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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA MICRORRED EN LA UNIVERSIDAD

DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS SEDE DE INGENIERÍA

ALEXIS IVAN CHAPARRO VARGAS

JUAN DAVID LISCANO SEGURA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN EN FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGÍA

(LIFAE)

BOGOTÁ D.C.

2017

2

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA MICRORRED EN LA UNIVERSIDAD

DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS SEDE DE INGENIERÍA

ALEXIS IVAN CHAPARRO VARGAS

Código: 20072007047

JUAN DAVID LISCANO SEGURA

Código: 20072007001

Proyecto para optar al título de

INGENIERO ELÉCTRICO

Director:

Johann Alexander Hernández Mora, Ph. D

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN EN FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGÍA

(LIFAE)

BOGOTÁ D.C.

2017

3

Johann Alexander Hernández Mora. PhD.

Director proyecto de grado

Nota de Aceptación:

Firma del Jurado

Firma del jurado

JUNIO 2017

4

Tabla de contenido. Lista de figuras. ............................................................................................................................................................................................ 5

Lista de tablas. .............................................................................................................................................................................................. 7

Resumen. ...................................................................................................................................................................................................... 8

Abstract......................................................................................................................................................................................................... 9

1. Introducción. ................................................................................................................................................................................... 10

1.1. Objetivos. .............................................................................................................................................................................. 12

2. Fundamento teórico. ........................................................................................................................................................................ 12

2.1. Generación distribuida (GD). ................................................................................................................................................ 12

2.1.1. Generación distribuida en Colombia. ............................................................................................................................... 13

2.2. Generador fotovoltaico (PV). ................................................................................................................................................ 15

2.2.1. Sistema fotovoltaico aislado. ........................................................................................................................................... 15

2.2.2. Sistema Fotovoltaico conectado a la red. ......................................................................................................................... 16

2.3. Generación eólica. ................................................................................................................................................................. 17

2.3.1. Energía eléctrica de origen eólico. ................................................................................................................................... 17

2.4. Protecciones eléctricas. ......................................................................................................................................................... 17

2.5. Modelado BIM. ..................................................................................................................................................................... 18

2.6. Microrredes eléctricas. .......................................................................................................................................................... 19

2.6.1. Componentes de una microrred eléctrica. .................................................................................................................................. 21

2.6.2. Configuración de microrredes eléctricas. .................................................................................................................................. 22

3. Microrred de la Universidad Distrital. ................................................................................................................................... 24

3.1. Diseño de la microrred. ............................................................................................................................................................... 24

3.1.1. Diagrama unifilar. ..................................................................................................................................................................... 25

3.2. Componentes de la microrred. ............................................................................................................................................... 26

3.2.1. Transformador de aislamiento. .................................................................................................................................................. 26

3.2.2. Tablero del punto de conexión común TPCC. ........................................................................................................................... 27

3.2.3. Generador fotovoltaico. ............................................................................................................................................................. 30

3.2.3.1. Inversor del sistema fotovoltaico. ........................................................................................................................................... 33

3.2.4. Emulador eólico. ....................................................................................................................................................................... 34

3.2.5. Cargas del sistema. .................................................................................................................................................................... 36

3.2.6. Tramos de la Microrred UD. ..................................................................................................................................................... 37

3.2.6.1. Tramos AC. ........................................................................................................................................................................ 37

3.2.6.2. Tramos DC. ........................................................................................................................................................................ 38

3.2.7. Cableado. .................................................................................................................................................................................. 40

3.2.7.1. Selección del conductor. ..................................................................................................................................................... 40

3.2.6.2. Calculo de regulación. ........................................................................................................................................................ 43

3.2.6.3. Selección de canalización. .................................................................................................................................................. 50

3.2.8. Medidores de energía. ............................................................................................................................................................... 51

3.2.9. Banco De Baterías. .................................................................................................................................................................... 53

3.2.10. Protecciones eléctricas. .......................................................................................................................................................... 56

5

3.2.10.1. Selección de protecciones. ................................................................................................................................................ 56

3.2.10.2. Selección del conductor de tierra. ..................................................................................................................................... 62

3.2.10.3. Coordinación de protecciones........................................................................................................................................... 64

4. Integración de la microrred. ............................................................................................................................................................ 69

5. Conclusiones. .................................................................................................................................................................................. 81

Referencias. ................................................................................................................................................................................................ 82

Anexos ........................................................................................................................................................................................................ 85

Anexo A. interruptores automáticos ic60N. ........................................................................................................................................... 85

Anexo B. interruptores automáticos EZC. ............................................................................................................................................. 89

Anexo C. Protección contra sobretensiones. .......................................................................................................................................... 90

Anexo D. Contactores. .......................................................................................................................................................................... 92

Anexo E. Informe Eólico. ...................................................................................................................................................................... 94

Anexo F. Informe Baterías. ................................................................................................................................................................... 95

Anexo G. Informe Carga. ...................................................................................................................................................................... 96

Anexo H. Informe G1. ........................................................................................................................................................................... 97

Anexo I. Informe G2. ............................................................................................................................................................................ 98

Anexo J. informe PV. ............................................................................................................................................................................ 99

Anexo K. Medidor Elster A1100 ......................................................................................................................................................... 101

Anexo L. Medidor Elster Alpha A1800 ............................................................................................................................................... 103

Anexo M. Baterías. .............................................................................................................................................................................. 105

Lista de figuras.

FIGURA 1. EQUILIBRIO DE GENERACION Y DEMANDA [3] ________________________________________ 10 FIGURA 2 Esquema de generación distribuida [12] _____________________________________________ 13 FIGURA 3 Diagrama de flujo de energía en la tierra dado en Tera Vatios/año [13] ____________________ 15 FIGURA 4 Esquema de un sistema fotovoltaico aislado típico [15] _________________________________ 16 FIGURA 5 Esquema general de un sistema fotovoltaico conectado a la red __________________________ 16 FIGURA 6 Representación del sistema eléctrico de un parque eólico [20]. ___________________________ 17 Figura 7 Selectividad [21] (a) y filiación (b) en protección en BT ___________________________________ 18 Figura 8 Modelado de un edificio [22] _______________________________________________________ 19 Figura 9 Situación actual de los sistemas de potencia [27] _______________________________________ 20 Figura 10 Esquema básico de una microrred eléctrica [30] _______________________________________ 20 Figura 11 Elementos de una microrred [31] ___________________________________________________ 21 Figura 12Red de distribución de una microrred [33] ____________________________________________ 22 Figura 13 Microrred conectada a la red de distribución [26]. _____________________________________ 22 Figura 14 Esquema de microrred aislada [31] _________________________________________________ 23 Figura 15 Diagrama unifilar microrred UD ____________________________________________________ 25 Figura 16 Transformador de aislamiento microrred UD __________________________________________ 26 Figura 17 Placa del transformador de aislamiento ______________________________________________ 27

6

Figura 18 diseño del TPCC _________________________________________________________________ 28 Figura 19 TPCC microrred UD ______________________________________________________________ 29 Figura 20 Caja de tierras __________________________________________________________________ 29 Figura 21 Consumo anual para el sistema fotovoltaico[36] _______________________________________ 30 Figura 22 Especificaciones técnicas del módulo fotovoltaico [36] __________________________________ 32 Figura 23 Curva Característica I-V del módulo [36] _____________________________________________ 32 Figura 24 Generador fotovoltaico de la microrred ______________________________________________ 33 Figura 25 Inversor Fotovoltaico _____________________________________________________________ 33 Figura 26 Etapa de Potencia del Emulador Eólico [37] ___________________________________________ 34 Figura 27 Etapa de control del emulador eólico [37] ____________________________________________ 35 Figura 28 Etapa de emulación eólica [37] _____________________________________________________ 35 Figura 29 Esquema general del Emulador Eólico [37] ___________________________________________ 36 Figura 30 G1 y G2 ________________________________________________________________________ 52 Figura 31 Medidor Elster A1100 ____________________________________________________________ 53 Figura 32 Medidor Elster ALPHA A1800 ______________________________________________________ 53 Figura 33 Baterías de la microrred __________________________________________________________ 55 Figura 34 Barraje DC _____________________________________________________________________ 56 Figura 35 protecciones bipolares ____________________________________________________________ 61 Figura 36 Protecciones tripolares del TPCC ____________________________________________________ 61 Figura 37 Protección contra sobretensiones ___________________________________________________ 61 Figura 38 Contactores microrred UD _________________________________________________________ 62 Figura 39 Curvas de Protecciones AC en BT y I falla _____________________________________________ 65 Figura 40 Secuencia falla en Banco de Baterías ________________________________________________ 66 Figura 41 Secuencia falla en Panel Fotovoltaico ________________________________________________ 66 Figura 42 Secuencia falla en Generador 1 _____________________________________________________ 67 Figura 43 Secuencia falla en Generador 2 _____________________________________________________ 67 Figura 44 Secuencia falla en Tablero de Carga _________________________________________________ 68 Figura 45 Secuencia falla en Emulador Eólico __________________________________________________ 68 Figura 46 Diagrama Unifilar Modificado _____________________________________________________ 70 Figura 47 vista en planta del LIFAE __________________________________________________________ 71 Figura 48 Vista Sección Este _______________________________________________________________ 71 Figura 49 Vista Sección Este _______________________________________________________________ 72 Figura 50 Vista en Perspectiva _____________________________________________________________ 72 Figura 51 Vista en perspectiva de la microrred construida _______________________________________ 73 Figura 52 Transformador de aislamiento instalado _____________________________________________ 73 Figura 53 energización del transformador. ____________________________________________________ 74 Figura 54 Medición sobre barraje AC ________________________________________________________ 74 Figura 55 Tensiones de línea y fase AC _______________________________________________________ 75 Figura 56 Secuencia de fases _______________________________________________________________ 75 Figura 57 Formas de onda _________________________________________________________________ 76 Figura 58 Tensión DC de una batería. ________________________________________________________ 76 Figura 59 Medición en el barraje DC. ________________________________________________________ 77 Figura 60 Tensión a la salida del generador fotovoltaico. ________________________________________ 77 Figura 61 Tensión de fase AC a la salida del inversor fotovoltaico _________________________________ 78 Figura 62 Tensión de línea AC a la salida del inversor fotovoltaico. ________________________________ 78

7

Figura 63 Medidor del sistema fotovoltaico. __________________________________________________ 79 Figura 64 Tensión de fase y tensión de línea para alimentar G1 ___________________________________ 79 Figura 65 Tensión de fase y tensión de línea para alimentar G2 ___________________________________ 80

Lista de tablas.

Tabla 1 Tecnologías, capacidades e interfaz de generaciones distribuidas [8]. _______________________ 13 Tabla 2. Factores que contribuyen al Calentamiento Global [6] ___________________________________ 13 Tabla 3 Desarrollos en fuentes renovables para producción de energía (UPME) [6] ___________________ 14 Tabla 5 Tecnologías de almacenamiento de energía [32] ________________________________________ 21 Tabla 6 características técnicas transformador ________________________________________________ 26 Tabla 7Potencia del generados Fotovoltaico [36]. ______________________________________________ 31 Tabla 8 parámetros de los tramos de la microrred______________________________________________ 39 Tabla 9Corrientes por tramo de la microrred __________________________________________________ 41 Tabla 10 Capacidad de corriente permisible en conductores aislados para 0 a 2 000 V [38] _____________ 41 Tabla 11 Calibre del conductor por tramo ____________________________________________________ 42 Tabla 12 Regulación parcial de los tramos de la microrred _______________________________________ 44 Tabla 13 Regulación total desde el generador PV hasta TP7 ______________________________________ 45 Tabla 14 Regulación total desde el generador PV hasta TCARGAS _________________________________ 46 Tabla 15 Regulación total desde TP/ hasta Baterías ____________________________________________ 46 Tabla 16 Regulación total desde Baterías hasta TCARGAS _______________________________________ 47 Tabla 17 Regulación total desde Inversor G1 hasta TP7 _________________________________________ 47 Tabla 18 Regulación total desde Inversor G1 hasta TCARGAS _____________________________________ 48 Tabla 19 Regulación Total desde Inversor G2 hasta TP7 _________________________________________ 48 Tabla 20 Regulación total desde Inversor G2 hasta TCARGAS _____________________________________ 49 Tabla 21 Regulación total desde TP/ hasta el Emulador Eólico ____________________________________ 49 Tabla 22 Selección de canalización. _________________________________________________________ 50 Tabla 23 características de las baterías ______________________________________________________ 54 Tabla 24 Calculo de impedancia de corto circuito de los tramos de la microrred ______________________ 58 Tabla 25 corrientes de corto circuito en los tramos de la microrred ________________________________ 59 Tabla 26 Protecciones eléctricas de la microrred _______________________________________________ 60 Tabla 27 Calibre mínimo de conductor de puesta a tierra para equipos y canalizaciones [38] ___________ 63 Tabla 28 Conductores de puesta a tierra. _____________________________________________________ 64

8

Resumen.

