NorteEsta subestación tiene una capacidad instalada de 12 / 16 MVA, posición de

tap 4 y presenta cuatro alimentadores con una carga de 10.25 + j 3.37 MVA.


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2.1.5.3.11 Subestación El Recreo

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 12 / 16 MVA, posición de

tap 4 y presenta cinco alimentadores con una carga de 9.91 + j 2.31 MVA.

Las Subestaciones descritas anteriormente se encuentran conectadas a la

Subestación Pascuales 230 Kv que pertenece al SNI.

2.1.5.3.12 Subestación Duran Sur


12 / 16 MVA cada uno, posición de tap 5 para los dos transformadores, presenta

dos alimentadores el primero con una carga de 3.45 + j 1.25 MVA y el otro cuatro

alimentadores con una carga de 8.30 + j 2.41 MVA.

Esta subestación se encuentra conectada a la Subestación Milagro 230 KV

conjuntamente con algunas Subestaciones privadas dentro de la zona de

concesión como:

• S/E PLASTIEMPAQUES 1 con carga 1.22 +j 0.4 MVA

• S/E PLASTIEMPAQUES 2 con carga 1.7 + J 0.56 MVA

• S/E PROCARSA, S/E EXPALSA con carga 2.90 + J 0.9 MVA• S/E PRONACA con carga 0.67 + J 0.1 MVA

2.1.5.3.13 Subestación Quevedo Sur


10 / 12.5 MVA cada uno, posición de tap 3 para los dos transformadores, presenta

dos alimentadores cada transformador, el primero con una carga de 11.04 + j 1.42

MVA y el otro con una carga de 4.94 + j 1.56 MVA.

2.1.5.3.14 Subestación El Emplame


de tap 4 y presenta cuarto alimentadores con una carga de 9.87 + j 2.08 MVA.


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2.1.5.3.15 Subestación Daule Peripa

Esta subestación tiene una capacidad instalada de 2.5 MVA, posición de tap

4 y presenta un alimentador con una carga de 0.80 + j 0.26 MVA.

2.1.5.3.16 Subestación Quevedo Norte


de tap 3 y presenta cinco alimentadores con una carga de 9.87 + j 2.08 MVA.

2.1.5.3.17 Subestación Buena Fe


5 MVA cada uno, posición de tap 4 para los dos transformadores, presenta unalimentador cada transformador, el primero con una carga de 3.03+ j 1.36 MVA y

el otro con una carga de 2.02 + j 0.32 MVA.

2.1.5.3.18 Subestación Valencia


de tap 4 y presenta dos alimentadores con una carga de 5.25 + j 2.2 MVA.

• Alimentador Valencia

• Alimentador La Mana

2.2 ANÁLISIS HISTÓRICO DE LAS ESTADÍSTICAS EN

ELEPCO S.A

En la empresa eléctrica ELEPCO S.A no se ha llevado a cabo un estudio

que determine con exactitud los flujos de potencia y las pérdidas que provoca la

transmisión de energía eléctrica a través de una línea de 13.8 Kv hasta la zonaoccidental de la provincia, específicamente a la zona de La Mana o Zona

Occidental en donde se hallan ubicadas Centrales de Generación que inyectan al

sistema potencia activa y reactiva para poder cubrir la demanda de la zona

occidental.


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Tampoco se ha podido realizar un debido análisis de cortocircuitos en el

sistema eléctrico correspondiente a esta zona y por eso la importancia de realizar

un estudio detallado.

Desde años anteriores la concesión de la empresa ELEPCO S.A cubre solo

los alrededores del cantón La Mana, en la actualidad existe el proyecto de incluir

dentro de su zona de concesión todo este cantón y por tal razón se ve necesario

determinar la nueva carga que se añadiría al sistema eléctrico existente en esa

zona y observar cuales seria sus beneficios y consecuencias.

Desde años anteriores la S/E San Rafael ubicada en la ciudad de Latacunga

constituye como el suministro de toda la potencia y energía que la zona occidental

requiere, complementada con los aportes de cada una de las centrales

hidroeléctricas que se encuentran ubicadas en esa zona.

A continuación se presenta una tabla de las lecturas de potencia de los 3

alimentadores de la S/E San Rafael en cada uno de los meses desde el año 2007

a partir del mes de julio, teniendo en cuenta que de los tres alimentadores el de

mayor importancia para este estudio es el No. 0203 que corresponde alalimentador que suministra de servicio eléctrico a toda la zona occidental.

DEMANDAS MAXIMAS

S/E SAN RAFAEL- ESTADISTICAS 2007

MES JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

ALIMENTADOR MW MW MW MW MW MW

0201 3,55 3,6 3,6 3 3,8 3,77

0202 4,37 4,4 4,6 4,8 5,2 4,7

0203 1,6 1,6 1,46 1,4 1,64 1,65

DEMANDAS MAXIMAS

S/E SAN RAFAEL- ESTADISTICAS 2008

ALIMENTADOR ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO

MW MW MW MW MW MW MW

0201 3,36 3,6 3,5 3,3 3,5 4 3,5

0202 4,84 4,6 4,1 4,5 4,8 4,2 4,6

0203 1,61 1,43 1,6 1,64 1,81 1,6 1,6


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El comportamiento detallado de cada uno de los alimentadores en

condiciones de demanda mínima – máxima que pertenecen a la S/E San Rafael

se presentan en el ANEXO 1, además se presenta el comportamiento de esta

Sub-Estación en comparación con las otras Sub-Estaciones.

