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SISTEMA DE DISTRIBUCIN

FUNDAMENTOS DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIN (SED) ( )

Caractersticasdelascargas C t ti d lInfluencia de las caractersticas de las cargas sobre las redes de distribucin. distribucinLas caractersticas de la carga influyen en los sistemas de potencia y distribucin, ms no en viceversa Las caractersticas de las cargas expresan el comportamiento de los usuarios frente al sistema de distribucin y por lo tanto, imponen las condiciones Las empresas de energa pueden realizar control sobre algunas cargas para evitar que el sistema colapse p

Influencia de las caractersticas de la carga en las redes

CaractersticasdelascargasCarga conectada (CC). Es la suma de todas las potencias nominales continuas de los aparatos de consumo conectados a un sistema o a parte de l, se expresa generalmente en kVA, MVA, kW o MW. Matemticamente se indica como: , , CC = Potencias nominales de las cargas Capacidad instalada (CI). Corresponde a la suma de las potencias nominales de los equipos (transformadores, generadores), que suministran la potencia elctrica a las cargas o servicios conectados. Es llamada tambin capacidad nominal del sistema. i CI = Potencias nominales de los equipos que suministran la energa elctrica

Caractersticasdelascargas Caractersticas de las cargasDensidad de carga. Es la relacin entre la carga conectada y el rea de la zona del proyecto:

Densidad de carga =

carga conectada rea de la zona

Si la densidad de carga por rea est en kW/m2 , simplemente se divide por el factor de potencia si se requiere representarla en funcin de los kVA: pote c a s equ e e ep ese ta a e u c os V :

kVA / UA = /UADonde UA: Unidad de rea

kW

UA cos( )

CaractersticasdelascargasDemanda D(t) D(t). Es la cantidad de potencia que un consumidor utiliza en cualquier momento (variable en el tiempo) Se puede expresar en kW kVAR kVA kA A tiempo). kW, kVAR, kVA, kA, Es la carga de una instalacin elctrica en los terminales receptores promediada en un intervalo de tiempo determinado

Intervalo de demanda . Es el perodo d l d durante el cual se toma el valor medio d l carga. Se puede l l l l di de la d expresar en 15 min, 30 min o 1 hora

Caractersticasdelascargas C t ti d lCurva de carga o curva de demanda. Es la E l representacin grfica d l variacin d l d t i fi de la i i de la demanda en el ti d l tiempo para una carga dada

CC

El tiempo puede venir dado en horas das meses aos horas, das, meses, aos

CaractersticasdelascargasDemanda mxima (DM).Corresponde a la carga mayor que se presenta en un sistema en un perodo de trabajo previamente establecido. j p En la figura, la carga mxima es la que se presenta a las 6 pm horas. p p En la demanda mxima se presenta la mxima cada de tensin en el sistema y por lo tanto las mayores prdidas de energa y potencia. Para establecer la DM se debe especificar el intervalo de demanda para medirla. Demanda Mxima

Nmero de horas de carga equivalente EH.

Caractersticasdelascargas

Es el nmero de horas que requerira la carga mxima para que se consuma la misma cantidad de energa que la consumida por la curva de carga real sobre el periodo de tiempo especificado. Esta dada por:

Energa total consumida en el perodo (kWh ) EH = Carga mxima (kW)

Curvas de carga diaria.


Estas curvas se dibujan para el da pico de cada ao del perodo estadstico seleccionado y estn formadas por los picos obtenidos en intervalos de una hora para cada hora del da.

Indican las caractersticas de la carga en el sistema sean estas predominantemente sistema, residenciales, comerciales o industriales y de la forma en que se combinan para producir el pico.

Permiten seleccionar en forma adecuada los equipos de transformacin en lo que se refiere a la capacidad lmite de sobrecarga, tipo de enfriamiento para transformadores p g p f p f de subestaciones y lmites de sobrecarga para transformadores de distribucin.