El presente documento fue elaborado con el objetivo de presentar la puesta en marcha de una

microrred eléctrica en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, comprendiendo la

etapa de diseño e implementación de la misma.

El proyecto de la microrred de la UD busca integrar varios proyectos presentados en la

Universidad, entre ellos el desarrollo de un sistema de generación de energía solar

fotovoltaico interconectado a la red eléctrica, un sistema de gestión de la energía, y se

encuentra soportado por los datos obtenidos mediante un proyecto de simulación de la

microrred. Este proyecto muestra la etapa de implementación teniendo en cuenta parámetros

dictados por la normatividad vigente de las instalaciones eléctricas en Colombia, y la

disponibilidad de recursos tanto físicos como económicos de la Universidad.

La microrred eléctrica diseñada e implementada parte del parámetro de potencia definida por

la misma Universidad; la cual es 5kVA. Esta potencia es la máxima que puede entregar y/o

recibir de la red de distribución hacia las cargas, o de los generadores de la microrred

respectivamente.

La fuente principal de generación de la microrred eléctrica es la red de distribución eléctrica

del edificio Sabio Caldas de la Facultad de Ingeniería. Por otra parte, se integra un generador

fotovoltaico cuya potencia máxima es de 240W y dos prototipos emuladores de carga o

generación eléctrica. La microrred consta de un transformador de aislamiento que sirve como

interfaz con la red de distribución, grupos de medida que pueden identificar consumos o

generaciones según sea el caso, un tablero general usado como punto de conexión común

(PCC) que tiene integrado un esquema de protecciones que cumple características de

operación definidas según la parte que se desea proteger. Entre estas características están la

capacidad de corriente, la capacidad térmica y la bidireccionalidad de ser requerida. Por

ultimo están las cargas de la microrred. Este esquema de microrred con subsistemas de

generación y consumo, será la base fundamental para estudios posteriores en el tema que

realizaran, no solamente los grupos dec LIFAE y GCEM (desarrolladores del proyecto), sino

para cualquier investigador de la Facultad o de la Universidad. Adicionalmente tendrá la

posibilidad de ampliar la generación y la demanda a futuro, así como la posibilidad de

integrar esquemas de control, gestión y/o protección que puedan ser desarrollados como otros

proyectos.

9

Abstract.

The present document was prepared with the purpose of presenting the implementation of an

electric micro grid in the District University Francisco José de Caldas, including the design

and implementation stage.

The project of the micro grid of the UD seeks to integrate several projects presented at the

University, including the development of a photovoltaic solar energy system interconnected

to the grid, an energy management system, and supported by the Data obtained through a

micro grid simulation project. This project shows the implementation stage taking into

account parameters dictated by the current regulations of the electrical installations in

Colombia, and the availability of both physical and economic resources of the University.

The electrical micro grid designed and implemented part of the parameter of power defined

by the same University; which is 5kVA. This power is the maximum that can deliver and /

or receive the distribution network to the loads, or of the generators of the micro grid

respectively

The main source of generation of the electrical micro grid is the electrical distribution

network of the building Sabio Caldas of the Faculty of Engineering. On the other hand, it

integrates a photovoltaic generator whose maximum power is 240W and two prototype

emulators of load or electrical generation. The micro grid consists of an isolation transformer

that serves as an interface with the distribution network, measuring groups that can identify

consumptions or generations as the case may be, a general board used as a common

connection point (PCC) that has integrated a scheme of protections that fulfill operating

characteristics defined according to the part to be protected. Among these characteristics are

current capacity, thermal capacity and bidirectionality to be required. Finally, are the charges

of the micro grid. This micro-grid scheme with subsystems of generation and consumption,

will be the fundamental basis for later studies in the subject that will be done, not only the

LIFAE and GCEM investigation groups (project developers), but for any researcher in the

Faculty or University. In addition, it will have the possibility of expanding future generation

and demand, as well as the possibility of integrating control, management and / or protection

schemes that can be developed like other projects.

10

1. Introducción.

En los últimos años se ha dado un incremento sin precedentes en la generación de energía

eléctrica a partir de fuentes no convencionales. El cambio climático, causado en su mayoría

por las emisiones de CO2, ha generado un interés mundial en reducir las mismas y para ello

se han desarrollado nuevos esquemas de generación de energía eléctrica a partir de fuentes

de energía renovables. Como consecuencia de lo anterior, y debido a la intermitencia de la

potencia de salida de estas fuentes de generación, se busca integrar este tipo de generación a

los esquemas convencionales, desarrollando así el concepto de generación distribuida y la

implementación de la misma en microrredes que puedan generar su autoconsumo de forma

limpia y eficiente, además de tener la capacidad de integrarse a las redes eléctricas

convencionales. A la fecha, el crecimiento de proyectos de generación distribuida se ha dado

de forma exponencial en el continente Europeo y varias partes del mundo, tal como se puede

ver reflejado en reporte anual expedido por REN 21 "Renewables 2015 Global Status

Report"[1].

El crecimiento de la economía a nivel mundial, ha generado un gran cambio en la forma de

usar la energía, transformándolo en un uso intensivo, el cual genera un alto consumo de

petróleo y combustibles fósiles [2]. Es por este motivo que se deben buscar formas

alternativas y limpias de generar energía eléctrica que sean capaces de suplir la creciente

demanda y mitigar los efectos del cambio climático. Este crecimiento casi exponencial de la

economía mundial, evidencia que se deben reducir las pérdidas de la generación de energía

eléctrica, por lo cual, el esquema tradicional de generación en grandes centrales alejadas de

los centros de consumo resulta insuficiente si se quiere reducir el impacto ambiental, aunque,

se debe mantener el esquema de un sistema interconectado ya que este permite garantizar el

suministro de energía eléctrica en un territorio determinado que no puede ser cubierto por un

solo sistema eléctrico, logrando satisfacer la relación de generación y demanda de energía

[3].

FIGURA 1. EQUILIBRIO DE GENERACION Y DEMANDA [3]

11

La figura 1 muestra que debe existir un equilibrio entre lo que se produce y lo que se

consume. El crecimiento económico mundial aumenta la demanda y por lo tanto se debe

incrementar la generación de energía que a su vez busca mitigar el cambio climático, y de

ahí la importancia de las fuentes de generación no convencionales en puntos más cercanos a

los centros de consumo, lo que aumenta la importancia de la generación distribuida y las

microrredes eléctricas.

La situación en Colombia respecto al desarrollo de los sistemas de generación distribuida

presenta un desarrollo distinto a lo que se esperaría que ocurriera como en el resto de

Latinoamérica. Debido a la falta de regulación para la energía eléctrica generada a partir de

fuentes renovables, los proyectos de generación distribuida y microrredes no han sido

desarrollados como se esperaría en este país y esto trae varios desafíos a la hora de explorar

las opciones de implementar este tipo de generación y de incluir tecnologías fotovoltaicas,

eólicas, etc. [4]. En respuesta a esto, se ha decidido implementar una Microrred eléctrica en

la Universidad Distrital capaz de guiar a los futuros ingenieros en los nuevos retos de la

generación y gestión de energía eléctrica.

En primera instancia debe recopilarse información acerca de conceptos de generación

distribuida y microrredes, funcionamiento, configuraciones, esquemas de protección e

implementación y elementos necesarios para el desarrollo de una Microrred. Se debe

entender cuál es la parte eléctrica de potencia de una microrred y sus componentes

principales, para así poder realizar el dimensionamiento y puesta en funcionamiento de una

microrred eléctrica en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede de Ingeniería,

la cual cumplirá los esquemas de generación distribuida para suplir sus propias necesidades

energéticas y en caso de excedentes poder entregarlos a la red de distribución, o, en caso de

no generar lo suficiente podrá recibir energía desde la red de distribución. Lo anterior con la

intención de sentar un precedente en la Universidad, convirtiéndose en una herramienta

académica para poder estudiar de manera empírica el comportamiento de una microrred, y

siendo consecuente con el actual panorama energético del país, donde se desea generar mayor

interés en la generación de fuentes no convencionales de energía.

Este proyecto fue llevado a cabo en conjunto entre los grupos de investigación LIFAE

(laboratorio de investigación de fuentes alternativas de energía), y GCEM (Grupo de

Compatibilidad Electromagnética) de la facultad de Ingeniería de la Universidad Distrital

Francisco José de Caldas, usando e integrando a la nueva microrred el laboratorio de sistemas

fotovoltaicos que se encuentra en las instalaciones del edificio Sabio Caldas, cumpliendo el

papel de una fuente de generación distribuida, y la principal de esta microrred.

12

1.1. Objetivos.

Objetivo general: Implementar los equipos eléctricos necesarios, destinados a la

protección, aislamiento e interconexión del proyecto Microrred de la Universidad

Distrital, dimensionando los mismos de tal manera que garanticen su correcto

funcionamiento y puesta en servicio.

Objetivos específicos:

Diseñar un cuadro de conexiones de acuerdo a la potencia disponible

realizando el diagrama unifilar de la Microrred, para lograr ubicarlo de

manera acorde a la disponibilidad de espacio donde se situará la instalación,

cumpliendo las normas técnicas colombianas.

Dimensionar las protecciones eléctricas necesarias para la configuración

establecida con anterioridad, teniendo en cuenta los límites de tensión,

corriente, frecuencia, temperatura, etc., cumpliendo los requerimientos de

confiabilidad y redundancia de un sistema de protecciones, con base en lo

estipulado en la NTC 2050 sección 690.

Diseñar una instalación acorde a los requerimientos técnicos y de espacio

disponible creando un proyecto con la mayor factibilidad posible, usando las

herramientas computacionales utilizadas actualmente en el mercado para tal

fin.

Ejecutar la instalación del transformador, protecciones, barrajes, armarios,

circuitos y demás elementos eléctricos, con base en el diagrama unifilar del

proyecto dejando la microrred en modo funcional.

2. Fundamento teórico.

2.1. Generación distribuida (GD). La GD es una alternativa para la solución de problemas técnicos, económicos y ambientales

de los sistemas actuales de energía, siendo básicamente un sistema de distribución a pequeña

escala en el cual se tienen las fuentes de generación cerca de los centros de consumo [5]-[6].

Al crecer la demanda, se requieren mayores potencias generadas, lo que se traduce en

centrales de generación más robustas y como alternativa, se incluyen las fuentes renovables

[7]- [8]. Las principales ventajas técnicas de la generación distribuida son [9]: Reducción de

las pérdidas de línea, mejora el perfil de tensión, reducción de las emisiones contaminantes,

13

aumento de la eficiencia energética en general, fiabilidad y seguridad mejorada del sistema,

la mejora de calidad de la energía.

