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Cálculo de Regulación y Selección de Conductor Óptimo para Una Red de Distribución
Cálculo de Regulación y Selección de Conductor Óptimo para Una Red de Distribución
Cálculo de Regulación y Selección de Conductor Óptimo para Una Red de Distribución
Presentado a:
Ing. Camilo Quintero
Asignatura:
Transmisin y distribucin
Presentado por:
Cristian David Rodrguez
Cristian Eduardo Moreano
Gustavo Andrs Cardona
Mateo Mancera
CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
RESUMEN EJECUTIVO
INTRODUCCIN
SUPUESTOS
METODOLOGA
INFORMACIN DE ENTRADA
RESULTADOS
1. RESUMEN EJECUTIVO
Los sistemas de distribucin actuales estn llegando al tiempo para el cul han sido
pronosticadas, lo que significa que en unos pocos aos, las redes de distribucin
encargadas del suministro energtico a los usuarios finales, no sern eficientes, y
es posible que incluso dejen de cumplir con las normativas legales que los rigen.
Por lo anterior, se hace necesario llevar a cabo un proceso de renovacin, y por
ende, es menester realizar una evaluacin para estas redes.
Existen diversos factores que intervienen en el diseo de sistemas de transmisin y
distribucin de energa elctrica, tales como carga, distancia, esfuerzos mecnicos,
regulacin en tensin, coeficientes trmicos, y dems. En el estudio que se llev a
cabo, se encontraron los valores de regulacin permitidos por la reglamentacin
actual, para un periodo de 20 aos, en unas rutas previamente definidas por el
proyecto que se encuentra funcionando en la actualidad y para las cargas mximas
requeridas por parte de los usuarios finales.
2. INTRODUCCIN
En este documento se representa el clculo de carga y prdidas en un sistema de
distribucin, cumpliendo con una regulacin mxima de 4% para sistemas de media
tensin, y 5% para sistemas de baja tensin, en una proyeccin del diseo a 20
aos, teniendo unas rutas previamente definidas por el proyecto anterior.
3. SUPUESTOS
1. Se asume que los coeficientes trmicos para las lneas de media y baja
tensin, no afectan considerablemente, lo que permite hacer un uso indistinto
de los conductores, sin importar la hora del da.
2. Las lneas son conductores uniformes y continuos.
3. Las cargas de alumbrado disminuyen su demanda hasta un punto en el que
son constantes (2 % por 5 aos).
4. Las cargas comerciales y residenciales aumentan su demanda con el paso
del tiempo (2%).
4. METODOLOGA
Para los clculos realizados a continuacin, se tomaron los mayores valores
registrados en la curva de carga para cada uno de los sistemas trabajados en el
proyecto.
Previamente se obtuvo diversos parmetros caractersticos para cada uno de los
sistemas, tales como:
Distancia entre nodos
Distancia entre transformador y usuario final
Capacidad mxima en cada transformador
Con los datos anteriores, se procede a calcular la regulacin siguiendo los pasos
detallados a continuacin:
Calcular las constantes K1 y K2 para cada conductor
Utilizar la demanda de carga nominal para conocer el flujo energtico en el
ao 0
Asumir cambios progresivos de demanda a travs del tiempo (para todos los
tipos de carga), hasta el ao de proyeccin
Calcular la regulacin en tensin para el caso ms crtico (ao proyectado)
Variar la capacidad de cada lnea hasta que las regulaciones cumplan con el
lmite establecido
Encontrar las prdidas debidas al conductor
Seleccionar un calibre que permita la reduccin de las prdidas en el sistema
Repetir el procedimiento anterior
Especificaciones de clculo:
5. INFORMACIN DE ENTRADA
Media tensin
El lugar de evaluacin corresponde a una parte del barrio La Soledad,
ubicado entre las carreras 30 y 19, y entre las calles 45 y 26, como es
mostrado en la figura 1.
comparacin con los dems circuitos, este es el que cuenta con mayor
momento elctrico. Tambin se observa la ubicacin de cada uno de
los transformadores encontrados en el lugar de evaluacin (se podr
observar detalladamente en plano de AutoCAD que se encuentra en
los archivos adjuntos).
El calibre usado en el ejercicio es 2 AWG.
Baja tensin
En este caso, slo se tiene un nodo por transformador, donde los
nicos parmetros que varan en cada caso son el nmero de clientes
activos, y las respectivas distancias para el trnsito energtico. En la
figura 1 se muestra tambin la posicin de cada uno de los
transformadores que se encuentran en el barrio, los cuales son objeto
de evaluacin.
El calibre utilizado en este caso, es 2 AWG para todos los circuitos.