Caractersticasdelascargas C t ti d lCurvas de cargas diarias tpicasCarga Residencial

Caractersticasdelascargas C t ti d lCurvas de cargas diarias tpicasCarga Comercial

Caractersticasdelascargas C t ti d lCurvas de cargas diarias tpicasCarga Industrial

Caractersticasdelascargas C t ti d lCurvas de cargas diarias tpicasAlumbrado Pblico

CaractersticasdelascargasCurvas de duracin de carga diaria CDC(t). CDC(t) Indica la duracin de cada una de las demandas presentadas durante el periodo de tiempo especificado. Se construye ordenando los valores de y demanda de mayor a menor, respetando el tiempo de duracin de dichos valores y seleccionando el pico de demanda en el intervalo. Se pueden ajustar de tal manera que se aproxime a una curva exponencial decreciente d l f d i t de la forma: Puede ser diaria, semanal, mensual o anual. La demanda mxima, l mnima y l L d d i la i la energa (rea bajo la curva) son iguales a la curva de demanda.

CDC ( t ) = C + Ae Bt

CaractersticasdelascargasCurva de carga anual. Las curvas de carga anual estn formadas por los valores de la demanda a la hora pico en cada mes, permiten una visualizacin de los crecimientos y variaciones de los picos mensuales y anuales. El anlisis de las causas de estas variaciones debe conducir a conclusiones prcticas sobre el comportamiento del sistema y los factores que lo afectan. Estas curvas se deben dibujar en lo posible para los aos del perodo estadstico seleccionado, por ejemplo, 3 o 4 aos, y muestran la forma como se est i incrementando l carga d d la durante di h periodo y ayuda en l d d i dicho i d d la deduccin de la rata de crecimiento de la demanda.


Curvas de carga Anual

Curvas de duracin de carga anual. Estas curvas se deducen de las correspondientes curvas de carga anual e indican la distribucin de las cargas pico durante el transcurso del ao, as como la duracin de las condiciones del pico. Se construye ordenando de mayor a menor los valores seleccionados de la curva de carga anual Proporcionan una indicacin del comportamiento propio de la carga y del de sta en relacin con la capacidad instalada. Esta puede conducir a conclusiones sobre la conveniencia de tratar de modificar el comportamiento de la carga y sobre la necesidad de mejorarlas condiciones de suministro y otras. En conclusin : la duracin de carga es la relacin entre las demandas y la duracin de las demandas sobre un perodo especificado de tiempo.



Curvas de duracin de carga Anual

CaractersticasdelascargasTasa de crecimiento de la demanda. Es una manera de predecir el crecimiento de la demanda en un rea geogrfica determinada Para el diseo de circuitos primarios es necesario hacer proyecciones de la demanda en la zona de influencia de la lnea primaria o de la subestacin. La tasa de crecimiento de la demanda en redes de distribucin es diferente para cada clase de consumo, es evidente que el aumento de la demanda mxima individual, que es el criterio de diseo, es mayor para una zona de consumo bajo que para una zona de consumo medio o alto. Teniendo en cuenta la escasez de datos estadsticos confiables y numerosos que permiten aplicar criterios de extrapolacin, es necesario determinar una tasa de crecimiento geomtrico con base a los siguientes factores: El crecimiento demogrfico. El aumento en el consumo por mejoramiento d l nivel d vida. l l j i del i l de id

Los desarrollos industriales, comerciales, tursticos, agropecuarios y otros previsibles previsibles. El posible represamiento de la demanda debido al mal servicio prestado anteriormente. anteriormente Se puede obtener mediante anlisis estadstico de datos histricos materializados en las curvas de carga anual cuando se grafican como mnimo para los ltimos 4 aos.


La tasa de crecimiento geomtrico de la demanda est dada por:

r=

n

Dn 1 D0

Donde D0 : Demanda actual Dn : Demanda para el perodo de proyeccin (cargas de diseo). n : Periodo de proyeccin n = 15 aos para redes de distribucin n = 8 aos para transformadores de Distribucin

CaractersticasdelascargasLa tasa de crecimiento aritmtico

Dn 1 D0 r= n

Donde D0 : Demanda actual Dn : Demanda para el perodo de proyeccin (cargas de diseo). diseo) n : Periodo de proyeccin n = 15 aos para redes de distribucin n = 8 aos para transformadores de Distribucin

Puede concluirse entonces que una red puede disearse con una capacidad tal que pueda satisfacer tanto la carga actual como la carga futura que p aparezca durante la vida til de la red.