Tecnología Rangos de capacidad típica Interfaz de utilización

solar, fotovoltaico Algunos W a varios cientos de kW inversores

Viento Algunos cientos de W a algunos MW Generador asíncrono

Geotérmica Algunos cientos de kW a algunos MW Generador síncrono

Oceánica Algunos cientos de kW a algunos MW maquina síncrona

Hielo Algunos cientos de kW a algunas decenas de MW Generador síncrono. AC-AC

Ciclo combinado Algunas decenas de MW a varios cientos de MW Generador síncrono

Turbina de combustión Algunas decenas de MW a cientos de MW Generador síncrono

Micro turbinas Algunas decenas de kW a algunos MW Convertidor ac-ac

Celdas de Combustible Algunas decenas de kW a algunas decenas de MW Inversores

Tabla 1 Tecnologías, capacidades e interfaz de generaciones distribuidas [8].

La tabla 1 muestra las tecnologías, las capacidades de generación que poseen y la interfaz de

utilización. La aplicación de este tipo de tecnologías está definida por los requerimientos

energéticos del usuario y del recurso disponible [10]-[11]. La figura 2 muestra un esquema

básico de GD con gran participación de energías renovables, caracterizadas por la

descentralización [12].

.

FIGURA 2 Esquema de generación distribuida [12]

2.1.1. Generación distribuida en Colombia.

ACTIVIDAD Porcentaje de contribución al calentamiento global

Uso y producción de energía 57%

Clorofluorocarbonos 17%

Prácticas de agricultura 14%

Cambios en el uso de la tierra 9%

otras actividades industriales 3% Tabla 2. Factores que contribuyen al Calentamiento Global [6]

14

La tabla 2 muestra las actividades industriales y su porcentaje de contribución al

calentamiento global de forma general. En la figura 3, se observan las fuentes de generación

de energía eléctrica a nivel mundial.

Tabla 3 Desarrollos en fuentes renovables para producción de energía (UPME) [6]

La tabla 3 muestra fuentes de energía renovable, conocimientos del recurso, aplicaciones,

estado y a capacidad instalada en Colombia. La GD tiene una serie de barreras que hacen que

su implementación se retarde un poco; tales como: tendencia a privilegiar los esquemas

centralizados, marcos regulatorios que no consideran la GD, sino el 100% de generación

central, inversión inicial alta y percepción de riesgos tecnológicos, potencias bajas y

fluctuantes, conflictos con los intereses particularmente con los operadores de red y

escepticismo[6].

Un estudio realizado por la Universidad de los Andes, analiza la prospectiva de la generación

distribuida en Colombia, arrojando (en resumen) los siguientes resultados [4]:

La GD es una tecnología aplicable a los sistemas de distribución colombianos.

La GD puede prestar servicios como: la reducción de pérdidas en transmisión,

mejorar la confiabilidad en distribución y transmisión, y la regulación del voltaje y

suministro de reactivos.

15

Colombia debe generar los debidos espacios legales para que se puedan llevar a cabo

proyectos con esta tecnología.

La GD puede contribuir a mejorar: Costos de generación, número de interrupciones

del servicio, seguridad del sistema. Gran parte de los expertos, coincide en la

necesidad de incorporar estas tecnologías en los sistemas colombianos para mejorar

el servicio, estimular el desarrollo económico, tecnológico y la inversión en el país

Las ventajas de la GD para los usuarios inversionistas son: mejorar el costo de la

energía, la posibilidad de vender excedentes, la calidad de la potencia, la posibilidad

de vender la capacidad instalada para mejoramiento de la seguridad.

Las ventajas que motivan a los operadores de red a invertir en el negocio son: Calidad

de la potencia, costo de la energía, posibilidad de vender energía y posibilidad de

vender capacidad instalada.

2.2. Generador fotovoltaico (PV). La energía solar es la fuente de energía más abundante en la tierra, de carácter renovable, con

un alto grado de disponibilidad, gratuita y muy superior a las necesidades de la población

mundial [13].

FIGURA 3 Diagrama de flujo de energía en la tierra dado en Tera Vatios/año [13]

La figura 3 muestra el flujo de energía solar en la tierra dado en Tera Vatios/año, lo cual

evidencia que la enorme cantidad de energía solar es aprovechada de forma superficial debido

al desafío técnico que se presenta.

2.2.1. Sistema fotovoltaico aislado. Un sistema de generación PV aislado, es aquel en el cual la energía de la red de distribución

eléctrica no se encuentra disponible o simplemente no desea ser usada y por lo tanto el

sistema es autónomo. La decisión de usar un sistema aislado o no, está ligada a la

16

disponibilidad de la red y a la naturaleza de la carga, ya que, si esta es una pequeña carga, el

sistema podría suplir las necesidades energéticas por sí mismo [14].

FIGURA 4 Esquema de un sistema fotovoltaico aislado típico [15]

Un PV aislado debe entregar potencia constante en todo momento, por lo cual, es necesario

tener un elemento acumulador de energía. Este tipo de sistemas son usados ampliamente en

zonas rurales donde no existe fácil acceso a los sistemas interconectados convencionales y

para aplicaciones de bombeos solares (figura 4) [15].

2.2.2. Sistema Fotovoltaico conectado a la red. Un sistema PV conectado a la red es un conjunto de elementos que permite el

aprovechamiento de la energía solar para ser usada finalmente en una instalación eléctrica.

La diferencia fundamental es que este tipo de sistema no es totalmente autónomo, por lo

tanto, no requiere de elementos acumuladores de energía [16].

FIGURA 5 Esquema general de un sistema fotovoltaico conectado a la red

La figura 5 muestra los componentes principales de un sistema fotovoltaico conectado a la

red. Para mejorar la confiabilidad del suministro existen alternativas como la inclusión de

baterías, las cuales mitigan la intermitencia de la generación y entregan potencia constante a

la red eléctrica [16]-[17].

17

2.3. Generación eólica. La generación eólica es la generación de energía eléctrica a partir del viento como fuente

primaria. En principio, la generación eólica transforma la energía mecánica en energía

eléctrica mediante elementos llamados aerogeneradores [18]

2.3.1. Energía eléctrica de origen eólico. La conexión de un parque eólico a una red de transmisión o distribución puede tener

consecuencias que afecten el comportamiento de las mismas de pendiendo de la potencia

eólica instalada y de que tan robusta es la red a la cual se conecta [19].

FIGURA 6 Representación del sistema eléctrico de un parque eólico [20].

La conexión entre aerogeneradores y la subestación del parque eólico (figura 6) se realiza a

través de una red de media tensión, para proteger el lado de media tensión por lo general se

emplea un interruptor seleccionador que protege al transformador contra sobrecargas [20].

2.4. Protecciones eléctricas. Son un elemento fundamental a la hora de implementar redes eléctricas, y buscan la

protección de los equipos y de la vida de los operarios y cualquier agente externo a ella. Para

la selección de protecciones se requiere de: Selectividad (figura 7a) dar continuidad al

servicio, si ocurre una falla el dispositivo inmediatamente aguas arriba despejara la falla [21].

Filiación (figura 7b): Disminuir los efectos de las corrientes de cortocircuito, mediante la

limitación de la corriente de cortocircuito, esto permite un tamaño reducido de la protección.

La limitación reduce los siguientes efectos:

Electromagnéticos: Reducción de las perturbaciones EMC

Mecánicos: Reducción de la deformación y los esfuerzos sobre el interruptor

Térmicos: Aumento de la vida útil de los conductores

18

Figura 7 Selectividad [21] (a) y filiación (b) en protección en BT

Las sobre intensidades pueden ser causadas por:

Sobrecargas: Ocurre si la carga durante su funcionamiento, consume una potencia

superior a la nominal. Se interrumpirá el circuito por efecto TERMICO.

Cortocircuitos: Se da cuando dos conductores que se encuentran a distinto potencial

se ponen en contacto a través de un elemento con una baja impedancia. Se

interrumpirá el circuito por efecto ELECTROMAGNETICO.

2.5. Modelado BIM. Actualmente, en la representación de modelos arquitectónicos, se usa en su mayoría las

herramientas CAD, las cuales, aunque han sido de uso general, muestran un nivel de uso

tecnológico relativamente bajo, que además de consumir grandes cantidades de tiempo, están

muy dadas a la aparición de errores de diseño, los cuales, se ven reflejados en la parte de

construcción. Para aliviar estos inconvenientes, se plantean metodologías basadas en el uso

de modelos tridimensionales Building Imformation Modeling (BIM). Estas herramientas

facilitan la visualización de los proyectos [22]-[23]. La tecnología BIM tiene la capacidad de

cuantificar eficazmente los parámetros del edificio como mediciones, pero también de otras

cualidades computables como volúmenes de aire, recorridos de evacuación, consumo

energético, etc. [22]. La figura 8 muestra el modelado estructural de un edificio.

19

Figura 8 Modelado de un edificio [22]

Para el diseño de las instalaciones eléctricas en Revit®, se debe generar un nuevo proyecto a

partir de la plantilla eléctrica y vincularla al proyecto arquitectónico permitiendo el trabajo

de varias instalaciones y distintas facetas del proyecto manteniendo los vínculos de todas ella

actualizadas. En cuanto a iluminación, el software DIALUX® puede exportar sus modelos a

Revit® permitiendo total coherencia en el diseño de iluminación y la construcción final de la

edificación facilitando la entrega final del proyecto [24]. El modelado de instalaciones

permite tener una armonía al momento de hacer la coordinación con otras disciplinas

reduciendo el margen de error en construcción adicionalmente disminuyendo tiempo de

ejecución en obra y ahorrando dinero en materiales.

2.6. Microrredes eléctricas. “Una micro-red puede ser definida como un sistema de distribución de electricidad

compuesto por cargas y recursos de energía distribuida capaces de operar controlada y

coordinadamente en modo conectado a la red principal o aislada de ella [25]. Con el

incremento de la población y la industria, se genera una mayor demanda de energía eléctrica,

por tal motivo, se hace necesario idear formas de suplirla teniendo en cuenta que la

infraestructura convencional no es capaz de incrementar su capacidad de transmitir energía

de forma a gran escala [26].

20

Figura 9 Situación actual de los sistemas de potencia [27]

Los sistemas actuales (figura 9), tienen grandes distancias entre la fuente de generación y los

centros de consumo, por lo cual, se presentan perdidas en transmisión, por lo que para

mejorar estos sistemas en cuanto a calidad, se emplean sistemas de comunicación SCADA

permitiendo automatizar procesos de transmisión guiando las redes actuales a redes

inteligentes [27]. A la hora de implementar una microrred, se busca brindar una calidad de

servicio en contraste al servicio universal proveído por la red pública. Una microrred también

tiene la posibilidad de integrar sistemas de gestión de demanda dando prioridad más alta a

ciertas cargas o más baja sobre un grupo determinado de cargas [28].

Básicamente una microrred es una red eléctrica inteligente que tiene la capacidad de operar

de forma autónoma, bien sea de forma aislada o coordinada con la red eléctrica [29]. En la

figura 10 se observa un esquema básico de microrred, en el cual se evidencia la interacción

de generadores y consumidores.

Figura 10 Esquema básico de una microrred eléctrica [30]

21

2.6.1. Componentes de una microrred eléctrica. Una microrred eléctrica básicamente se compone de: Sistemas de generación: En

microrredes son sistemas de generación distribuida, donde los generadores se encuentran

cerca de los centros de consumo. Las principales fuentes de generación de energía eléctrica

usadas en microrredes son motores de combustión alterna, turbinas de gas, micro turbinas,

tecnología eólica, tecnología, tecnología solar térmica [31]-[32].

Figura 11 Elementos de una microrred [31]

Almacenamiento de energía: en redes eléctricas, se tiene una gran variedad de sistemas.

Sin embargo, los más usados se muestran en la tabla 7:

Tabla 4 Tecnologías de almacenamiento de energía [32]

La tabla 5 muestra las tecnologías usadas en el almacenamiento de energía eléctrica más

comunes. Sin embargo, la mayoría de aplicaciones de microrredes usa almacenamiento por

medio de baterías siempre y cuando el costo de la tecnología lo haga viable [29].