Demanda de carga
0,025
Series1
0,02
0,015
0,01
0,005
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Ilustracin 3. Demanda energtica
Carga en el nodo 1
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 4. Carga en el nodo 1
Carga en el nodo 2
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 5. Carga en el nodo 2
Carga en el nodo 3
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 6. Carga en el nodo 3
Carga en el nodo 4
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 7. Carga en el nodo 4
Carga en el nodo 5
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 8. Carga en el nodo 5
Carga nodo 6
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Series1
Ilustracin 9. Carga en el nodo 6
Carga nodo 7
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 10. Carga en el nodo 7
Carga nodo 8
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 11. Carga en el nodo 8
Carga nodo 9
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 12. Carga en el nodo 9
Carga nodo 10
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 13. Carga en el nodo 10
Carga en el emisor
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
6. RESULTADOS
MEDIA TENSIN
Para el conductor utilizado inicialmente, se tienen los siguientes parmetros:
Tabla 1. Parmetros del conductor
Transformador
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Tipo de
carga
Residencial
Residencial
Residencial
Alumbrado
Residencial
Residencial
Comercial
Residencial
Alumbrado
Alumbrado
Residencial
Industrial
Comercial
Industrial
Residencial
Alumbrado
Alumbrado
Residencial
Ao 1
33391,451
20017,717
23510,571
38819,260
38550,321
40391,311
32289,599
33618,831
24464,525
29480,738
21365,981
57211,373
33680,411
46382,202
21174,801
26069,942
31196,588
22022,711
Ao 5
36143,980
21667,821
25448,598
36536,377
41728,107
43720,854
34951,301
36390,104
23495,729
28313,300
23127,225
61927,431
36456,760
50205,587
22920,286
25037,573
29961,204
23838,090
Ao 10
39905,875
23923,025
28097,308
36536,377
46071,202
48271,355
38589,060
40177,615
23495,729
28313,300
25534,326
68372,887
40251,209
55431,025
25305,848
25037,573
29961,204
26319,178
Ao 20
48645,039
29162,034
34250,462
37267,105
56160,538
58842,513
47039,849
48976,289
23965,644
28879,566
31126,200
83346,168
49065,999
67570,110
30847,687
25538,324
30560,428
32082,931
19
20
21
22
Residencial
Industrial
Residencial
Industrial
31924,787
39019,754
27715,319
30430,416
32563,283
39800,149
28269,625
31039,025
35247,545
43080,961
30599,951
33597,639
38916,137
47564,862
33784,819
37094,508
47438,554
57981,301
41183,506
45217,998
Disminuir la carga
62%
Resistencia del conductor(Ohm/m)
0,000354
Constante del conductor K1
2,31424E-07
Constate del conductor K2
2,5917E-07
Porcentaje de demanda por ao
2%
Transformador
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Tipo de
carga
Residencial
Residencial
Residencial
Alumbrado
Residencial
Residencial
Comercial
Residencial
Alumbrado
Alumbrado
Residencial
Industrial
Comercial
Potencia nueva W
12439,952
7457,581
8758,840
14462,077
14361,884
15047,743
12029,459
12524,663
9486,244
11431,306
7959,875
21314,041
12547,604
Ao 1
12688,751
7606,733
8934,017
14751,319
14649,122
15348,698
12270,048
12775,156
9675,969
11659,933
8119,073
21740,322
12798,556
Ao 5
13734,712
8233,772
9670,467
13883,823
15856,681
16613,924
13281,494
13828,239
9292,801
11198,199
8788,346
23532,424
13853,569
Ao 10
15164,232
9090,749
10676,977
13883,823
17507,057
18343,115
14663,843
15267,494
9292,801
11198,199
9703,044
25981,697
15295,459
Ao 20
18485,11
11081,57
13015,18
14161,5
21341
22360,15
17875,14
18610,99
9478,657
11422,16
11827,96
31671,54
18645,08
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Industrial
Residencial
Alumbrado
Alumbrado
Residencial
Residencial
Industrial
Residencial
Industrial
17279,644
7888,651
10108,753
12096,636
8204,539
12131,419
14827,506
10531,821
11563,558
17625,237
8046,424
10310,928
12338,569
8368,630
12374,047
15124,056
10742,458
11794,829
19078,123
8709,709
9902,616
11849,962
9058,474
13394,067
16370,765
11627,982
12767,103
21063,790
9616,222
9902,616
11849,962
10001,288
14788,132
18074,648
12838,231
14095,913
25676,64
11722,12
10100,67
12086,96
12191,51
18026,65
22032,89
15649,73
17182,84
Tramo
0-1
1--2
2--3
3--4
4--5
5--6
6--7
7--8
8--9
9--10
Potencia
270645,492
160967,6793
148191,1826
138512,9955
118730,798
96988,54763
84189,24231
71850,64763
35982,70021
18357,35888
Encontrando as, las respectivas prdidas para cada uno de los aos.