Figura 2: Comportamiento estadístico alimentador # 203.

2.3 DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

El área de estudio comprende la parte de distribución que interconecta las

Centrales Hidroeléctricas de la Zona Occidental y el Sistema Eléctrico de la zona

Central de La Provincia de Cotopaxi cuya área esta bajo concesión de ELEPCO

S. A. y otra parte corresponde al sistema eléctrico de distribución del Cantón La

Mana cuya concesión se encuentra a cargo de EMELGUR S. A.

Con fines de estudio se establece como Área de Estudio 1 (ELEPCO) ycomo Área de Estudio 2 (EMELGUR)

A continuación se detalla cada una de las áreas de estudio:


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2.3.1 AREA DE ESTUDIO 1: SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE LA

ZONA OCCIDENTAL CONCESIÓN DE ELEPCO S. A.

Esta área de estudio corresponde un análisis del sistema empezando desde

la salida del alimentador trifásico a 13.8 Kv de la Sub-Estación San Rafaelubicada en la ciudad de Latacunga que se interconecta con la Central el Estado,

está Sub-Estación posee dos alimentadores adicionales que no son objeto de

estudio pero se considera sus cargas de potencia para el análisis en los diferentes

casos, dichos alimentadores son: Alimentador # 0201 Brigada Pátria - Once de

Noviembre y Alimentador # 0202 Niágara – Pujilí.

La Red Eléctrica San Rafael – El Estado une la Sub-Estación de Latacunga

y la Central Hidroeléctrica El Estado ubicada en el sector El Guango – Cantón LaMana con conductor tipo ACSR y calibre 3/0 con una longitud de Red de 60 Km, a

lo largo de esta línea se consideran 3 sectores con alta concentración de carga:

sector de Zumbahua, Sector de Pílalo y el sector de La Esperanza.

De la Central el Estado se despliega una Red Eléctrica trifásica a 13.8 Kv

con conductor tipo ACSR y calibre 3/0 hasta la Central Hidroeléctrica Quinsaloma

ubicada en el sector de Catazacon – Cantón Pangua con una longitud de red de

21.2 Km, a lo largo de esta línea se consideran cuatro sectores con alta

concentración de carga: Sector de Guasaganda, sector de Pacayacu, la Fábrica

de Fideos Oriental, y el sector correspondiente a los alrededores del Cantón La

Mana cuya concesión se encuentra a cargo de ELEPCO S. A.

Por último se tiene un despliegue de Red Eléctrica Trifásica a 13.8 Kv con

conductor tipo ACSR y calibre 3/0 desde la Central Quinsaloma hasta La Central

Hidroeléctrica Angamarca ubicada en el sector el Shuyo – Cantón Pujili con unalongitud de Red de 20 Km, a lo largo de la línea se consideran tres sectores con

alta concentración de carga: sector de Moraspungo, sector El Corazón y sector

Angamarca.

Para el análisis y simulación del sistema eléctrico descrito anteriormente se

consideran todos los sectores con alta concentración de carga.


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2.3.2 ÁREA DE ESTUDIO 2: SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DEL

CANTÓN LA MANA CONCESIÓN DE EMELGUR S. A.

Esta área de estudio corresponde al análisis de todo el sistema de

distribución del Cantón La Mana que pertenece a la provincia de Cotopaxi, cuyaconcesión está a cargo de EMELGUR, es por ello que la Empresa Eléctrica

ELEPCO S. A. requiere un estudio detallado de todo este sistema puesto que este

cantón probablemente pasaría a su área de concesión de ser el caso.

El nivel de voltaje con el cual opera este sistema eléctrico de distribución es

13.8 Kv, siendo un alimentador trifásico llamado La Mana que parte de La Sub-

Estación Valencia el que suministra servicio eléctrico a todo este Cantón.

Este Alimentador trifásico se despliega a lo largo de la vía La Mana –

Quevedo llegando hasta la Av. 19 de Mayo que es la avenida principal del Cantón

La Mana , el alimentador primario a 13.8 Kv termina al finalizar esta avenida, en

donde ya empieza la zona de concesión de ELEPCO S. A. (Anexo Auto CAD 2)

Todo el sistema de distribución constituye en una red radial con una única

troncal trifásica de la cual se desprenden solo derivaciones monofásicas que seextienden con grandes distancias hasta las zonas rurales de este Cantón, es por

ello que existen acometidas solo monofásicas en su totalidad, existen pocas

derivaciones trifásicas de una mínima extensión de red.

Es importante aclarar que solo se podrá considerar como área de estudio la

parte del alimentador que esté dentro de los limites provinciales entre la provincia

de Los Ríos y Cotopaxi, se considera un seccionamiento del alimentador en los

límites provinciales.

2.4 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN

La información correspondiente a la parte de la interconexión de las

centrales occidentales con la S/E San Rafael y sus diferentes tipos de


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concentración de cargas que existe en su sistema eléctrico fue proporcionada por

ELEPCO S. A., los datos de potencia de las cargas fueron obtenidos con la

debida coordinación con la Empresa ELEPCO S.A. y su posterior medición con

los respectivos equipos.

Por otro lado la obtención de información del sistema de distribución del

cantón La Mana que pertenece al área de estudio 2 fue escasa ya que esta bajo

la concesión de otra Empresa Eléctrica. Es importante establecer que para

realizar el estudio de esta zona se partió de información escasa.