Sistemas de distribución: En microrredes son los mismos de una red de distribución

convencional con variaciones en cuanto a la escala. La idea de la generación distribuida es la

22

producción de energía eléctrica lo más cerca posible de los centros de consumo, por lo cual,

una microrred busca integrar múltiples usuarios con diversos sistemas de generación y

almacenamiento a una pequeña red eléctrica de baja tensión (figura 12).

Figura 12Red de distribución de una microrred [33]

Protección, gestión y control: en microrredes, se tiene una gran variedad de tecnologías y

estas son seleccionadas dependiendo del grado de robustez que se le quiera dar al sistema.

Las protecciones eléctricas estarán dimensionadas según las corrientes de corto circuito del

sistema y se evaluarán en las partes AC y DC [34]. Los inversores proporcionan de manera

funcional control y flexibilidad a los generadores distribuidos, y de este modo se pueden

agregar nuevos generadores a la microrred sin tener la necesidad de modificar los equipos

existentes [35].

2.6.2. Configuración de microrredes eléctricas. Microrred conectada a la red de distribución: Generalmente una microrred siempre estará

conectada a la red de distribución eléctrica. Esta es la condición normal y en esta situación

no es necesario que la demanda total de la carga sea suministrada por las fuentes de

generación distribuida, ya que, el desfase entre generación y consumo será cubierto por la

energía de la red de distribución (figura 13) [26].

Figura 13 Microrred conectada a la red de distribución [26].

23

Microrred aislada:

La microrred aislada tiene como principal consigna la autonomía. Una microrred aislada es

aquella que bajo ninguna circunstancia está conectada a la red de distribución eléctrica (figura

14). Para suplir la demanda, la generación debe ser exactamente igual o superior a la demanda

de energía. La forma en la que una microrred logra lo anterior es usando elementos

almacenadores de energía, aliviando las fluctuaciones de generación [31].

Figura 14 Esquema de microrred aislada [31]

Microrred hibrida:

Una microrred estará habitualmente conectada a la red de distribución. Sin embargo, ante un

fallo en esta red, o por otra situación particular, es posible pasar al modo de emergencia en

que la microrred se desconecta, pasando a trabajar de forma autónoma. Una vez detectado un

problema en la red de distribución, se tratará siempre de que la desconexión se realice de la

forma más transparente posible para las cargas conectadas [31].

24

3. Microrred de la Universidad Distrital. La microrred de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas es un proyecto que busca

la implementación de un prototipo a pequeña escala con capacidad de 5kVA. La microrred

de la Universidad Distrital está conformada por la red eléctrica de distribución y fuentes

renovables con capacidad para ser ampliada y realizar cambios en su configuración

haciéndola flexible para usos académicos.

Inicialmente, dentro de sus subsistemas tiene conectado un generador fotovoltaico y un banco

de baterías para alimentar las cargas y poderse convertir en aislada, dependiendo de las

necesidades de la misma. Está pensada para dar pie a futuros estudios, y se implementó de

tal capacidad que pueda integrar proyectos futuros como un sistema de control y gestión de

la energía y un emulador eólico. Los equipos asociados a la microrred de la Universidad

Distrital son conectados a través de un tablero que cumple las normas vigentes y esta

adecuado de tal manera que permite realizar ampliaciones tal como implementar un sistema

de control y gestión, integrar otros generadores a partir de fuentes renovables, baterías e

inversores, y ubicar contactores asociados en el tablero de punto de conexión común, los

cuales integrados al sistema de control, permiten su desconexión para realizar mantenimiento

o alguna contingencia en caso de emergencia.

El diseño de la microrred de la Universidad Distrital, tiene como consideración realizar la

integración de distintos proyectos de grado y a su vez dar una idea general de las capacidades

de la generación distribuida y su integración a los sistemas eléctricos convencionales de

manera armoniosa y eficaz.

3.1. Diseño de la microrred.

La microrred consta de un barraje en AC el cual tiene conectado los generadores y las cargas.

La energía que se genera a partir de las fuentes renovables es adecuada por inversores y

conectada al barraje AC para alimentar las cargas. Adicionalmente, el tablero de conexión

común cuenta con un barraje y protecciones para alimentar cargas en DC o bancos de

baterías.

Estas conexiones y elementos se encuentran en un tablero que es el punto de conexión común

(TPCC), el cual esta alimentado desde la red eléctrica y desde las fuentes renovables. Este

TPCC cuenta con las protecciones necesarias para la microrred en general y está diseñado

para prever la ampliación e integración de sistemas de gestión y control.

25

3.1.1. Diagrama unifilar.

Figura 15 Diagrama unifilar microrred UD

26

3.2. Componentes de la microrred. Siguiendo el diagrama unifilar, se procedió en primera instancia a realizar el levantamiento

de los elementos necesarios para la implementación física. Para la construcción de la misma

se realizaron cotizaciones de distintos proveedores buscando el equilibrio entre costo y

calidad.

3.2.1. Transformador de aislamiento. El transformador de aislamiento se usa para aislar galvánicamente la microrred de la red

eléctrica convencional. Las características principales del transformador de aislamiento se

enuncian en la tabla 6.

Potencia 5kVA

Marca El Watio

Tipo Seco clase H

Medio de refrigeración Aire

Tensión nominal primario 208V

Tensión nominal secundario 208V

Numero de fases 3

Conexión DYN5

Material devanados Cobre

Frecuencia 60Hz

Temperatura Max ambiente 40oC

Peso 55kg Tabla 5 características técnicas transformador

Figura 16 Transformador de aislamiento microrred UD

27

Figura 17 Placa del transformador de aislamiento

Las figuras 16 y 17 muestran el transformador de aislamiento de la microrred de la UD y su

placa de características respectivamente.

El transformador de aislamiento se encuentra instalado en las instalaciones del LIFAE en el

séptimo piso del edificio Sabio Caldas y cuenta con las características técnicas definidas

como punto de referencia para el proyecto (potencia, tensión).

3.2.2. Tablero del punto de conexión común TPCC.

El TPCC es el encargado de albergar los barrajes de conexión con las respectivas

protecciones, los barrajes de neutros y tierras de la microrred. En este tablero se interconectan

los generadores renovables, la red de distribución eléctrica a través del transformador de

aislamiento, las cargas de la microrred y los futuros proyectos de grado (cargas y/o

generadores) que servirán para ampliar la microrred.

28

Figura 18 diseño del TPCC

El TPCC está fabricado en C.R. calibre 16, pintado en polvo electrostática, de dimensiones

1200X800X300. Grado de protección IP54. Suministro de barraje en cobre electrolítico de

94 A. pintado RETIE, electro plateado, montado en aisladores de resina epoxica, tornillería.

Suministro de cable, terminales, amarres plásticos y demás elementos necesarios para un

correcto funcionamiento del equipo, un barraje en Pl. de Cu. 1/8 x 3/4" para las fases,

protecciones termomagnéticas monofásicas y trifásicas para las cargas y las fuetes de

generación distribuida AC y/o DC, contactores para conexión y desconexión de cargas y

generadores según requiera el estudio a realizar sobre la microrred, accesorios de

conexionado, cerradura e iluminación interior.

El TPCC está ubicado junto al transformador de aislamiento en las instalaciones del LIFAE

y las acometidas asociadas a él son canalizadas apropiadamente según la normatividad

vigente. El TPCC de la microrred se muestra en la figura 19.

29

Figura 19 TPCC microrred UD

CAJA TIERRA (figura 20): Suministro de tablero fabricado en C.R. calibre 16, pintado en

polvo electrostático, de dimensiones 300X220X120. Suministro de barraje en cobre

electrolítico de 100 A. pintado RETIE, electro plateado, montado en aisladores de resina

epóxica, tornillería.

Figura 20 Caja de tierras

30

3.2.3. Generador fotovoltaico.

El generador fotovoltaico de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas hace parte de

un proyecto de investigación llamado “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN

LABORATORIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A LA

RED TRIFÁSICA DE BAJA TENSIÓN EN LAS INSTALACIONES FÍSICAS DE LA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”. Mediante una

donación por parte de SOLEL INGENIERÍA S.A.S. la Universidad Distrital recibió dos

módulos solares fotovoltaicos de 120 vatios pico (Wp) cada uno, junto con un inversor para

interconexión con la red trifásica de baja tensión. Usando estos equipos se desarrolló un

laboratorio de sistemas fotovoltaicos el cual fue integrado a la microrred planteada en el

presente documento.

“Para el dimensionamiento, es pertinente estimar la energía a suministrar a diario (con base

en la carga se asume un consumo aproximado de 0,750 kWh-día) y tomar como referencia la

información de radiación del año 2011”[36].

Figura 21 Consumo anual para el sistema fotovoltaico[36]

31

MES kWh/mes HSS Días del

mes

PR POTENCIA

(kW)

ENERO 23,25 4 31 0,9 0,208

FEBRERO 21 3,5 28 0,9 0,238

MARZO 23,25 4 31 0,9 0,208

ABRIL 22,5 3,5 30 0,9 0,238

MAYO 23,25 3,5 31 0,9 0,238

JUNIO 22,5 3,5 30 0,9 0,238

JULIO 23,25 4 31 0,9 0,208

AGOSTO 23,25 3,5 31 0,9 0,238

SEPTIEMBRE 22,5 3,5 30 0,9 0,238

OCTUBRE 23,25 3,5 31 0,9 0,238

NOVIEMBRE 22,5 3 30 0,9 0,278

DICIEMBRE 23,25 3,5 31 0,9 0,238

POTENCIA GFV (kW) 0,234

Tabla 6Potencia del generados Fotovoltaico [36].

Con la información proporcionada por los diseñadores del laboratorio de sistemas

fotovoltaicos, se tienen dos módulos solares que son integrados a la microrred. Para el caso

específico, el generador fotovoltaico genera una potencia nominal de 234W. El objetivo es

integrar esta fuente de generación a la microrred de manera armoniosa, y para ello se debe

dimensionar un arreglo de protecciones y verificar el cableado existente para llevarlo hasta

el TPCC. Se cuenta con un arreglo de dos paneles solares con las especificaciones técnicas y

curva de corriente contra tensión de las figuras 22 y 23 respectivamente.

32

Figura 22 Especificaciones técnicas del módulo fotovoltaico [36]

Figura 23 Curva Característica I-V del módulo [36]

El generador fotovoltaico se encuentra instalado en la terraza del piso 8 de la sede

administrativa del edificio Sabio Caldas (figura 24). Su instalación tuvo en consideración la

inclinación para que no se acumulen aguas lluvias en la superficie de los módulos, una

estructura firme para soportarlos y brindarles estabilidad ante los vientos, y finalmente una

orientación para aprovechar lo máximo posible de la radiación solar y producir el máximo

33

de energía posible. Los módulos se encuentran conectados en serie para una tensión de salida

de 34,6 [V] Voltios DC, hacia el inversor ubicado en el laboratorio del LIFAE.

Figura 24 Generador fotovoltaico de la microrred

3.2.3.1. Inversor del sistema fotovoltaico.

El inversor trifásico de 190 [W] Vatios (figura25) para la interconexión con la red eléctrica,

se ubicó junto al punto de acople común en el salón del grupo de investigación. La potencia

DC suministrada por los módulos solares fotovoltaicos es medida a la entrada del inversor.

De igual forma a la salida de este son medidos los parámetros eléctricos de tensión y corriente

que se inyectan a la red de baja tensión[36].

Figura 25 Inversor Fotovoltaico

34

3.2.4. Emulador eólico.

El emulador eólico que es integrado a la microrred eléctrica, es un prototipo que está siendo

desarrollado como parte de un proyecto de grado, en el cual aún se está trabajando.

Este emulador es desarrollado en tres etapas. La primera etapa es de potencia y está

conformada por el variador de frecuencia (figura 26). Dispone de tres conexiones, una para

la alimentación trifásica, otra para los puertos de control y finalmente una para la salida de

tensión proporcional a la frecuencia. La segunda etapa es la del control de potencia (figura

27), la cual, está constituida por un prototipo de control y un PC que enviará los valores de

frecuencia al variador dependiendo del programa que se esté ejecutando en MATLAB®. La

tercera etapa es de emulación y está constituida por el generador eólico (figura 28) [37].

