Maestría en Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica · 2020
Análisis de fallas por descargas atmosféricas en el sistema de distribución local (sdl) de cens en las derivaciones mas falladas del circuito paldonjuana a 13,2 kv de la regional Pamplona para mejorar los índices de calidad saidi y saifi
El trabajo de este proyecto se realizó a partir de la necesidad de establecer las causas de fallas recurrentes en un circuito de distribución de CENS como operador de red y que busca proponer acciones para mitigarlas o corregirlas. Se toma como base la información suministrada por CENS de los 3 últimos años en un archivo denominado: Informe Operativo Diario, el cual se consolidó y analizó estableciendo causas y subcausas de las fallas en transformadores y arranques. De allí se seleccionaron los circuitos más fallados para su análisis de causa raíz y la técnica de árbol de falla mediante la metodología de gestión de activos. Se realizaron inspecciones con dron, se establecieron costos AOM y matriz de probabilidad vs consecuencia y se intervino el circuito mediante consignas para trabajos operativos que permitiera la toma de muestras de resistividad del terreno datos que se usaron para los cálculos del SPT que mitiguen las salidas forzadas por descargas atmosféricas. En una de las fases del proyecto se realizaron mediciones en los laboratorios de alta tensión de la UIS y de CENS; pruebas aplicadas a elementos bajados de la red para comprobar los parámetros de acuerdo a las normas y fabricantes. Finalmente utilizando el software Digsilent Power Factory se simularon fallas monofásicas y trifásicas para que con el esquema salva fusibles se implemente una efectiva coordinación de protecciones y así mejorar los indicadores de calidad SAIDI y SAIFI. El aporte de este trabajo de aplicación finalmente es proponer alternativas de solución a la criticidad por desconexiones no programadas que al implementar SPT efectivos y una correcta coordinación de protecciones, afectaría al menor número de usuarios en el menor tiempo posible.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 17
- 1. GENERALIDADESp. 20
- 1.1 ANTECEDENTESp. 20
- 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMAp. 23
- 1.3 MOTIVACIÓN Y JUSTIFICACIÓNp. 24
- 1.4 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE APLICACIÓNp. 26
- 1.4.1 Objetivo generalp. 26
- 1.4.2 Objetivos específicosp. 26
- APLICACIÓNp. 27
- 1.6 METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJOp. 28
- 1.6.1 Tipo de investigaciónp. 28
- 1.6.2 Población y muestrap. 28
- 1.6.3 Técnicas e instrumentos de recolección de datosp. 28
- DERIVACIÓN FSW363 DEL CIRCUITO PALDONJUANAp. 30
- DEL SDL DE CENSp. 30
- 2.1.1 Fallas en transformadoresp. 30
- 2.1.2 Fallas en arranquesp. 40
- 2.1.3 Número de usuarios afectadosp. 48
- DE CENSp. 51
- 2.2.1 Transformadoresp. 52
- 2.2.1.1 Causa actúa fusiblep. 52
- 2.2.1.2 Causa falla en transformadorp. 54
- 2.2.1.3 Causa falla poste y/o estructurap. 56
- 2.2.1.4 Fallas en la redp. 57
- 2.2.1.5 Transformador falladop. 58
- 2.2.1.6 Transformadores con más duración de desconexiónp. 60
- 2.2.1.7 Arranquesp. 80
- ATMOSFÉRICASp. 68
- 3.1 INFORME INICIAL DEL CIRCUITO DE DISTRIBUCIÓNp. 68
- 3.1.1 Costos de Intervención derivación FSW363p. 80
- 3.2 PLAN DE MEJORAMIENTO AL CIRCUITO PALDONJUANAp. 80
- 4. PRUEBAS DE AISLAMIENTO EN LABORATORIOS DE ALTA TENSIÓNp. 87
- DERIVACIÓN FSW363 DEL CIRCUITO PALDONJUANAp. 30
- 4.1.1 Pruebas de aislamiento Laboratorio LEMAT-CENSp. 87
- 4.1.2 Pruebas de aislamiento Laboratorio de Alta Tensión-UISp. 89
- 5. DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Y SISTEMAS DE PUESTA A TIERRAp. 92
- DISTRIBUCIÓNp. 82
- 5.1.1 Verificación de descargas atmosféricas en transformadores y arranquesp. 93