2.4.1 INFORMACIÓN PARA EL AREA DE ESTUDIO 1

Esta área de estudio corresponde a la identificación de cada uno de los

elementos que forman parte del sistema de distribución en estudio: S/E

Estaciones, líneas de distribución, centrales de generación y las concentraciones

de cargas, es importante la recopilación de información de cada uno de los

parámetros de cada elemento para una mejor modelación del sistema.

2.4.1.1 Información de las Centrales Hidroeléctricas del Sector

Occidental

En el ANEXO 2 se presenta la información de cada uno de los elementos

que forman parte de las centrales de generación hidroeléctricas de El Estado,

Quinsaloma y Angamarca, las cuales son las únicas centrales de la zona

occidental.

2.4.1.2 Información de Transformadores de Potencia

A continuación se enumeran los transformadores de potencia de las S/E de

elevación ubicadas en cada una de las centrales que están dentro de la zona de

estudio.


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SUBESTACION EL ESTADO CATAZACON ANGAMARCA

Transformador No. 1 1 1

Grupo de Conexión Ynd11 Ynd11 Ynd11

Frecuencia 60 Hz 60 Hz 60 Hz

No. Fases 3 Ø 3 Ø 3 Ø

Factor de Potencia 0,8 0,8 0,8

Potencia Nominal (MVA) 2,5 1 0,315

VoltajeNominal

Alta (KV) 13,8 13,8 69

Baja (KV) 4,16 0,44 6,9

Tabla 2.5: Transformadores de Potencia

En el anexo 1 se presentan los datos de los transformadores de potencia

con sus respectivos parámetros y características eléctricas expuestas en la placa

de datos.

2.4.1.3 Información de las Líneas de Distribución

La interconexión entre las centrales se las realiza a un nivel de voltaje de

13,8 Kv mediante una red trifásica, debido al nivel de voltaje de operación se

consideran tan solo como líneas de Media Tensión siendo este voltaje con el que

funciona todo el sistema eléctrico desde su salida de La S/E San Rafael hasta la

Central Angamarca en donde finaliza este sistema de distribución tipo radial.

A continuación se detalla los tramos en los que se ha dividido el indicado

alimentador con fines de operación.

TRAMO VOLTAJE (Kv) CONDUCTOR TIPO LONGITUD (Km)

S/E Sn Rafael – S/E El Estado 13.8 3/0 AWG ACSR 60

El Estado – Catazacón 13.8 3/0 AWG ACSR 21.2

Catazacón – El Corazon 13.8 3/0 AWG ACSR 20

Tabla 2.6: Redes de Distribución en General

Para el estudio se ha establecido la modalidad de concentrar la carga en

nodos específicos del alimentador principal en base de los cuales se establecen

los siguientes tramos que se indican en la tabla 2.7 (ver anexo Auto CAD 4).


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TRAMO VOLTAJE (Kv) CONDUCTOR TIPO LONGITUD KM

S/E Sn Rafael – Zumbahua 13.8 3/0 AWG ACSR 40

Zumbahua – Pilalo 13.8 3/0 AWG ACSR 19.5

Pilalo – La Esperanza 13.8 3/0 AWG ACSR 8.7

La Esperanza – Central El Estado 13.8 3/0 AWG ACSR 3.4

Central El Estado – Guayacan 13.8 3/0 AWG ACSR 10

Guayacan – Guasaganda 13.8 3/0 AWG ACSR 10

Guasaganda - Pucayacu 13.8 3/0 AWG ACSR 10

Guayacan – Fabrica F Oriental 13.8 3/0 AWG ACSR 10

Fabrica de Fideos Oriental – La Mana 13.8 3/0 AWG ACSR 5

La Mana – Central Quinsaloma 13.8 3/0 AWG ACSR 20

Central Quinsaloma – Moraspungo 13.8 3/0 AWG ACSR 6.37

Moraspungo – El Corazón 13.8 3/0 AWG ACSR 21.42

El Corazon – Central Angamarca 13.8 3/0 AWG ACSR 10

Tabla 2.7: Redes de Distribución con tramos de los sectores de concentración de carga

2.4.1.4 Información de Los Sectores Alta Concentración de

Carga

La información de la demanda de potencia de cada uno de los sectores que

se consideran con alta concentración de carga se los obtiene mediante la

planificación de mediciones realizadas con un analizador de Media Tensión en

cada uno de las derivaciones de la Línea Principal que pertenecen a cada sector,

estas mediciones se las realiza en horas pico de 19:00 a 21:00 obteniéndose lademanda máxima en cada sector, lo cual posibilita obtener una mejor simulación y

análisis del sistema.

A continuación se enumera todos los nodos de concentración de carga:

1. Sector de Zumbahua

2. Sector de Pilalo

3. Sector de La Esperanza

4. Fabrica de Fideos Oriental

5. Sector de Guasaganda

6. Sector de Pucayacu


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7. Sector de los alrededores de La Mana concesión ELEPCO S. A.

8. Sector de Moraspungo

9. Sector de El Corazón

10. Sector de Angamarca

Todos estos sectores están dentro de la zona de concesión de la

Empresa Eléctrica ELEPCO S. A. y se dispone de toda la información para

realizar el análisis y simulación de esta parte del sistema.