Figura 26 Etapa de Potencia del Emulador Eólico [37]

35

Figura 27 Etapa de control del emulador eólico [37]

Figura 28 Etapa de emulación eólica [37]

36

Figura 29 Esquema general del Emulador Eólico [37]

El esquema general del emulador eólico mostrado en la figura 29, es el conjunto general que

se tendrá conectado a la microrred, donde V1 es la alimentación del emulador brindada por

el tablero del punto de conexión común TPCC.

3.2.5. Cargas del sistema. Las cargas del sistema están definidas por el usuario final de la microrred. El alcance del

proyecto es dejar una reserva en el TPCC con la capacidad de alimentar las cargas que se

instalen a futuro o alimentar un banco de pruebas del laboratorio.

37

3.2.6. Tramos de la Microrred UD.

Para proceder a realizar los cálculos eléctricos y dimensionamiento de cableado (regulación

y capacidad) y protecciones correspondientes, es necesario definir y diferenciar los tramos

AC y DC para los cuales se determinarán valores de tensión y corriente.

3.2.6.1. Tramos AC. Los tramos AC, están definidos como los recorridos del cableado entre los equipos y

tableros eléctricos cuya tensión de funcionamiento es de naturaleza alterna. Estos tramos se

identifican a partir del punto de origen y el punto de llegada de la conexión en cableado.

TP7-TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO: Este tramo tiene como origen una

protección de 3x20A tipo industrial que está ubicada en el tablero general del piso 7 del

edificio Sabio Caldas, y su destino son los bujes del transformador de aislamiento ubicado

en las instalaciones del LIFAE, que se encuentra ubicado en dicho piso. La tensión nominal

en este tramo es de 208VL-L. La longitud de este tramo es de 20 metros.

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO-TPCC: Este tramo comprende el recorrido en

cableado desde la salida del transformador de aislamiento hasta el totalizador del TPCC

(tablero punto de conexión común) de 3x20A tipo industrial ubicado dentro las instalaciones

del LIFAE. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-L. La longitud de este tramo es de

10 metros.

TPCC-INVERSOR PV: Este tramo comprende el recorrido en cableado desde una

protección de 3x16A ubicada en el TPCC (tablero punto de conexión común) hasta la salida

del inversor destinado al arreglo fotovoltaico. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-

L. La longitud de este tramo es de 5 metros.

TPCC-INVERSOR BAT: Este tramo comprende el recorrido en cableado desde una


del inversor destinado al banco de baterías. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-L.

La longitud de este tramo es de 6 metros.

TPCC-INVERSOR G1: Este tramo comprende el recorrido en cableado desde una


del inversor destinado a un futuro proyecto. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-


TPCC-INVERSOR G2: Este tramo comprende el recorrido en cableado desde una


38

del inversor destinado a un futuro proyecto. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-


TPCC-INVERSOR EMULADOR EOLICO: Este tramo comprende el recorrido en

cableado desde una protección de 3x16A ubicada en el TPCC (tablero punto de conexión

común) hasta la interfaz de un futuro proyecto que desarrollará un emulador de un generador

eólico. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-L. La longitud de este tramo es de 4

metros.

TPCC-TCARGAS: Este tramo comprende el recorrido en cableado desde una protección

de 3x20A ubicada en el TPCC (tablero punto de conexión común) hasta el barraje de un

tablero de distribución trifásico. La tensión nominal en este tramo es de 208VL-L. La longitud

de este tramo es de 4 metros.

3.2.6.2. Tramos DC. Los tramos DC, están definidos como los recorridos del cableado entre los equipos y

tableros eléctricos cuya tensión de funcionamiento es de naturaleza continua. Estos tramos

se identifican a partir del punto de origen y el punto de llegada de la conexión en cableado.

GENERADOR PV-INVERSOR PV: Este tramo tiene como origen el generador

fotovoltaico compuesto por dos paneles solares conectados en serie ubicados en la terraza

del piso 8 del edificio administrativo de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas y

su destino es la entrada del inversor destinado al arreglo fotovoltaico. La tensión nominal en

este tramo está dada por el generador PV y es de 34,6VDC. La longitud de este tramo es de

45 metros.

BATERIAS- INVERSOR BAT: Este tramo comprende el recorrido en cableado desde la

salida del banco de baterías ubicado en las instalaciones del LIFAE hasta la entrada del

inversor destinado al banco de baterías. La tensión nominal en este tramo es de 120VDC. La

longitud de este tramo es de 3 metros.

39

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE

DE CALDAS SEDE INGENIERIA

TR

AM

O

Carg

a T

ram

o B

arra

(kV

A)

V (

V)

Tip

o d

e ca

rga Longitud

(m)

TO

TA

L

TP7-TRANSFORMADOR DE

AISLAMIENTO 5 208 3Ø 20

TRANSFORMADOR DE

AISLAMIENTO -TPCC 5 208 3Ø 10

TPCC-INVERSOR PV 0,24 208 3Ø 5

TPCC-INVERSOR BAT 5 208 3Ø 6

TPCC-INVERSOR G1 2 208 3Ø 4

TPCC-INVERSOR G2 2 208 3Ø 4

TPCC-EMULADOR EOLICO 5 208 3Ø 4

TPCC-TCARGAS 5 208 3Ø 5

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 0,24 34,6 1Ø 45

BATERIAS-INVERSOR BAT 5 120 1Ø 3

Tabla 7 parámetros de los tramos de la microrred

La tabla 8 enuncia los tramos y sus características de potencia, tensión, tipo de carga

(monofásica, bifásica, trifásica) y longitud total de cada tramo. Estos valores son claves para

realizar los cálculos eléctricos de la microrred.

40

3.2.7. Cableado.

3.2.7.1. Selección del conductor.

Para la selección del cableado de la microrred es necesario tener en cuenta el análisis de los

tramos realizado en el numeral anterior. Una vez identificada la potencia que se transmitirá

a través del tramo, la tensión nominal del mismo y el tipo de carga (monofásica, trifásica), se

procede a calcular la corriente usando las siguientes ecuaciones:

𝐼[𝑘𝐴] =𝑆[𝑘𝑉𝐴]

√3 𝑉𝐿[𝑘𝑉] corriente de línea trifásica

𝐼[𝑘𝐴] =𝑃[𝑘𝑊]

𝑉𝐷𝐶[𝑘𝑉] corriente DC

Para los tramos AC y DC, se calculan las respectivas corrientes basados en los datos de la

tabla 10 y las ecuaciones anteriores, y se selecciona el conductor apropiado tomando un factor

de sobredimensionamiento del 25% por encima del valor nominal, con el fin de prolongar la

vida útil de los conductores y asegurar que puedan soportar eventuales sobre corrientes

transitorias.

Al realizar los respectivos cálculos obtenemos los resultados de corriente para cada uno de

los tramos, se multiplican por el factor de sobredimensionamiento (1,25) y así se tiene la

corriente de diseño para la selección de los conductores que se usaran en la microrred, tal

como se muestra en la tabla 9.

41

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE

DE CALDAS SEDE INGENIERIA

TR

AM

O

Carg

a

Tra

mo B

arr

a

(kV

A)

V (

V)

I (A

)

FA

CT

OR

I

(A)

125%

AC

TP7-TRAFO 5 208 13,8 17,3

TRAFO -TPCC 5 208 13,8 17,3

TPCC-INVERSOR PV 0,24 208 0,6 0,8

TPCC-INVERSOR BAT 5 208 13,8 17,3

TPCC-INVERSOR G1 2 208 5,5 6,9

TPCC-INVERSOR G2 2 208 5,5 6,9

TPCC-EMULADOR

EOLICO 5 208 13,8 17,3

TPCC-TCARGAS 5 208 13,8 17,3

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 0,24 34,6 6,9 9,7

BATERIAS-INVERSOR

BAT 5 120 41,6 58,3

Tabla 8 Corrientes por tramo de la microrred

Una vez obtenidos los valores de la corriente de cada uno de los tramos, se procede a

contrastarlos con los valores nominales de capacidad de conducción de corriente de

conductores comerciales

Tabla 9 Capacidad de corriente permisible en conductores aislados para 0 a 2 000 V [38]

42

Con la tabla 10 y los resultados obtenidos a partir de los cálculos de la tabla 9, se procede a

seleccionar el conductor para cada tramo teniendo como resultado lo mostrado en la tabla 13:

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE

CALDAS SEDE INGENIERIA

TR

AM

O

FA

CT

OR

I (

A)

125%

Con

du

ctor

AC

TP7-TRAFO 17,3 10

TRAFO -TPCC 17,3 10

TPCC-INVERSOR PV 0,8 10

TPCC-INVERSOR BAT 17,3 10

TPCC-INVERSOR G1 6,9 10

TPCC-INVERSOR G2 6,9 10

TPCC-EMULADOR

EOLICO 17,3 10

TPCC-TCARGAS 17,3 10

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 9,7 10

BATERIAS-INVERSOR

BAT 58,3 10

Tabla 10 Calibre del conductor por tramo

En la tabla 11 se enlistan los conductores seleccionados. Se destaca que el cableado desde el

generador fotovoltaico hasta el inversor fotovoltaico ya se encuentra instalado debido a que

forma parte de un proyecto de grado ya concluido. Además del factor del

sobredimensionamiento, se pensó en un conductor que permita futuras ampliaciones que se

darían cambiando el transformador de aislamiento y las protecciones. Los conductores serán

todos en cobre aislado tipo THHN/THWN 600V que deben cumplir con la normatividad

vigente y tener su respectivo certificado de conformidad de producto.

43

3.2.6.2. Calculo de regulación.

Una vez conocidos los parámetros de tensión, potencia, corriente, tipo de cuenta calibre y

material de los conductores de cada tramo, se procede a calcular la regulación parcial de cada

tramo y la regulación total del recorrido desde el punto de inicio hasta el punto final del flujo

de energía tanto en los tramos AC como DC.

El cálculo de regulación en ambos casos se realiza usando la siguiente ecuación [34]:

Donde:

𝑃 = potencia o carga del tramo en kVA para el caso AC y en kW para el caso en DC.

𝑘 = Constante del conductor dado por los fabricantes en [%/kVA*m]

𝑙 = longitud total del tramo en metros [m]

El producto 𝑃 ∗ 𝑙 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜

La regulación parcial de los tramos está dada por las ecuaciones anteriores y es mostrada en

la tabla 12, la cual presenta las acometidas como fases más neutro en el caso de acometida

trifásica, y positivo más negativo en el caso DC, denotándolo como si fuese una carga

monofásica, pero teniendo en cuenta para todos los cálculos la naturaleza continua de la

energía que fluye a través de estos tramos. La tabla 14 también muestra el material de los

conductores el cual es necesario para buscar la constante del conductor brindada por los

fabricantes.

44

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS SEDE

INGENIERIA

TR

AM

O

Longitud

(m)

Mom

ento

(k

VA

*m

)

Con

stan

te

[%/K

va*m

]

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Aco

meti

da

Mate

rial

TO

TA

L

AC

TP7-TRAFO 20 100 0,012207 1,22 3#10+1#10 Cu

TRAFO -TPCC 10 50 0,012207 0,61 3#10+1#10 Cu

TPCC-INVERSOR PV 5 1,2 0,012207 0,014 3#10+1#10 Cu

TPCC-INVERSOR BAT 6 30 0,012207 0,36 3#10+1#10 Cu

TPCC-INVERSOR G1 4 8 0,012207 0,097 3#10+1#10 Cu

TPCC-INVERSOR G2 4 8 0,012207 0,097 3#10+1#10 Cu

TPCC-EMULADOR

EOLICO 4 20 0,012207 0,24 3#10+1#10 Cu

TPCC-TCARGAS 5 25 0,012207 0,30 3#10+1#8 Cu

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 45 10,8 0,0147 0,15 1#10+1#10 Cu

BATERIAS-INVERSOR

BAT 2 10 0,0147 0,147 1#10+1#10 Cu

Tabla 11 Regulación parcial de los tramos de la microrred

La regulación total es la suma de las regulaciones parciales de cada tramo por donde fluirá la

potencia desde la fuente hasta el punto de consumo y está dada en porcentaje para después

contrastarse con la normatividad vigente y asegurar que se encuentra dentro de los límites

aceptables. La regulación total en porcentaje se muestra en las tablas 13 a 21 (rojo).