Tabla 6. Prdidas por ao en cada tramo
AO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PRDIDAS
(W)
47,39705033
48,44090659
49,53531818
51,10837971
52,7383406
371,0213071
56,17770859
57,99170524
59,87178724
61,82048061
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
63,84041053
65,93430534
68,1050006
70,3554434
72,68869679
75,10794441
77,61649527
80,21778882
82,91540006
86,26539787
Baja tensin
A pesar de seleccionar un mismo conductor para los dos niveles de
tensin, las constantes cambian, de acuerdo a la configuracin de
hilos en la que se maneje, por tanto, en la tabla 7 se muestran las
nuevas constantes de regulacin para los conductores utilizados en la
distribucin de energa elctrica.
Tabla 7. Constante del conductor segn su configuracin circuital
Conductor a 200mm
208V
4
2
k1
0,00372658
0,00260069
1
2
3
4
TRANSFORMADOR 1
PARCIAL
ACUM.
0,57345215 0,57345215
0,76746362 1,34091576
1,42543819 2,76635395
1,88888115 4,6552351
5
6
7
8
0,49792811
2,83332172
1,38517951
0,38011685
0,49792811
3,33124983
4,71642934
5,09654619
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TRANSFORMADOR 2
PARCIAL
ACUM.
1,14690429 1,14690429
0,57559771 1,722502
0,47514606 2,19764807
1,2592541 3,45690217
0,33195207 3,78885424
1,14690429 4,93575853
2,36110143 7,29685996
0,69258975 7,98944971
0,47514606 8,46459578
0,26556166 8,73015743
1
2
3
4
TRANSFORMADOR 3
PARCIAL
ACUM.
3,77776229 3,77776229
0,57559771 4,35336001
1,42543819 5,7787982
1,2592541 7,0380523
1
2
3
4
5
6
TRANSFORMADOR 4
PARCIAL
ACUM.
2,83332172 2,83332172
0,86017822 3,69349994
1,43363036 5,1271303
2,83332172 2,83332172
1,38517951 4,21850123
0,38373181 4,60223304
TRANSFORMADOR 5
1
2
3
4
PARCIAL
1,88888115
1,03888463
0,47514606
0,94444057
ACUM.
1,88888115
2,92776578
3,40291184
4,34735241
1
2
3
4
5
6
TRANSFORMADOR 6
PARCIAL
ACUM.
0,57345215 0,57345215
1,88888115 2,46233329
0,52180244 0,52180244
0,86017822 1,38198066
1,51110492 2,89308558
1,88888115 4,78196672
TRANSFORMADOR 7
PARCIAL
ACUM.
1 2,04628791 2,04628791
2 1,76295574 3,80924365
Tabla 15. Regulacin transformador 8
1
2
3
4
5
6
7
8
TRANSFORMADOR 8
PARCIAL
ACUM.
1,51110492 1,51110492
1,3222168 2,83332172
1,38517951 4,21850123
1,51110492 5,72960615
0,86017822 6,58978436
0,47514606 7,06493043
0,34416491 7,40909534
0,38011685 7,78921219
TRANSFORMADOR 9
PARCIAL
ACUM.
1 2,20369467 2,20369467
2 1,13332869 3,33702336
3 0,69258975 4,02961311
4
5
6
7
0,62616293
0,57345215
1,63703033
0,86017822
4,65577604
5,22922819
6,86625852
7,72643673
TRANSFORMADOR 10
PARCIAL
ACUM.
1 0,94444057 0,94444057
2 1,03888463 1,9833252
3 0,52180244 0,52180244
Tabla 18. Regulacin transformador 11
1
2
3
4
5
TRANSFORMADOR 11
PARCIAL
ACUM.
1,88888115 1,88888115
0,57345215 2,46233329
0,26556166 2,72789495
0,47514606 3,20304101
1,03888463 4,24192564
1
2
3
4
5
6
7
8
9
TRANSFORMADOR 12
PARCIAL
ACUM.
0,57345215 0,57345215
1,03888463 1,61233678
0,47514606 2,08748284
1,76295574 3,85043858
0,52180244 4,37224102
0,57345215 4,94569316
1,88888115 6,83457431
1,38517951 8,21975382
1,03888463 9,25863845
TRANSFORMADOR 13
PARCIAL
ACUM.
1 0,57345215 0,57345215
2 0,38373181 0,95718395
3 0,71271909 1,66990305
4
5
6
7
8
9
10
0,62962705
0,49792811
0,86017822
1,41666086
0,69258975
0,47514606
0,33195207
2,2995301
2,79745821
3,65763642
5,07429728
5,76688704
6,2420331
6,57398517
1
2
3
4
5
6
7
8
9
TRANSFORMADOR 14
PARCIAL
ACUM.
0,57345215 0,57345215
1,03888463 1,61233678
0,47514606 2,08748284
0,94444057 3,03192341
1,63703033 4,66895374
1,88888115 6,55783489
1,88888115 8,44671603
1,03888463 9,48560066
2,83332172 12,3189224
1
2
3
4
5
TRANSFORMADOR 15
PARCIAL
ACUM.
1,88888115 1,88888115
0,57345215 2,46233329
0,26556166 2,72789495
0,47514606 3,20304101
1,03888463 4,24192564