2.4.2 INFORMACIÓN PARA EL AREA DE ESTUDIO 2

Esta área de estudio corresponde al Cantón La Mana (EMELGUR) para elcual se ha obtenido la longitud de líneas de media y baja tensión, cantidad de

postes, luminarias, transformadores de distribución, números de acometidas o

usuarios que el sistema posee, etc., siendo esta la información más necesaria

para obtener un mejor análisis, simulación e inventario del sistema de distribución

indicado; para lo cual se planificó georeferenciar el alimentador junto con la

recopilación de información antes indicada.

2.4.2.1 Levantamiento Georeferenciado del Sistema de

Distribución del Cantón La Mana

Antes de realizar el levantamiento Georeferenciado se realizaron recorridos

por los sectores donde abastece el alimentador La Mana que sale desde la S/E

Valencia con el objetivo de identificar las zonas con mayor densidad de carga.

El procedimiento empleado para el levantamiento de la red primaria (porcuanto no existían datos sobre este alimentador) y de los transformadores de

distribución se lo realizó de la siguiente manera:

• Ubicar la Subestación (características eléctricas).


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• Identificar la salida del alimentador en estudio

• Identificar las fases del alimentador A, B, C.

• Identificar el calibre del conductor del alimentador troncal y de sus

respectivas derivaciones.• Obtener la distancia entre nodos eléctricos con la ayuda de un navegador

satelital (GPS).

• Identificación del tipo de estructura empleada en los diferentes nodos del

alimentador.

• Identificar potencia y tipo de los transformadores existentes en dicho

alimentador.

Para la recopilación de la información tanto de las distancias entre nodoseléctricos, así como datos de calibres de conductores, tipos de estructura,

capacidad de cada transformador, tipo, y código de los mismos se utilizó un

formulario diseñado para dicho efecto. En dicho formulario se encuentran todos

los datos obtenidos del recorrido de campo, detallados en el ANEXO 3

Con la información del Sistema Georeferenciado se procedió a dibujar el

alimentador La Mana en el Programa Autocad para obtener una gráfica detallada

del todo el sistema de distribución, se puede observar el plano del alimentador LaMana en el Anexo Auto CAD 2

2.4.2.2 Descripción del Sistema de Distribución del Cantón La

Mana (EMELGUR)

Una vez realizada la recopilación de información del sistema de distribución

de esta zona de estudio mediante el levantamiento georeferenciado, la realización

de un inventario de materiales y equipos existentes en este alimentador se

obtuvieron los siguientes resultados:


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TIPO DE RED ELECTRICA CANTIDAD UNIDAD

Red de Media Tensión Trifásica 13.8 / 7.96 Kv 18.44 Km

Red Trifásica Mixta MT-BT 12.36 Km

Red Media Tensión Monofásica 13.8 / 7.96 Kv 59.23 Km

Red Monofásica Mixta MT-BT 42.15 Km

Red de Media Tensión Bifásica 13.8 / 7.96 Kv 0.327 Km

Red de Baja Tensión 120/240 v 34.68 Km

TOTAL DE RED MEDIA TENSIÓN TRIFÁSICA 30.8 Km

TOTAL DE RED MEDIA TENSIÓN MONOFÁSICA 101.38 Km

TOTAL DE RED MEDIA TENSIÓN BIFÁSICA 0.327 Km

TOTAL DE RED DE BAJA TENSIÓN 89.19 Km

Tabla 2.8: Líneas de MT y BT del sistema de distribución del cantón La mana.

POSTES APLICACIÓN CANTIDAD

POSTE 9m MEDIA TENSION 678

POSTE 11m BAJA TENSION 1598

TOTAL: 2276

Tabla No 2.9: Posteria de MT y BT del sistema de distribución del cantón La Mana

TRANSFORMADORES CANTIDAD POTENCIA (KVA)

5 KVA 29 145

10 KVA 55 550

15 KVA 29 435

25 KVA 75 1875

37.5 KVA 24 900

50 KVA 30 1500

TOTAL 242 5405

POTENCIA INSTALADA 5.405 MVA

Tabla 2.10: Transformadores de distribución instalados en el sis tema de distribución del Cantón La Mana

LUMINARIAS CANTIDAD POTENCIA (W)

Sodio 70 W 179 12530

Sodio 100W 478 47800

Sodio 250 W 35 8750Sodio 400 W 154 61600

Mercurio 125 W 90 11250

Mercurio 175 W 450 78750

TOTAL: 1386 220680

POTENCIA INSTALADA DE AP 220.68 KW

Tabla 2.11: Luminarias de alumbrado público instaladas en el sistema de distribución del Cantón La Mana


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2.4.2.3 Descripción del Sistema de Distribución de Los

Alrededores del Cantón La Mana (ELEPCO)

Para describir el sistema de distribución de los alrededores del Cantón La

Mana concesión de ELEPCO se procedió de la misma manera que el realizado

para el Alimentador La Mana (EMELGUR), por lo tanto se georeferenció el

sistema y se procedió a realizar el inventario de materiales, equipos y elementos,

obteniendo los siguientes resultados:

TIPO DE RED ELECTRICA CANTIDAD UNIDAD

Red de Media Tensión Trifásica 13.8 / 7.96 Kv 2.59 Km

Red Media Tensión Monofásica 13.8 / 7.96 Kv 3.72 Km

Red de Baja Tensión 120/240 v 6.72 Km

TOTAL DE REDES DE DISTRIBUCION 13.03 Km

Tabla 2.12: Líneas de MT y BT de los alrededores de La ManaConcesión ELEPCO S A.