45

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO

JOSE DE CALDAS SEDE INGENIERIA

TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l [%

]

AC

TP7-TRAFO 1,22 1,22

TRAFO -TPCC 0,61 1,83

TPCC-INVERSOR PV 0,014 1,84

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 0,15 0,15

REGULACION TOTAL [%] 2,00

Tabla 12 Regulación total desde el generador PV hasta TP7

La tabla 13 muestra la regulación en porcentaje desde el generador fotovoltaico hasta el

tablero de distribución general del séptimo piso. Este ejemplo muestra el caso en el que no

hay consumo en la microrred y toda la energía generada por el sistema fotovoltaico será

entregada a la red de distribución convencional.

46



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l

[%]

AC

TPCC-INVERSOR PV 0,014 0,014

TPCC-TCARGAS 0,305 0,319

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 0,158 0,158


Tabla 13 Regulación total desde el generador PV hasta TCARGAS

La tabla 14 muestra en rojo, la regulación total para el caso en el cual la energía fluye desde

el generador fotovoltaico hasta el tablero de cargas ubicado en el LIFAE.



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l [%

]

AC

TP7-TRAFO 1,22 1,22


TPCC-INVERSOR BAT 0,36 2,19

DC

BATERIAS-INVERSOR BAT 0,14 0,14


Tabla 14 Regulación total desde TP/ hasta Baterías

47

La tabla 15 muestra la regulación desde el tablero de distribución general del séptimo piso

hasta las baterías.



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l

[%]

AC

TPCC-INVERSOR BAT 0,36 0,36


DC

BATERIAS-INVERSOR BAT 0,14 0,14


Tabla 15 Regulación total desde Baterías hasta TCARGAS

En la tabla 16 se muestra la regulación total para el caso en el que las baterías suministran

energía al tablero de cargas ubicado en el LIFAE.



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l

[%]

AC

TP7-TRAFO 1,22 1,22


TPCC-INVERSOR G1 0,097 1,92


Tabla 16 Regulación total desde Inversor G1 hasta TP7

48

En la tabla 17 se observa la regulación en porcentaje desde el inversor G1 hasta el tablero de

distribución general del séptimo piso. Cabe aclarar que el G1 es un proyecto de grado aun no

implementado y se tiene pensado que entregue energía a la red o a las cargas propias del

LIFAE.



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l [%

]

AC




Tabla 17 Regulación total desde Inversor G1 hasta TCARGAS

En el caso de que G1 entregue energía al tablero de cargas ubicado en el LIFAE, se tendrá la

regulación total presentada en la tabla 18



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l [%

]

AC

TP7-TRAFO 1,22 1,22




Tabla 18 Regulación Total desde Inversor G2 hasta TP7

49



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l [%

]

AC




Tabla 19 Regulación total desde Inversor G2 hasta TCARGAS

Las tablas 19 y 20 muestran los mismos casos de las tablas 17 y 18 aplicados a un segundo

inversor que se plantea tendrá asociado un generador, el cual, hace parte de un proyecto aún

no implementado (la microrred será implementada previendo la integración de estos futuros

proyectos).



TR

AM

O

Reg

ula

ción

Parc

ial

[%]

Reg

ula

ción

Tota

l [%

]

AC

TP7-TRAFO 1,22 1,22


TPCC-EMULADOR EOLICO 0,24 2,07


Tabla 20 Regulación total desde TP/ hasta el Emulador Eólico

50

3.2.6.3. Selección de canalización.

Para seleccionar la canalización, hay que tener en cuenta la normatividad vigente para el tipo

y capacidad de conductores que se pueden instalar [38], [39].

Teniendo en cuenta lo anterior, se formula una tabla en EXCEL® para seleccionar el ducto

apropiado (tabla 22).

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

SEDE INGENIERIA

TR

AM

O

Tip

o d

e cu

enta

Aco

meti

da

Mate

rial

Du

cto

AC

TP7-TRAFO 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TRAFO -TPCC 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TPCC-INVERSOR PV 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TPCC-INVERSOR BAT 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TPCC-INVERSOR G1 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TPCC-INVERSOR G2 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TPCC-EMULADOR EOLICO 3Ø 3#10+1#10 Cu 1Ø1"

TPCC-TCARGAS 3Ø 3#10+1#8 Cu 1Ø1"

DC

GENERADOR PV-INVERSOR PV 1Ø 1#10+1#10 Cu 1Ø1"

BATERIAS-INVERSOR BAT 1Ø 1#10+1#10 Cu 1Ø1"

Tabla 21 Selección de canalización.

Teniendo en cuenta la tabla 22, se observa que para las acometidas es necesario usar tubería

de 1” de diámetro. Sin embargo, la selección debe ir más allá de la capacidad de conductores,

se debe verificar el lugar en el que se van a instalar y decidir qué tipo de canalización usar

realizando un análisis para cada tramo de la microrred.

51

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO-TPCC: Este recorrido se realizará dentro de

las instalaciones del LIFAE. Al ser equipos que están muy cerca se requiere un pequeño

tramo de tubería EMT de 1” que estará a la vista debidamente asegurada.

TPCC-INVERSOR PV, TPCC-INVERSOR BAT, TPCC-INVERSORG1, TPCC-

INVERSORG2, TPCC-INVERSOR, EMULADOR EOLICOTPCC-TCARGAS,

BATERIAS- INVERSOR BAT: Todos estos tramos serán realizados desde el TPCC a

equipos que están relativamente cerca. Por lo tanto, se plantea instalar las acometidas a través

de una canaleta metálica de 15x5cm con tapa, pintura electrostática y división. Esta canaleta

está instalada a 3 cm del suelo, firmemente fijada y totalmente cubierta con su tapa.

GENERADOR PV-INVERSOR PV: Este tramo de la microrred ya se encuentra instalado,

por lo tanto, no se le realizaron modificaciones.

3.2.8. Medidores de energía.

El proyecto de la microrred de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas cuenta con

seis medidores de energía trifásicos, los cuales permitirán integrar a futuro sistemas de

control y gestión de la energía.

Se tienen dos medidores convencionales y cuatro bidireccionales. Los medidores

convencionales tienen por objetivo registrar la energía entregada desde el generador

fotovoltaico al TPCC después del inversor trifásico y la energía entregada desde el TPCC a

las cargas de la microrred.

Los medidores bidireccionales son los encargados de registrar los datos de las fuentes de

energía y cargas. El banco de baterías tiene asociado un medidor, el cual registra la energía

que entrega a la microrred y la energía que la microrred le entrega para realizar su carga. Este

medidor está ubicado entre el TPCC y un convertidor AC/DC bidireccional, es decir, puede

ser un rectificador o un inversor, dependiendo del estado de carga de las baterías y de los

requerimientos del sistema.

Dos de los medidores están ubicados en G1 y G2 (figura 30), los cuales son elementos

proyectados para ser fuentes de generación y consumo. Estos dos componentes de la

microrred corresponden a proyectos que se encuentran en desarrollo y serán integrados a

futuro.

52

Figura 30 G1 y G2

El último de los medidores bidireccionales está ubicado entre el transformador de aislamiento

y el TPCC, y toma los datos de la energía que la microrred le entrega a la red de distribución

eléctrica y viceversa.

Los medidores convencionales usados serán Elster A1100 (figura 31), capaz de medir de 0 a

100A en medición directa y de 0 a 10 A en indirecta, 220V línea-línea y puertos de

comunicaciones [40].

53

Figura 31 Medidor Elster A1100

Para los medidores bidireccionales, se usan Elster ALPHA A1800 (figura 32), los cuales

cuentan con las mismas características de los medidores Elster A1100 y además pueden

realizar un registro y alerta de los eventos de energía inversa [41], por lo cual pueden registrar

la energía entregada o recibida de los elementos generadores y consumidores de energía de

la microrred,

Figura 32 Medidor Elster ALPHA A1800

Estos medidores deben contar con su respectiva certificación y cumplir la normatividad

vigente.

3.2.9. Banco De Baterías.

La microrred eléctrica de la Universidad Distrital cuenta con un banco de baterías que será

capaz de tomar la energía de la microrred o de entregarla.

Teniendo en cuenta que la mayoría de baterías del mercado son a 12V voltios, se

seleccionaron tantas baterías en serie como es necesario para llegar al valor de la tensión DC

elegida. La tensión del barraje DC en el TPCC es de 240V.

Se usaron baterías FL-12650GS con las siguientes características:

Sellado y operación libre de mantenimiento.

Construcción y diseño sin derrame.

54

Envases y tapas en ABS (UL94HB, UL94V-0).

Válvula de seguridad instalada contra explosiones.

Alta calidad y alta confiabilidad.

Excepcional rendimiento de recuperación de descarga profunda.

Flexibilidad de diseño para múltiples posiciones de instalación.

Batería FL-12650GS

Tensión 12V

Profundidad de la

descarga (Pd) 80%

Capacidad 65 Ah

Tabla 22 características de las baterías

La tabla 23 muestra las características eléctricas individuales de cada batería y a partir de

ellas se calcula el banco de baterías.

El número de baterías en serie está determinado por:

BATERIASSERIE = 𝑉𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑀𝐴

𝑉𝐵𝐴𝑇𝐸𝑅𝐼𝐴=

240𝑉

12𝑉= 20V

La capacidad nominal del banco es de 15.6kWh y corrigiendo por la profundidad de descarga

tenemos 12.48kWh utilizables.

Las 20 baterías que conforman el banco están localizadas en las instalaciones del LIFAE,

soportados en un gabinete metálico diseñado para ubicarlas y realizar las conexiones

correspondientes (figura 33).

55

Figura 33 Baterías de la microrred

El banco de baterías de la microrred estará conectado a un barraje principal DC

(figura 34) desde el cual se podrán realizar pruebas con las baterías

independientemente de la microrred.

56

Figura 34 Barraje DC

3.2.10. Protecciones eléctricas.

Como se planteó en el marco conceptual, las protecciones eléctricas son de vital importancia

ya que brindan seguridad a las instalaciones y sobre todo a las personas en caso de eventuales

fallas del sistema. Es por este motivo que deben dimensionarse de manera adecuada para

cumplir con los requerimientos técnicos de la microrred y de la normatividad vigente.

3.2.10.1. Selección de protecciones.

La selección de protecciones se lleva a cabo con los cálculos de corriente para cada uno de

los tramos de la microrred, para lo cual hay que tener en cuenta el tipo de carga (trifásica,

bifásica o monofásica), y el factor de sobredimensionamiento aplicado para la selección de

los conductores del 25% por encima del valor nominal calculado y el valor de la corriente de

corto circuito de dicho tramo, con el fin de determinar el poder de corte de la protección.

Antes de calcular la corriente de corto circuito es necesario calcular la impedancia de corto

circuito de cada uno de los tramos, a partir de la impedancia de corto circuito del

transformador de aislamiento, la cual se calcula a partir de la Tensión de corto circuito Vcc

expresada en % impresa en la placa del transformador:

57

𝑍𝑐𝑐 = 𝑉𝑐𝑐𝑉2

𝑆

Donde:

𝒁𝒄𝒄 = 𝑰𝒎𝒑𝒆𝒅𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 [Ω]

𝑽 ∗ 𝑽𝒄𝒄 = 𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 [𝑽] : Tensión que aplicar al primario del transformador para que el

secundario sea recorrido por In nominal, estando los bornes del secundario BT en

cortocircuito.