- 5.1.2 Verificación de descargas atmosféricas en transformadoresp. 93
- RESISTIVIDAD EN TERRENOp. 99
- 5.2.1 Registros de mediciones de resistividadp. 99
- 5.2.2 Calculo de SPTp. 99
- 5.3 RECOMENDACIONES PARA SPT EN SECTORES CRÍTICOSp. 101
- 5.3.1 Mantenimiento a un SPTp. 103
- 5.4 OTRAS RECOMENDACIONES PARA LOS SPT Y SUS ELEMENTOSp. 103
- DESCARGAS ATMOSFÉRICAS O CAUSA DESCONOCIDAp. 106
- 6.2.1 Casos críticos de coordinación en El Ramalp. 108
- FSW363p. 27
- arranque FSW363p. 117
- CALIDAD SAIDI Y SAIFI EN EL CIRCUITO PALDONJUANAp. 131
- 7.1 GENERALIDADES SAIDI Y SAIFI EN CENSp. 131
- 7.2 IMPACTO EN LOS INDICADORES DE CALIDAD SAIDI Y SAIFIp. 135
- 7.2.1 Caso hipotético para el primer escenariop. 136
- 8. CONCLUSIONESp. 141
- BIBLIOGRAFÍAp. 143
- ANEXOSp. 147
- Tabla 1. Indicadores y plazos de los resultados del proyectop. 27
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- PALDONJUANAp. 19
- de los años 2016, 2017 y 2018p. 31
- los años 2016, 2017 y 2018p. 47
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- de los años 2016, 2017 y 2018p. 31
- Tabla 10. Número de usuarios aguas abajo de la derivación FSW363p. 49
- Tabla 11. Transformadores ordenados según la duración de la interrupciónp. 61
- Tabla 12. Arranques ordenados según la duración de la interrupciónp. 64
- descargas atmosféricasp. 70
- Tabla 14. Criticidad de transformadoresp. 71
- Tabla 15. Criticidad de arranquesp. 73
- Tabla 16. Clasificación e impacto del eventop. 75
- Tabla 17. Eventos en los arranques 2018p. 76
- Tabla 18. Eventos en los transformadores 2018p. 77
- Tabla 19. Costos derivación FSW363p. 80
- Tabla 20. Plan de mejoramiento al circuito PALDONJUANAp. 81
- Tabla 21. Análisis de causa raíz – árbol de fallasp. 82
- Tabla 22. Análisis de causa raíz – impactop. 85
- Tabla 23. Informe de ensayos a elementos, herramientas y equiposp. 88
- de Ensayos, Metrología y Asistencia Técnica de CENSp. 89
- aislador tipo PIN modelo ANSI 55-8216p. 90
- baja frecuencia en seco para aislador tipo PIN ANSI 55-8216p. 90
- 2017 y 2018p. 45
- Tabla 29. Resumen descargas atmosféricas en arranques 2016, 2017 y 2018p. 96
- salidas forzadas por descargas atmosféricasp. 98
- Tabla 32. Mantenimiento a un SPTp. 103
- 1T10164p. 78
- 1T12450p. 114
- aguas debajo del arranque FSW363p. 115
- Tabla 37. Selección de las protecciones para la primera zonap. 118
- Tabla 38. Selecciones de las protecciones para la segunda zonap. 119
- Tabla 39. Selección de las protecciones para la tercera zonap. 120
- Tabla 40. Selección de las protecciones para la cuarta zonap. 121
- Tabla 41. Selección de las protecciones para la quinta zonap. 122
- Tabla 42. Selección de las protecciones para la sexta zonap. 123
- Tabla 43. Selecciones de las protecciones para la séptima zonap. 124
- Tabla 44. Selección de las protecciones para la octava zonap. 125
- Tabla 45. Selección de las protecciones para la novena zonap. 126
- Tabla 46. Selecciones de las protecciones para la décima zonap. 127
- Tabla 47. Selección de las protecciones para la onceava zonap. 128
- Tabla 48. Selección de las protecciones para la doceava zonap. 129
- Tabla 49. Impacto en los indicadores SAIDI Y SAIFI hasta FSW364p. 137
- Tabla 50. Impacto en los indicadores SAIDI Y SAIFI hasta SW3748p. 138
- Tabla 52. Usuarios afectados hasta el arranque FSW364p. 139
- meses durante los años 2016, 2017 y 2018p. 32
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- Figura 3. Número de fallas en la derivación FSW363 del año calendario 2016p. 34
- Figura 4. Número de fallas en la derivación FSW363 del año calendario 2017p. 35
- Figura 5. Número de fallas en la derivación FSW363 del año calendario 2016p. 35