POSTES APLICACIÓN CANTIDAD

POSTE 9m MEDIA TENSION 108

POSTE 11m BAJA TENSION 90

TOTAL: 198

Tabla 2.13: Postearía de MT y BT de los alrededores de La ManaConcesión ELEPCO S A.

TRANSFORMADORES CANTIDAD POTENCIA (KVA)

5 KVA 1 5

15 KVA 4 60

25 KVA 8 200

TOTAL 13 265

POTENCIA INSTALADA 0.265 MVA

Tabla 2.14: Transformadores de distribución instalados en los alrededores de la ManaConcesión ELEPCO S A.

LUMINARIAS CANTIDAD POTENCIA (W)

Sodio 70 W 140 9800

Sodio 400 W 1 400

TOTAL: 10200

POTENCIA INSTALADA DE AP 10.2 KW

Tabla 2.15: Alumbrado público instalado en los alrededores de La ManaConcesión ELEPCO S A.


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ACOMETIDAS MONOFASICAS CANTIDAD

Monofásica (2 hilos) 120 V 54

Bifásica (3 hilos) 240 V 1

TOTAL USUARIOS: 55

Tabla 2.16: Acometida de los alrededores de La Mana

Se puede observar el plano de los alrededores del sistema de distribución

del Cantón La Mana concesión ELEPCO en el Anexo Auto CAD 3, el inventario

detallado se encuentra en el ANEXO 4.

2.5 MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DEL SISTEMA PRIMARIO

En la actualidad existen varios paquetes de software que permiten simular

sistemas eléctricos entre ellos POWERWORLD, DIGSILEND, NEPLAN, SPARD,

etc., aprovechando los conocimientos adquiridos del programa NEPLAN para

realizar Planificación de Sistemas de Distribución en la materia del mismo

nombre, se ha escogido esta herramienta para el desarrollo del tema que nos

ocupa, puesto que es un programa muy amigable de información y planeamiento

de redes eléctricas.

2.5.1 BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA NEPLAN PARA

ANÁLISIS DE SISTEMAS DE REDES ELÉCTRICAS

2.5.1.1 Introducción

Dentro de sus bondades este programa permite insertar los elementos

gráficamente, ingresar los datos por el usuario o mediante librerías de acuerdo a

las características propias del sistema eléctrico a estudiar o simplemente libreríaspropias del programa, permite realizar los cálculos y presentar los resultados

gráficos y tabulados de fácil interpretación.

Los siguientes números indican las características principales de la ventana

de interfaz con el usuario:


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1. Barra de Título

2. Barra de Opciones de Menú

3. Barra de Herramientas

4. Área de trabajo con diagramas y tablas de datos

5. Administrador de Variantes

6. Ventana de Símbolos

7. Ventana de Mensajes

8. Barra de Estado

A continuación se presenta el grafico que contiene la ventana interfaz con

el usuario donde se indican los campos de aplicación:

Figura 3: Características de la Ventana de Interfaz con el Usuario

2.5.1.1.1 Barra de Herramientas: Todos los botones de comando

están equipados con ayudas textuales desplegables (burbuja), las cuales


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aparecen cuando el cursor se sostiene inmóvil por un momento sobre el botón sin

presionar ninguna tecla.

Muchos comandos que pueden ser ejecutados desde la barra de

herramientas, también se pueden encontrar en los menús respectivos. Otros,

principalmente los comandos gráficos, solo pueden ser ejecutados desde la barra

de herramientas.

2.5.1.1.2 Área de Trabajo: En el área de trabajo se pueden abrir

diferentes diagramas. El mismo diagrama puede ser utilizado para crear la red,

construir los sistemas de control o elaborar dibujos.

2.5.1.1.3 Administrador de variantes: El administrador de

variantes suministra una visión general de los proyectos y variantes, lo cual

significa que estos pueden ser eliminados, adicionados, activados o desactivados.

Desde el Administrador de Variantes, el usuario puede pasar hacia el

administrador de Diagramas, el cual administra diagramas abiertos con sus capas

graficas.

2.5.1.1.4 Ventana de Símbolos: la ventana de símbolos contiene

todos los símbolos de los elementos disponibles en el software. Aparte de los

símbolos estándares, para algunos elementos existen otros símbolos con

apariencia grafica diferentes, pero con exactamente las mismas características.

2.5.1.1.5 Ventana de mensajes: Es el Canal de comunicación con

el usuario. Esta ventana suministra información acerca de los procesos

ejecutados, mensajes de error e información adicional.

2.5.1.2 Conceptos Básicos de NEPLAN

Para entender el ambiente de NEPLAN, es esencial describir algunos

conceptos que se utilizan en el sistema.


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Figura 4: Diagrama Unifilar con Componentes de Red

Un sistema eléctrico de potencia está formado por nodos y elementos.

2.5.1.2.1 Nodos

Un nodo es un punto de conexión de dos elementos, o un lugar donde se

produce o se consume la energía eléctrica (generador, carga). Un nodo se

describe por medio de: Nombre, Voltaje Nominal en Kv, Zona y Área, Tipo de

Nodo, Descripción. No es necesario insertar un nodo entre todos los elementos.

Estos también pueden conectarse directamente mediante una unión. En este

caso, no se podrá conectar más de dos elementos en el mismo punto.