𝑺 = 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 [𝑽𝑨] : Potencia aparente del transformador

En general RT << XT del orden de 0.2 XT Usando la ecuación y asumiendo que la resistencia

del transformador de aislamiento es cercana a 0, se puede decir que la reactancia del

transformador será la misma impedancia usando la siguiente ecuación:

𝑍𝑐𝑐 = √𝑅2 + 𝑋2

Donde:

𝑍𝑐𝑐 = 𝐼𝑚𝑝𝑒𝑑𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 [Ω]

𝑅 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 [Ω]

𝑋 = 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 [Ω]

Los valores de resistencia y reactancia de los conductores están dados por los fabricantes en

Ω/m. Por lo tanto, para hallar las resistencias y reactancias totales se debe multiplicar el valor

brindado por los fabricantes por la longitud total del tramo y sumar la resistencia y reactancia

del tramo anterior que alimenta una falla monofásica.

La longitud total del tramo con la cual se calculan, la resistencia y la reactancia totales, es la

enunciada en la tabla 8 (con la cual se llevó a cabo el cálculo de la regulación).

58

R (

Ω/m

)

Tra

mo

Xl

(Ω/m

)

Tra

mo

R (

Ω)

Tota

l

Xl

(Ω)

Tota

l

Z T

OT

AL

(Ω)

Transformador 1,00E-03 3,46E-01 0,34611344

TP7-

Transformador

0,00374353 0,00014622 7,49E-02 2,92E-03

0,07492777

Transformador-

TPCC 0,00374353 0,00014622 3,84E-02 3,48E-01

0,34969282

TPCC-

INVERSOR

PV

0,00374353 0,00014622 5,72E-02 3,48E-01

0,35296317

TPCC-

INVERSOR

BAT

0,00374353 0,00014622 6,09E-02 3,48E-01

0,35373266

TPCC-

INVERSOR

G1

0,00374353 0,00014622 5,34E-02 3,48E-01

0,35223184

TPCC-

INVERSOR

G2

0,00374353 0,00014622 5,34E-02 3,48E-01

0,35223184

TPCC-

EMULADOR

EOLICO

0,00374353 0,00014622 5,34E-02 3,48E-01

0,35223184

TPCC-

TCARGAS 0,00374353 0,00014622 5,72E-02 3,48E-01

0,35296317 Tabla 23 Calculo de impedancia de corto circuito de los tramos de la microrred

La tabla 24 muestra la impedancia de corto circuito de los tramos AC de la microrred. Una

vez obtenidos estos valores, se procede a calcular las corrientes de cortocircuito para cada

uno de ellos.

El cálculo de la corriente de corto circuito se realiza considerando una falla trifásica, que es

la que proporciona una mayor corriente de falla, a diferencia de las fallas monofásicas y a

tierra, que son más comunes. La ecuación usada es la siguiente:

𝐼𝑐𝑐 = 𝑉𝐿𝐿/√3

𝑍𝑐𝑐 ∗ 1000[𝑘𝐴]

59

Donde:

𝐼𝑐𝑐 = 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 [𝑘𝐴]

𝑉𝐿𝐿 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 [𝑉]

𝑍𝑐𝑐 = 𝐼𝑚𝑝𝑒𝑑𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑜𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 [Ω] : La impedancia de corto circuito es la recorrida

desde el generador hasta el punto de falla, que es de hecho la impedancia directa por fase (a

esto se debe el modelo por fase).

MICRORRED UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS SEDE

INGENIERIA

TR

AM

O

I (A

)

FA

CT

OR

I (

A)

125%

Aco

meti

da

Mate

rial

Icc

(kA

)

AC 0,346707133

TP7-TRAFO 13,8786122 17,3482653 3#10+1#10 Cu 1,601542458

TRAFO -TPCC 13,8786122 17,3482653 3#10+1#10 Cu 0,343158323

TPCC-INVERSOR PV 0,66617339 0,832716734 3#10+1#10 Cu 0,339978818

TPCC-INVERSOR BAT 13,8786122 17,3482653 3#10+1#10 Cu 0,339239243

TPCC-INVERSOR G1 5,5514449 6,93930612 3#10+1#10 Cu 0,340684705

TPCC-INVERSOR G2 5,5514449 6,93930612 3#10+1#10 Cu 0,340684705

TPCC-EMULADOR

EOLICO 13,8786122 17,3482653 3#10+1#10 Cu 0,340684705

TPCC-TCARGAS 13,8786122 17,3482653 3#10+1#8 Cu 0,339978818

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 6,93641618 9,710982659 1#10+1#10 Cu 0,00752

BATERIAS-INVERSOR

BAT 41,6666667 58,33333333 1#10+1#10 Cu

Tabla 24 corrientes de corto circuito en los tramos de la microrred

La tabla 25 muestra la corriente nominal del tramo, la corriente sobredimensionada con la

cual se seleccionó el conductor, la acometida, el material de los conductores y las corrientes

de corto circuito. Basados en estos datos, se seleccionaron las protecciones necesarias para

lograr cumplir con los requerimientos técnicos de la microrred. La corriente de corto circuito

del generador fotovoltaico es un dato brindado por el fabricante.

60



TR

AM

O

FA

CT

OR

I (

A)

125%

Tip

o d

e ca

rga

Pro

tecc

ión

AC

TP7-TRAFO 17,34 3Ø 3x20

TRAFO -TPCC 17,34 3Ø 3x20

TPCC-INVERSOR PV 0,83 3Ø 3x16

TPCC-INVERSOR BAT 17,34 3Ø 3x16

TPCC-INVERSOR G1 6,93 3Ø 3x16

TPCC-INVERSOR G2 6,93 3Ø 3x16

TPCC-EMULADOR EOLICO 17,34 3Ø 3x16

TPCC-TCARGAS 17,34 3Ø 3x20

DC

GENERADOR PV-INVERSOR

PV 9,71 1Ø 1x10

BATERIAS-INVERSOR BAT 58,33 1Ø 1x15

Tabla 25 Protecciones eléctricas de la microrred

Usando los datos de la tabla 25, se forma la tabla 26 donde se muestra el calibre de la

protección eléctrica seleccionada para cada uno de los tramos. Para los tramos DC, se usan

protecciones bipolares para proteger el positivo y el negativo. Los tramos AC son en su

totalidad trifásicos y por lo tanto serán usadas protecciones tripolares de tipo industrial. A

excepción del primer tramo, todas las protecciones estarán ubicadas en el TPCC, y son un

total de 2 de 3X20, con un poder de corte de 25kA, 5 de 3x16 con un poder de corte de 25kA,

2 de 2x16A con un poder de corte de 6kA. En el TP7, se instala una protección de 3X20, con

un poder de corte de 25kA para la acometida hacia el transformador de aislamiento. El poder

de corte de las protecciones está por encima del valor de corriente de corto circuito calculado

cumpliendo así las especificaciones técnicas. Vale aclarar que los valores del poder de corte

de las protecciones fueron los menores que se encontraron disponibles en el mercado.

En las figuras 35 a 37 se muestran el tipo de protecciones ubicadas en el TPCC según el

diagrama unifilar de la microrred.

61

Figura 35 protecciones bipolares

Figura 36 Protecciones tripolares del TPCC

Figura 37 Protección contra sobretensiones

62

Usando el cálculo de las protecciones eléctricas, se dimensionaron y seleccionaron

contactores para realizar la conexión y des conexión de las fuentes de generación y las cargas,

obteniendo 5 contactores de 18A a AC3, 32A a AC1 y 2 contactores de 25A a AC3, 40 40A

a AC1. Los dos tipos de contactores tienen una tensión de funcionamiento de 220 VAC

(figura 38).

Figura 38 Contactores microrred UD

3.2.10.2. Selección del conductor de tierra.

Para la selección del conductor de tierra se debe tener en cuenta el calibre de las protecciones

y el material de los conductores usados en la acometida. Los datos consignados en la tabla

26 muestran el calibre de las protecciones eléctricas de los tramos, y basados en esto se toma

la norma NTC 2050 para seleccionar el conductor de tierra.

63

Tabla 26 Calibre mínimo de conductor de puesta a tierra para equipos y canalizaciones [38]

La tabla 27, es la tabla 250-95 de la NTC 2050, la cual guía en la selección del conductor de

puesta a tierra obteniendo:

64



TR

AM

O

Pro

tecc

ión

Tie

rra

AC

TP7-TRAFO 3x20 12T

TRAFO -TPCC 3x20 12T

TPCC-INVERSOR PV 3x20 12T

TPCC-INVERSOR BAT 3x20 12T

TPCC-INVERSOR G1 3x20 12T

TPCC-INVERSOR G2 3x20 12T

TPCC-EMULADOR EOLICO 3x20 12T

TPCC-TCARGAS 3x20 12T

DC

GENERADOR PV-

INVERSOR PV 1x20 12T

BATERIAS-INVERSOR BAT 1x20 12T

Tabla 27 Conductores de puesta a tierra.

En la tabla anterior, se muestra el conductor de puesta a tierra para cada uno de los tramos,

de acuerdo a la protección seleccionada. Los conductores de tierra son en cobre aislado tipo

THHN calibre 12 AWG.

3.2.10.3. Coordinación de protecciones. La coordinación de protecciones se realizó usando el software ETAP® V 12.6.5. Se modeló

todo el diagrama unifilar de la microrred, teniendo en cuenta que se tienen tramos en AC y

tramos en DC. Los tramos en DC se omitieron debido a que no hay más de una protección

en dichos tramos, y su apertura estará ligada a la curva de calentamiento del conductor a

proteger.

Se modela una falla en BT según la norma IEC 60909 en el barraje del tablero PCC y en

bornes de los inversores, con el fin de hacer una adecuada coordinación entre las curvas de

65

las protecciones (figura 39) y adecuar una selectividad entre las mismas para generar una

secuencia de disparo que no afecte zonas que no se encuentren dentro de la falla.

Figura 39 Curvas de Protecciones AC en BT y I falla

En las figuras 40 a 45 se puede apreciar la secuencia de disparo para cada tramo en BT.

66

Figura 40 Secuencia falla en Banco de Baterías

Figura 41 Secuencia falla en Panel Fotovoltaico

67

Figura 42 Secuencia falla en Generador 1

Figura 43 Secuencia falla en Generador 2

68

Figura 44 Secuencia falla en Tablero de Carga

Figura 45 Secuencia falla en Emulador Eólico

69

4. Integración de la microrred.

Debido a cambios que se fueron dando en el transcurso del diseño del proyecto, se generó un

segundo diagrama unifilar, el cual nos permite darle mayor flexibilidad y versatilidad a la

instalación de la microrred, esto surgió debido a la idea de poder trabajar paralelamente,

distintos proyectos en el mismo espacio disponible de la instalación, y adicional mente no

generar interrupciones del servicio de energía que se inyecta a la red. El diagrama unifilar

modificado, el cual es la guía para la siguiente instalación se muestra a continuación.

Para la integración física se utilizó el software de modelado en 3D de Autodesk REVIT®. Si

bien se utilizó AUTOCAD® para modelar el diagrama unifilar este no es claro al momento

de hacer la instalación debido a que es un modelo en 2D y se necesitaba optimizar el espacio

disponible en el laboratorio.

Los componentes de la microrred enunciados en la sección 3.2 del presente documento

fueron integrados de forma tal que cumplen los requerimientos técnicos del diseño, y la

instalación cumple con la normatividad vigente para instalaciones eléctricas en baja tensión.

Los elementos usados en la construcción de la microrred cuentan con sus respectivos

certificados de conformidad haciendo de la implementación del diseño un proceso exitoso.

La Universidad Distrital cuenta ahora con una microrred a pequeña escala, la cual permite

observar y analizar su comportamiento, ya sea cuando funciona de manera autónoma o

interconectada a la red de distribución, el cableado se realizó con el código de colores para

facilitar la identificación de fases, neutros, tierras y polaridades DC.