Caractersticasdelascargas d lCarga Promedio DP. Se define como la relacin entre el consumo de energa del usuario durante un intervalo dado y el intervalo mismo Se calcula mediante: mismo.DP = Energia conumida en el tiempo Ten kWh T en h

DP =

CDT ( t ) dt0

t

T

en kW

Es una demanda constante sobre el perodo de tiempo especificado y que establece el mismo consumo de energa que las requerida por la curva de carga real sobre el mismo perodo de tiempo especificado.

Caractersticasdelascargas d lCarga Promedio DP.

C C

CaractersticasdelascargasFactor de demanda FD. El factor de demanda en un intervalo de tiempo t, de una carga, es la razn entre la demanda mxima y la carga total conectada El factor de demanda por lo general es menor que 1, siendo 1 slo cuando en el intervalo considerado, todos los aparatos conectados al sistema estn absorbiendo sus potencias nominales, l cual es muy i b bi d t i i l lo l improbable. b bl Matemticamente, este concepto se puede expresar como:

Demanda mxima DM FD = = 1 Carga conectada CCEl factor de demanda indica el grado al cual la carga total conectada se opera simultneamente simultneamente.

CaractersticasdelascargasFactor de utilizacin FU. El factor de utilizacin en un sistema elctrico en un intervalo de tiempo t, es la razn entre la demanda mxima y la capacidad nominal del sistema (capacidad instalada), es decir:

FU =

D Demanda mxima = M Capacidad instalada CI

Indica la fraccin de la capacidad del sistema que se est utilizando durante el pico de carga en el intervalo considerado, (es decir, indica la utilizacin mxima del equipo o instalacin)

Caractersticasdelascargas Diversidad y Factor de diversidad o de grupo F ..div

Las demandas mximas en un intervalo de tiempo de un grupo de cargas alimentadas por el mismo sistema generalmente no coinciden debido a los diferentes hbitos de consumo incluso en usuarios de la misma clase , lo cual y conlleva a dos definiciones muy importantes:

o Diversidad de la carga: describe la

p variacin en el tiempo del uso o el mximo uso, de dos o ms cargas conectadas, se calcula como la diferencia entre la suma de las demandas mximas de cada carga y la demanda mxima del sistema

n LD = Dmi DM grupo i =1

o Factor de diversidad: definido como la razn entre la sumatoria de las

CaractersticasdelascargasFdiv =

j g p demandas mximas individuales y la demanda mxima del conjunto o grupo de usuarios

Di =1

mi

DMgrupo

=

Dm1 + Dm 2 + Dm 3 + Dm 4 + ... + Dmn 1 DMgrupo

Es criterio fundamental para el diseo econmico de los sistemas de distribucin. distribucin Puede aplicarse a diferentes niveles del sistema; es decir, entre consumidores energizados desde una misma red entre transformadores de un mismo red, alimentador, entre alimentadores pertenecientes a un misma fuente o subestacin de distribucin; o entre subestaciones de un mismo sistema de distribucin. di ib i Son diferentes para las distintas regiones del pas pues dependen del clima, las condiciones de vida locales, las costumbres, grado de industrializacin de la zona y de las distintas clases de consumo.

CaractersticasdelascargasDemanda coincidente. Se define como la demanda de un grupo compuesto, como un conjunto de cargas no necesariamente relacionadas sobre un perodo especificado de tiempo. tiempo Factor de coincidencia FCO. Es la relacin entre la demanda mxima de un grupo de consumidores y la g p suma de las demandas de potencia mxima de consumidores individuales que conforman el grupo, ambos tomados en el mismo punto de alimentacin para el mismo tiempo. Es el inverso del factor de diversidad. La aplicacin correcta del FCO constituye un elemento muy importante en la planeacin del sistema, ya que ser la demanda mxima corregida por este factor la que se deber aplicar para seleccionar el equipo (transformadores o cables) de la red, haciendo ms real y econmico el diseo.FCO = DM grupo Demanda maxima del grupo 1 = n = suma de demandas maximas individuales F Dmi divi=1

Relacin entre diversidad y coincidencia

CaractersticasdelascargasDemanda mxima coincidente Demanda diversificada diversificada o

Demandas mximas no coincidentes

Fdiv =

suma de demandas maximas no coincidentes demanda maxima diversificada o coincidente

Factor de carga

CaractersticasdelascargasFC = Demanda promedio Demanda maxima con limites 0 < FC 1, FC = 1 DP DM

Se define S d fi como l razn entre l demanda promedio en un intervalo de tiempo la la d d di i l d i dado y la demanda mxima observada en el mismo intervalo de tiempo.