2.5.1.2.2 Elementos

Un elemento corresponde a un componente de red, por ejemplo una línea,

un transformador o una máquina eléctrica. Existen elementos activos y pasivos.

Un elemento se describe topológicamente por medio de un nodo inicial y un nodo

final. Para transformadores de tres devanados, es necesario indicar un tercer

nodo. Los elementos se describen eléctricamente por medio de:

• La corriente, voltaje y potencia nominales.

• Sus parámetros, tales como, pérdidas, reactancias, etc.

Estos parámetros de ingresan por medio de cajas de dialogo de entrada de

datos.


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Entre los elementos activos se encuentran las Maquinas Sincrónicas,

Equivalentes de Red, Maquinas Asíncronas y unidades generadoras. Un

equivalente de Red (o alimentador de red) representa una red frontera o red

vecina (Distribuidora).

Entre los elementos pasivos se encuentran las líneas, acoples, suiches,

reactores, transformadores de dos y tres devanados, elementos paralelos (shunts)

y cargas. Las cargas también se pueden ingresar directamente a lo largo de las

líneas, sin necesidad de entrar nodos (cargas de línea).

2.5.1.2.3 Dispositivos de Protección y (TC – TP)

Los equipos de protección (Relés de Sobrecorriente, Relés de Distancia,Interruptores) y los transformadores de corriente y voltaje están asociados a un

nodo y a un elemento de suicheo.

2.5.1.2.4 Crear un nuevo proyecto.

Después de iniciar el programa para crear un nuevo proyecto se debe

hacer clic en el menú “Archivo – Nuevo “e ingresar los datos solicitados y se

despliega la ventana de interfaz con el usuario.

2.5.1.2.5 Ingreso De Parámetros Para Una Red Eléctrica

En este paso, el usuario ingresara nodos y elementos para construir una

red eléctrica pequeña. La ventana de Símbolos le permitirá seleccionar de una

manera muy sencilla, el símbolo del elemento seleccionado.

Los parámetros necesarios se listan en las siguientes tablas, para una

mejor compresión se ingresan ejemplos de cada uno de los elementos:


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Elemento Datos necesarios

Equivalente de red Sk"max, Ik"max,R(1)/X(1)max,Z(0)/Z(1)max,Tipo FC,V ope

Líneas tipo, longitud, unidad, R(1), X(1), C(1), G(1),R(0), X(0), C(0), G(0),Imax,Imin

Nodos Tipo, Vn, Frecuencia, Vmin, Vmax, Irtrasformadores tipo, conexión, Sr, Vr1,Vr2, Zcc(1), R(1),Zcc(0), R(0), tap

Maquinas Sincrónicas Sr, Vr, pVr, fp, xd sat, xd` sat, xd" sat, x(2), x(0)

Cargas Tipo, P,Q, unidad

Maquinas Asimétricas Pr, Sr, Vr, Ir, fp

TABLA 2.17: Ingreso de Elementos Programa Neplan

Los elementos descritos anteriormente son los más utilizados en el diseño

de una red eléctrica, para dibujar un elemento desde la ventana de símbolos,

haga clic sobre el elemento deseado. Manteniendo presionado el botón delmouse, arrastre el símbolo hasta el diagrama y suéltelo, luego se ingresan los

datos para cada elemento que se indica en la tabla 2,17.

EJEMPLO DE INGRESO DE DATOS:

EQUIVALENTE DE RED

Nombre

Sk"max

Ik"max R(1)/X(1) z(0)/z(1) C1

Sk"min

Ik"min R(1)/X(1) z(0)/z(1) TIPO

Voper

Vwoper

Poper

Qoper

MVA KA max max µF MVA KA min min FC % Grados MW MvarNETZ 1500 3,936 0,1 1,667 0 1500 3,936 0 0 SL 100 0 0 0

LÍNEAS

Nombre Long. Numero Unidad R(1) x(1) c(1) G(1) R(0) x(0) c(0) IrminIr

maxFact.Red

Qmm2

km ohm/… ohm/… µF/… µS/… ohm/… ohm/… µF/… A A mm2

LEIT 1 1,16 1 ohm/km 0,103 0,403 0,009 0 0,15 1,4 0,005 0 90 1 0

CARGA

Nombre Tipo FC P Q Unidades residenciales Unidades

Carga 1 PQ 5 4 0 HV

MAQUINAS SINCRONICAS

NombreSr Vr pVr

cos phixd sat xd´sat sd``sat x(2) x(0)

Vfmax/VrIkk

MVA Kv % % % % % % KA

GEN1 45 8,5 0 0,85 160 0 20 20 20 2 0


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TRANSFORMADORES

Nombre Desde Hasta Grupo Unid Devanado Sr Vr1 Vr2 Zcc(1) R(1) Zcc(0) R(0)

Nodo Nodo vectorial Transf. Compens MVA Kv Kv % % % %

trafo 1 ocho doce YD5 0 0 60 65 16 10 0 10 0

MÁQUINAS ASINCRÓNICAS

NombreDesde Pr Sr Vr Ir Cos

phi Efic. Ia/Ir NumeroPares Conv. Cos

phi Ma/Mr Mk/MrRm Sr

nodo MW MVA Kv A Polos Drive Arranq ohm %

Motor 1 cinco 5 6,6488 5,2 0,738 0,8 0,94 5 1 1 1 0,3 0,9 2,2 0 2

NODOS

NombreTipo Vn Frecuencia Vmin Vmax Ir Ip

max

Nodo Kv Hz % % A KA

tres Barraje 65 50 0 0 0 0

Para interconectar los elementos con otros elementos o con nodos, use las

uniones. Presione el botón Unión, primero haga clic en un extremo del elemento y

luego haga clic en el nodo para finalizar la unión.