La microrred de la Universidad Distrital integra de forma armoniosa a los generadores y las

cargas previstas en el diagrama unifilar con la red de distribución, teniendo niveles de tensión

constantes en el punto de conexión común. La microrred de la UD permite la conexión y

desconexión tanto de cargas como de generadores usando los contactores seleccionados en

la sección 3.2. Lo anterior permite usar la instalación para estudiar diversos escenarios a los

que puede estar sometida la microrred en general (aislada, interconectada a la red, con una

sola fuente de energía renovable, sin cargas, etc…), también se dispuso de un barraje DC de

48V con 3 salidas, el cual permitirá conectar cargas con suministro de corriente hasta de 16

Amperios.

70

Figura 46 Diagrama Unifilar Modificado

71

Figura 47 vista en planta del LIFAE

El laboratorio cuenta con 5 metros de largo y 3 metros de ancho (figura 46) ubicado en el

séptimo piso del edificio Sabio Caldas de la Universidad. Dispone de poco espacio para la

ubicación de los equipos, y adicionalmente no cuentan con los muros laterales para la posible

ubicación de algún tablero debido a que son divisiones con ventanales que imposibilitan la

firmeza que requieren los equipos. Por estas razones, se optó por la siguiente configuración.

Figura 48 Vista Sección Este

72

Figura 49 Vista Sección Este

Figura 50 Vista en Perspectiva

73

Por medio de estas imágenes (figura 46 a 49), se tiene una noción del resultado final de la

disposición de los equipos, permitiendo hacer una coordinación antes de cometer cualquier

error en la ejecución de la obra.

Con ayuda del modelado BIM y de los cálculos realizados para el dimensionamiento de los

componentes de la microrred, es posible optimizar las cantidades de material requeridas para

llevar a cabo el proyecto, permitiendo reducir cantidades y costos, aprovechando al máximo

el espacio disponible para realizar la instalación.

Figura 51 Vista en perspectiva de la microrred construida

La figura 50 muestra la microrred construida en perspectiva, la cual, al ser comparada con la

figura 49 permite observar la ventaja del modelado BIM, ya que, facilito la construcción del

proyecto y en la práctica no existieron desviaciones respecto al diseño.

Figura 52 Transformador de aislamiento instalado

74

Figura 53 energización del transformador.

En la figura 52 se ve la conexión del transformador de aislamiento, el cual energizara la

microrred.

Una vez instalados los componentes de la microrred, se procedió a determinar de manera

práctica los parámetros de funcionamiento de la microrred. En la figura 53 se muestra la

medición realizada sobre el barraje AC obteniendo tensiones de línea (figura 54), tensiones

de fase (figura 54), secuencia (figura 55) y formas de onda de tensión (figura 56).

Figura 54 Medición sobre barraje AC

75

Figura 55 Tensiones de línea y fase AC

En la figura 54 se muestra una tensión de línea de 216V y una tensión de fase de 124V, la

cual está dentro de los límites establecidos por la NTC 1340.

Figura 56 Secuencia de fases

La figura 55 permite observar que el sistema tiene secuencia positiva.

76

Figura 57 Formas de onda

La forma de onda senoidal trifásica se muestra en la figura 56.

También se tomaron medidas en el banco de baterías y barraje DC obteniendo los resultados

mostrados en la figura 57 y 58.

Figura 58 Tensión DC de una batería.

77

Figura 59 Medición en el barraje DC.

El sistema fotovoltaico conectado a la microrred arrojo los siguientes resultados (figuras 59

a 62):

Figura 60 Tensión a la salida del generador fotovoltaico.

78

Figura 61 Tensión de fase AC a la salida del inversor fotovoltaico

Figura 62 Tensión de línea AC a la salida del inversor fotovoltaico.

79

Figura 63 Medidor del sistema fotovoltaico.

La microrred cuenta con salidas eléctricas trifásicas para entregar o recibir energía de G1 y

G2, los cuales estarán configurados para generar energía o consumirla según se requiera.

Estos elementos (G1 y G2) se encuentran en desarrollo por parte de otros proyectos de

investigación. Las salidas se han dejado debidamente marquilladas y listas para su uso a

futuro. En las figuras 63 y 64 se muestra la tensión AC para G1 y G2.

Figura 64 Tensión de fase y tensión de línea para alimentar G1

80

Figura 65 Tensión de fase y tensión de línea para alimentar G2

Una vez realizadas las mediciones, la microrred de la Universidad Distrital se encuentra en

funcionamiento cumpliendo con los requerimientos técnicos del diseño y todos sus elementos

en perfectas condiciones.

81

5. Conclusiones.

Se diseñó de manera exitosa un cuadro de conexiones que en la práctica cumple los

requerimientos técnicos de diseño exigidos por el diagrama unifilar de la microrred y

optimizando el espacio disponible en el LIFAE para cumplir con las distancias de

seguridad.

Se dimensionaron las protecciones indicadas para cada uno de los componentes de la

microrred ejecutando simulaciones con ayuda del software ETAP para verificar su

coordinación y correcto funcionamiento. La selección de protecciones en la ejecución

del proyecto refleja fielmente los resultados de la etapa de diseño del proyecto.

Este proyecto da pie a la innovación por parte del cuerpo estudiantil de la Universidad

Distrital en cuanto a la generación distribuida, fuentes de energía renovables y su

aplicación en microrredes, brindando los medios para entender el uso racional de la

energía, y fortaleciendo las bases en diseño y análisis de este tipo de instalaciones.

La construcción de microrredes desde el ámbito académico en la actualidad puede

sentar precedentes en la formación de los futuros ingenieros, teniendo en cuenta que

las fuentes de energía derivadas de combustibles fósiles serán desplazadas debido a

su efecto negativo sobre el medio ambiente. Este tipo de estudios servirán para la

construcción de proyectos a mayor escala que aliviarán el alza en los costos de la

generación de energía Electrica.

El transformador de Aislamiento hace parte indispensable de la microrred,

proporcinando una mayor seguridad al operario y a los equipos siendo este la interfaz

entre la microrred y la Red.

Este proyecto permitirá el estudio de Gestión y Calidad de energía brindada por una

Microrred con diversas fuentes de generación, especialmente de Fuentes no

convencionales de Energía.

La construcción de la microrred se ejecutó de manera exitosa cumpliendo los

objetivos planteados, obteniendo una instalación eléctrica confiable y segura para su

uso académico.

RECOMENDACIONES

Antes de cualquier conexión hacer una revisión exhaustiva de los planos la y

documentación técnica referente al proyecto, debido a que una mala manipulación

podría dañar equipos muy costosos y el trabajo de grado de muchos estudiantes que

servirán de apoyo académico para los generaciones venideras de ingenieros.

82

Cabe aclara que el proyecto en su instalación queda totalmente funcional sin el

sistema de control, que es responsabilidad de otro grupo investigador, sin embargo se

adelantó la gestión de cotización y compra del PLC a utilizar en el control de la

Microrred.

El proyecto permite la fexibilidad de añadir hasta dos fuentes de generación

adicionales a las instaladas actualmente.

Referencias.

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Renewables 2015 Glob. Status Report., p. 32, 2015.

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generación y consumo.,” El Suminist. la Electr., 2009.

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Semantic Hype or the Dawn of a New Era?,” IEEE Power Energy Mag., vol. 1, no.

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distributed generation,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 19, no. 4, pp. 764–773,

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83

[10] T. Learning, “White Paper on,” no. August, pp. 3–46, 2006.

[11] JOHANN ALEXANDER HERNÁNDEZ MORA, “METODOLOGÍA PARA EL

ANÁLISIS TÉCNICO DE LA MASIFICACIÓN DE SISTEMAS

FOTOVOLTAICOS COMO OPCIÓN DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA EN

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FACULTAD DE INGENIERÍA BOGOTÁ, COLOMBIA, 2012.

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parque eólico de 6 MW,” p. 71.

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[22] E. Coloma Picó, Introducción a la tecnología bim. 2008.

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UNA VIVIENDA PLURIFAMILIAR Resumen,” 2014.

[24] “Análisis de aplicación de la metodología BIM al modelado y cálculo de

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[25] S. P. Manríquez, “Análisis técnico-económico para la implementación de microredes

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[27] A. G. Peralta Sevilla and F. Amata Fernández, “Evolución de las Redes Eléctricas

84

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[28] C. Alvarez, “Optimización de una microred mediante estrategias de suministro y

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una microred híbrida a base de energía fotovoltaica y energía térmica diesel en la

empresa Trace Oilfield Services Cía. Ltda. para reducir la contaminación ambiental,”

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[32] T. Martín and T. Isabel, “Operación Y Gestión De Microrredes Energeticas Urbanas

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[33] D. Henr, “Generación distribuida,” pp. 17–38, 2015.

[34] J. H. P. GRATERON, “DISEÑO Y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES

ELÉCTRICAS DE UNA MICRO-RED PARA UNA ESTACIÓN BASE DE

COMUNICACIÓN EN CONDICIÓN DE ISLA,” Univ. Dist. Fr. JOSÉ CALDAS

Fac. Ing. Proy. Curric. Ing. ELÉCTRICA, 2016.

[35] R. H. Lasseter and P. Piagi, “Microgrid: A Conceptual Solution,” no. June, 2004.

[36] FEO CEDIEL GUISELLE ALEJANDRA, DELGADO EDISÓN ANDRES, and

BOTÍA MENDIVELSOSERGIO EFRAÍN, “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE

UN LABORATORIO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS

A LA RED TRIFÁSICA DE BAJA TENSIÓN EN LAS INSTALACIONES

FÍSICAS DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE

CALDAS.” Bogota, 2012.

[37] “Resumen Emulador Eolico,” pp. 165–168.

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[39] Ministerio de Minas y Energía, “Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas

(RETIE),” Bogotá, Colomb., p. 210, 2013.

[40] P. Irda, “Medidor A1100.”

[41] ELSTER, “A1800 Medidor electrónico trifásico multifilar.pdf.” p. 3.

85

Anexos

Anexo A. interruptores automáticos ic60N.

89

Anexo B. interruptores automáticos EZC.

90

Anexo C. Protección contra sobretensiones.

92

Anexo D. Contactores.

94

Anexo E. Informe Eólico.

Location: Laboratorio LIFAE

Engineer: Johan Hernandez Study Case: SM

12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red

Project: Microred Universidad Distrital ETAP

Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal

Diseñadores: Alexis Cahaparro Juan David Liscano

Electrical Transient Analyzer Program

Short-Circuit Analysis

IEC 60909 Standard

3-Phase, LG, LL, & LLG Fault Currents

Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing

Synchronous Generator

0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:

System Frequency: 50.00 Hz

Metric

red

C:\Users\diseno3.ACH\Dropbox\proyecto de grado\proyecto\etap\red\Untitled.SQ2

95

Anexo F. Informe Baterías.



12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red


Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal




IEC 60909 Standard


Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing


0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:


Metric

red


96

Anexo G. Informe Carga.



12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red


Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal




IEC 60909 Standard


Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing


0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:


Metric

red


97

Anexo H. Informe G1.



12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red


Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal




IEC 60909 Standard


Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing


0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:


Metric

red


98

Anexo I. Informe G2.



12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red


Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal




IEC 60909 Standard


Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing


0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:


Metric

red


99

Anexo J. informe PV.



12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red


Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal




IEC 60909 Standard


Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing


0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:


Metric

red


100



12.6.5C Page: 1

SN: ACHCOL

Filename: red


Contract:

Date: 07-02-2017

Revision: Base

Config.: Normal




IEC 60909 Standard


Number of Buses:

Number of Branches:

Number of Machines:

Total

9

Tie PD

Total

1

0

Impedance

Lumped Load

0

0

Total

Induction Machines

0

Line/Cable

8

10

Load

Synchronous Motor

0

Reactor

0

9

V-Control

1

Power Grid

XFMR3

0

0

Swing


0

XFMR2

1

1

Unit System:

Project Filename:

Output Filename:


Metric

red


101

Anexo K. Medidor Elster A1100

103

Anexo L. Medidor Elster Alpha A1800

105

Anexo M. Baterías.

diseÑo e implementaciÓn de una microrred en la...

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