FC =

Energa absorbida Demanda maxima t maxima*t

El intervalo considerado para el clculo del valor de demanda mxima es el instantneo donde estn considerados los valores de demanda mxima instantnea y la demanda promedio ya que para una misma carga, un perodo establecido mayor, dar como resultado un factor de carga ms pequeo, o sea: Fc anual < Fc mensual < Fc < semanal Fc < diario t = 1 da = 24 h d t = 1 semana = 168 h t = 1 mes = 730 h t = 1 ao = 8760 h

CaractersticasdelascargasFactor de carga Si el valor promedio es cercano al valor mximo el factor de carga es cercano a la unidad, entonces la curva de carga tiene pocas variaciones. Un factor de carga cercano a cero implica cambios bruscos en la demanda.

Indica el grado en el cual se sostiene la demanda mxima durante el intervalo definido La evaluacin precisa del factor de carga permite seleccionar el tipo de refrigeracin que se le asignar a los transformadores de potencia

Factor de contribucin o responsabilidad Ci. Es la razn entre la demanda de una carga en el momento de la demanda mxima del sistema y su demanda mxima. Mide la contribucin de cada carga a la demanda mxima. Factor de coincidencia en funcin de los factores de contribucinFCO = DMgrupo = C1 Dm1 + C2 Dm 2 + C3 Dm 3 + ... + Cn Dmn =


C Di =1 n i

mi

Di =1

n

mi

Di =1

n

mi

Di =1

mi

Casos especiales: a) Dm1 = Dm2 = Dm3 = = Dmn = D entonces D, entonces, 1 2 3 ==

FCO =

D Cii =1

nD

=

Ci =1

i

n

Si las demandas mximas individuales son iguales, el factor de coincidencia es igual l factor d contribucin promedio. i l al f de ib i di C D =C F = b) C1 = C2 = C3 == Cn = C, por tanto, DCO i =1 n mi mi i=1

El factor de coincidencia es igual al factor de contribucin.

Factor de planta FPL. Es la l i E l relacin entre l energa real producida o servida sobre un periodo la l d id id b i d especificado de tiempo y la energa que pudo haber sido producida o servida si la planta (o unidad) ha operado continuamente a la mxima capacidad nominal.FPL = Energa real producida o servida Demanda promedio DP = = Potencia nominal mxima d l planta Capacidad i i i l i de la l id d instalada CI l d


Es ms comnmente usado en estudios de generacin. Por ejemplo g j pFactor de planta anual = Generacion real anual Generacion de energia anual real = ote c a o a a a a p a ta ote c a o a a a a p a ta 8760 Potencia nominal maxima de la planta Potencia nominal maxima de la planta*8760

El factor de planta da una indicacin de la utilizacin promedio del equipo o instalacin.

Caractersticasdelascargas Factor de potencia cos().Es la relacin entre la potencia activa (W, kW o MW) y la potencia aparente (VA, kVA, MVA), determinada en el sistema o en uno de sus componentes. Potencia activa cos ( ) = Potencia aparente La incidencia ms importante del factor de potencia es en el porcentaje de prdidas y en la regulacin de voltaje y por lo tanto, en la calidad y economa del servicio elctrico. Para sistemas de distribucin se fija un valor mnimo de 0.9 para el factor p g de potencia. En el caso de tener valores inferiores a ste se deber corregir por parte de los usuarios, por parte de la empresa electrificadora o por ambos. En redes que alimentan usuarios industriales se fija un 0.85 como mnimo.

CaractersticasdelascargasDEFINIR EL FACTOR DE PRDIDAS CMO SE CALCULA Y SU RELACIN CON EL FACTOR DE CARGA QU S GN C QU QU SIGNIFICA QUE UN SISTEMA TENGA UN FACTOR DE SS NG C O PRDIDAS BAJO O ALTO?

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