- en meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 31
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- de los años 2016, 2017 y 2018p. 31
- meses de los años 2016, 2017 y 2018p. 33
- de los años 2016, 2017 y 2018p. 31
- Figura 15. SAIDI derivación FSW363p. 50
- Figura 16. SAIFI derivación FSW363p. 50
- Figura 17. Cantidad de eventos por causa de actúa fusiblep. 52
- Figura 18. Subcausas de actúa fusiblep. 52
- Figura 19. Eventos vs duración de las subcausas de actúa fusiblep. 53
- Figura 20. Cantidad de eventos por causa falla en transformadorp. 54
- Figura 21. Subcausas de falla en transformadorp. 54
- Figura 22. Eventos vs duración de las subcausas de falla en transformadorp. 55
- Figura 23. Falla poste y/o estructurap. 56
- Figura 24. Eventos vs duración de las subcausas de falla poste y/o estructurap. 56
- Figura 25. Cantidad de eventos por causa falla en la redp. 57
- Figura 26. Subcausas de fallas en la redp. 57
- Figura 27. Eventos vs duración de las subcausas de fallas en la redp. 58
- Figura 28. Cantidad de eventos por causa transformador falladop. 59
- Figura 29. Subcausas de transformador falladop. 59
- Figura 30. Eventos vs duración de las subcausas de transformador falladop. 60
- falla 2016p. 61
- falla 2017p. 62
- falla 2018p. 63
- Figura 34. Cantidad de eventos por causas en arranquesp. 63
- Figura 35. Número de causas vs duración en horasp. 64
- CENS - Norte de Santanderp. 164
- descargas atmosféricasp. 70
- Figura 41. Criticidad de transformadores 2018p. 72
- Figura 42. Criticidad de arranques 2018p. 73
- Figura 43. Imágenes tomadas con Dron: Postes, red M.T y transformadoresp. 74
- Figura 44. Árbol de fallasp. 86
- 1T04263 según informe Operativo de CENSp. 95
- Figura 46. Evento 16 de abril de 2018. Transformador 1T04263p. 95
- Figura 47. Evento 5 de abril de 2018. Arranque FSW364p. 97
- Figura 48. Evento 9 de noviembre de 2018. Arranque PASW3746p. 98
- de 225 kVAp. 109
- de 150 kVAp. 112
- Figura 55. Segunda zona aguas abajo del arranque FSW363p. 118
- Figura 56. Segunda zona aguas abajo del arranque FSW363p. 119
- Figura 57. Tercera zona aguas abajo del arranque FSW363p. 120
- Figura 58. Cuarta zona aguas abajo del arranque FSW363p. 121
- Figura 59. Quinta zona aguas abajo del arranque FSW363p. 122
- Figura 60. Sexta zona aguas abajo del arranque FSW363p. 123
- Figura 61. Séptima zona aguas abajo del arranque FSW363p. 124
- Figura 62. Octava zona aguas abajo del arranque FSW363p. 125
- Figura 63. Novena zona aguas abajo del arranque FSW363p. 126
- Figura 64. Décima zona aguas abajo del arranque FSW363p. 127
- Figura 65. Onceava zona aguas abajo del arranque FSW363p. 128
- Figura 66. Doceava zona aguas abajo del arranque FSW363p. 129
- Figura 67. Panorama de los indicadores de calidad a diciembre de 2018p. 132
- Figura 68. Análisis SAIDI anualp. 133
- Figura 69. Análisis SAIFI anualp. 133
- Figura 70. Análisis SAIDI anualp. 135
- Figura 71. Análises SAIDI anualp. 135
- Figura 72. Conexión al transformador 1T04263p. 136
- Figura 73. Unifilar de posibles escenarios de fallap. 137
- Figura 74. Impacto indicador SAIDIp. 140
- ANEXO A. Informe inicial del circuito de distribuciónp. 147
- ANEXO B. Análisis de causa raízp. 168
- las muestras - Laboratorio LEMAT-CENSp. 169
- ANEXO D. Consideraciones para mediciones de resistividad en terrenop. 185
- ANEXO E. Formato para registro de mediciones de resistividadp. 202
- ANEXO F. Malla tierra punto 3. Filtro de Ondap. 209
- ANEXO G. Malla Tierra, estructura, Filtro de ondap. 212
- ANEXO H. Malla tierra transformador 1T04258p. 215
- ANEXO I. Malla tierra transformador 1T04263p. 218
- ANEXO J. Malla tierra transformador 1T04264p. 221
- ANEXO K. Principios y objetivos de la coordinación de proteccionesp. 224