2.5.1.2.6 Probar La Red

Una vez creada la red con todos los datos de los nodos y de los elementos, se

deberá verificar si todos los elementos están conectados y así los datos fueron

encontrados correctamente. Por esta razón se deberá ejecutar un cálculo de Flujo

de carga de prueba por medio de la opción menú “Análisis – Flujo de Carga –

Calcular”. Se deberá poner atención a cualquier mensaje de error en la ventana

de mensajes, y corregir la red hasta que el cálculo de Flujo de Carga funcione

satisfactoriamente.

2.5.1.2.7 Guardar La Red

La red se debe guardar periódicamente para prevenir la perdida de datos.

Generalmente se hace presionando el icono Guardar o con “Archivo – Guardar”.


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2.5.1.3 Funcionalidad del Programa NEPLAN

En el programa NEPLAN se puede realizar una variedad de análisis al

sistema eléctrico que ingresemos al programa, siendo de gran utilidad para

realizar un estudio total del sistema a simular, se puede realizar los siguientes

análisis:

• Cálculo de Flujo de Carga

• Cálculo de Flujo de Carga con Perfiles de Carga

• Reconfiguración de Redes de Distribución

• Optimización de Redes de distribución

• Análisis de Contingencias• Flujo de Carga Optima

• Capacidad de Transferencia Neta

• Cálculos de Cortocircuitos

• Análisis de Armónicos

• Arranque de Motores

• Estabilidad de Voltaje

• Estabilidad de Pequeña Señal

• Análisis de Estabilidad Transitoria

• Confiabilidad

• Ubicación de Capacitores

• Análisis de Inversión

• Simpow(Tem/Estabilidad)

• Simpow(Análisis Lineal)

• Análisis de Busca de Falla

•

Dimensionamiento de Cables

El programa puede realizar todos los análisis enumerados anteriormente

siempre y cuando se ingresen todos los parámetros necesarios que el sistema

eléctrico requiere.


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2.5.1.4 Crear y usar Librerías

El Archivo de Librerías de NEPLAN *.neplib, puede contener diferentes

librerías de elementos, las cuales están organizadas por tipo de elemento. Por

otro lado, para cada tipo de elemento disponible en NEPLAN se puede crear una

librería. El Editor de Librerías puede administrar varios archivos de librerías de

NEPLAN.

2.5.1.4.5 Crear una nueva librería

Los siguientes pasos explican cómo crear una nueva librería de elementos:

•

Seleccione "Librerías" en el menú "Librerías". Aparece la Aplicación deLibrerías de NEPLAN.

• Seleccione "Archivo – Nuevo" para crear un nuevo Archivo de Librería.

• Entre el nombre del Archivo de Librería.

• Seleccione "Librería – Nueva Librería" para crear una librería nueva.

• Seleccione el tipo de elemento para el cual se debe crear una librería.

• Aparece una nueva librería en el árbol de librerías. Las librerías están

ordenadas por tipo de elemento.

• Cambie el nombre de la librería nueva y ábrala mediante un doble clic.

• Ingrese un nuevo Elemento de Librería (tipo) seleccionando "Elemento de

Librería – Nuevo".

• Aparece un nuevo elemento en la librería.

• Cambie el nombre del elemento de librería.

• Ingrese los datos del nuevo elemento de librería.

• Si lo desea, ingrese elementos adicionales de librería.

• Si lo desea, entre otras librerías.

• Cuando termine, cierre el Editor de Librerías con "Archivo-Cerrar".

Se puede importar y exportar datos a una Librería, además las librerías

pueden ser actualizadas.


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2.5.2 MODELACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

EXISTENTE

Los criterios a seguir para la modelación del sistema eléctrico consisten enel ingreso de cada uno de los parámetros para cada elemento que conforma dicho

sistema, siguiendo el proceso indicado en el numeral anterior (ejemplo: ingreso de

datos).

2.5.2.1 Equivalente de Red

Para modelar el Equivalente de Red se requiere un equivalente de todo el

sistema eléctrico de ELEPCO S.A. de la zona central y oriental de la provincia que

está bajo el área de concesión de la empresa, información que fue proporcionada

por la Empresa Distribuidora después de realizar una simulación en el Programa

POWERWORLD.

2.5.2.2 Generadores (Máquinas Sincrónicas)

Para modelar los puntos de aporte de generación del sistema eléctrico de la

zona occidental se ingresaron los datos de placa de cada uno de los parámetros

tanto de los generadores, transformadores, se consideraron sus condiciones

actuales de operación.

Se modelaron las siguientes centrales hidroeléctricas de generación: Central

el Estado de 2.13 MVA de potencia instalada, Central Quinsaloma de 1MVA de

potencia instalada, Central Angamarca con 0.38 MVA de potencia instalada.

2.5.2.3 Líneas

Para modelar las líneas de distribución a 13.8 KVA que interconectan lascentrales occidentales con la S/E San Rafael donde se considera el equivalente

de red, se considera el tipo y sección de conductor, numero de fases,

configuración geométrica de los conductores montadas en estructuras tipo pórtico.


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2.5.2.4 Cargas - Nodos

Para modelar cada una de las cargas a lo largo del sistema eléctrico se

consideran las zonas de mayor concentración de carga y se realizan medicionesen las mismas tomando valores de potencia activa, potencia reactiva y factor de

potencia en cada una de ellas, estos datos son ingresados en la modelación de

carga en el programa.

Tipo TipoDEMANDA MINIMA DEMANDA MAXIMA

P Q I P Q I

Nombre MW Mvar A MW Mvar A

1 alimentador #201 Carga 1,4 0,596 62 3,5 1,491 156

2 alimentador 202 Carga 1,84 0,784 81 4,6 1,96 205

3 ZUMBAHUA Carga 1,016 0,559 51 2,54 1,4 143

4 PILALO Carga 0,02 0,012 1 0,05 0,03 3

5 LA ESPERANZA Carga 0,016 0,008 1 0,04 0,02 2

6 GUASAGANDA Carga 0,06 0,026 3 0,15 0,064 7

7 PUCAYACU Carga 0,2 0,085 9 0,5 0,213 24

8 F ORIENTAL Carga 0,054 0,023 2 0,135 0,058 6

9 La Mana Alrededores Carga 0,005 0,002 0,22 0,013 0,006 1

10 MORASPUNGO Carga 0,06 0,026 3 0,15 0,064 7

11 El Corazón Carga 0,2 0,085 9 0,5 0,213 23

12 ANGAMARCA Carga 0,092 0,039 4 0,23 0,098 10

13 CATON LA MANA Carga 1,5 0,639 74 3 1,278 136

TABLA 2.18: CARGAS –DEMANDA MINIMA Y MAXIMA

En el Anexo Auto CAD 4 se puede observar el dibujo de todo el sistema

eléctrico de distribución del Área de estudio 1.

La modelación del alimentador primario a 13.8 Kv que abastece de servicioeléctrico al Cantón La Mana el cual pertenece a la empresa EMELGUR considera

los siguientes criterios: circuito principal, un punto de derivación del circuito,

cambio en el tipo y sección del conductor, cambio en el numero de fases, cambio

en la configuración geométrica de los conductores, la ubicación de un equipo


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(transformador, banco de capacitores, aparatos de protección, etc.), un punto

especial de importancia son los consumidores o cargas especiales.

2.5.3 SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓNA continuación se describirán cada uno de los casos de simulación aplicados

al sistema eléctrico tanto para el área de estudio 1 que corresponde al sistema de

distribución de la zona occidental bajo concesión de ELEPCO y para la zona de

estudio 2 que corresponde al sistema de distribución del cantón La Mana

concesión de EMELGUR.

2.5.3.1 Caso 1

Consiste en la simulación del sistema eléctrico de la zona occidental que

pertenece a ELEPCO en condiciones actuales de operación, cuya proceso de

modelación se realizo en el numeral 2.5.2, para ello se describe el siguiente

sistema: Un equivalente de red que toma como partida la S/E San Rafael en la

ciudad de Latacunga, se despliega una línea a 13.8 Kv hasta llegar a la Central el

Estado teniendo en esta trayectoria tres concentraciones de cargas Zumbahua,

Pilalo y la Esperanza, luego se extiende la línea hasta llegar a la Central

Quinsaloma en este tramo se encuentran cuatro concentraciones de carga:Fabrica de Fideos Oriental, Pucayacu, Guasaganda y un alimentador que

abastece los alrededores del Cantón La Mana, posteriormente se interconecta

con la Central Angamarca teniendo en esta extensión tres concentraciones de

carga: Moraspungo , El Corazón y Angamarca.

El sistema descrito anteriormente prácticamente presenta una configuración

radial con sus respectivas derivaciones de cargas concentradas y puntos de

aporte de generación al sistema, se consideran las condiciones actuales deoperación.

La simulación presenta sub-casos para condiciones de demanda máxima y

demanda mínima. En el Anexo AUTOCAD 5-1 se puede observar el sistema

eléctrico simulado para esta condición de operación.


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2.5.3.2 Caso 2

La simulación del caso 2 prácticamente es igual al caso uno, la diferencia

radica en que se considera como sistema aislado a la central Angamarca y surespectiva carga, para ello se realiza el seccionamiento de la Línea El Corazón –

Angamarca, todo el sistema aguas arriba se mantiene funcionando normalmente.

La simulación tiene sub-casos con condiciones de demanda mínima y

demanda máxima para cada una de las concentraciones de carga y

alimentadores de la S/E San Rafael.

En el Anexo AUTOCAD 5-2 se puede observar el sistema eléctrico simulado

para esta condición de operación.

2.5.3.3 Caso 3

Esta simulación considera todo el sistema eléctrico de la zona occidental

en condiciones de operación actuales tanto en demanda mínima y máxima, pero

en este caso de estudio se integra la carga del Cantón La Mana (concesión

EMELGUR), cuyos valores de potencia según su demanda se encuentran en la

tabla 2.18.

La incorporación de esta nueva carga se la realiza en el nodo La Mana,

donde además está ubicada la carga Alrededores De La Mana (Concesión

ELEPCO), por lo tanto en este nodo existirán dos cargas puntuales. En el Anexo

AUTOCAD 5-3 se puede observar el sistema eléctrico simulado para esta

condición de operación.

2.5.3.3 Caso 4

Este caso de simulación está relacionado directamente con el sistema

eléctrico de d

Planificacion del sistema de distribucion en la Mana

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