PLAN DE MODERNICACIÓN DEL SISTEMA DE MANIOBRA Y PROTECCIÓN DE ALIMENTADORES
PRIMARIOS DE LA EMPRESA ELÉCTRICA AMBATO
Autores:
Ing. Mario Morales MSc, Ing. Miguel Nuñez
INTRODUCCIÓN
permite solventar condiciones de emergencia y/o
planeamiento operativo.
En concordancia con la política de mejora continua de
la Empresa Eléctrica Ambato, para brindar un mejor
servicio de energía eléctrica a sus clientes, se ha
desarrollado un plan de mejoramiento del desempeño
operativo del sistema eléctrico de distribución, a través
de la modernización del sistema de maniobra y
protección de alimentadores primarios, los cuales
actualmente presentan limitaciones de maniobras ante
contingencias del sistema de distribución y un bajo
desempeño ante fallas de la red.
FASE DE PLANEAMIENTO Y PREPARACIÓN:
Las aspiraciones y metas son forjar una operación
moderna, flexible, confiable y segura para el personal
técnico y para el sistema eléctrico SED-EEASA, que
permita mejorar los tiempos de respuesta ante
contingencias en alimentadores primarios y en el
sistema de subtransmisión.
El Objetivos planteado es reducir el tiempo de
interrupciones de servicio eléctrico por fallas en
alimentadores primarios de Tungurahua, para mejorar
el índice de duración de interrupciones TTIK establecido
en la regulación de calidad del servicio Arconel 04-2018.
Esto mediante la incorporación de equipos automáticos
telecontrolados, readaptación de los dispositivos
manuales de maniobra y protección existentes y la
mejora de los procesos de respuesta ante
contingencias.
FASE DE EVALUACIÓN SITUACIÓN ACTUAL
Los dispositivos y equipos de maniobra y protección de
alimentadores primarios son los componentes
fundamentales de la operación de los sistemas
eléctricos de distribución SED, cuyas funciones
intrínsecas son la seccionalización (despeje del régimen
de cortocircuito e identificación de la red en falla),
segmentación (aislamiento de parte de la red
indisponible por falla o trabajos con red desenergizada),
y una última función de conmutación de posición
apertura/cierre (para cambios de topología), empleada
en sistemas modernos de topología mallada, que
La historia de los sistemas eléctricos de distribución
refiere que en sus etapas iniciales, la prioridad era la
ampliación de la cobertura eléctrica hacia los diferentes
centros poblados, por lo que, la construcción y
expansión de los SED se han llevado a cabo sin un
enfoque sistémico, con esquemas topológicos
elementales de radialidad y escasos criterios de
operación, protección y control automático de
alimentadores primarios bajo contingencias.
En tanto que la selección y ubicación de los elementos
fusibles se ejecutaban en base al conocimiento y
experiencia del operador de red, tomando como único
dato la potencia instalada del segmento de red a
controlar, y se iban incorporando más dispositivos a
medida que se iban expandiendo las redes, para
facilitar y minimizar las afectaciones de servicio durante
los trabajo de construcción, sin que estos hayan sido
necesarios para alguna estrategia permanente de
operación de la red, y heredaron un sistema con
falencias en la asignación de zonas de protección, con
fusibles en troncales y un elevado número de fusibles
en cascada, como se muestra en la Fig 1(a).
a)
b)
Fig.1 Topología y DSP a) Actual b) Reconfigurada
FASE DE ANÁLISIS DE DEFICIENCIAS (GAPS)
Del análisis de los reportes de fallas se evidencia que el
sistema de maniobra y protección de los alimentadores
presenta un bajo desempeño, con limitaciones para la
ejecución de maniobras de transferencias de carga ante
fallas o trabajos programados, esto a pesar de disponer
de una convergencia topológica, tiempos altos de
respuesta ante contingencias y las incidencias asociadas
con la operación de fusibles participan con el 27 % del
reporte de incidencias del último trimestre del 2019
que se muestra en fig 2.
Fig 3. Histograma de la Duración de Interrupciones ante Fallas en
alimentadores primarios
FASE DE DETERMINACIÓN DE SOLUCIONES
Las Líneas Estratégicas del Plan Propuesto desarrollado
coexisten y están estrechamente relacionadas con la
redefinición de la topología y esquemas de operación
tanto en estado normal como ante contingencias de
cada uno de los alimentadores en estudio y son las
siguientes:
Fig2 Incidencias Asociadas con Dispositivos Eléctricos
Mediante un análisis estadístico espacial de la
operación de fusibles en los años 2017-2019, se
identifica geográficamente partes de la red con alta
recurrencia de operación de fusibles, como se muestra
en la figura 4, se ejecutan levantamientos de
información e inspección en sito, y determinan las
causas como problemas de selectividad (operación de
varios fusibles en cascada), estado de la red, topología,
condiciones climáticas y ambientales.
Fig 4 Estadistica Espacial de Operación de Elementos de Protección
En las partes del sistema que ya se han instado equipos
de maniobra y protección automaticos telecontrolados,
los reportes del año 2019 que se muestran en la fig 3
evidencian una importante reducción de la duración de
las interruiones, no obtante se requieren una revisón y
redefinición de las estrategias y los procedimientos de
atención ante contingencias, para reducirlos aún más y
se consideren dentro de la regulación ARCONEL, es
decir, que las interrupciones de los tramos transferidos
se han menores a tres minutos.
 Determinación de Esquemas de Maniobra y
Protección de AP´s (Respuesta ante contingencias)
En concordancia con el estudio de contingencias, se
selecciona y determina los requerimientos de
seccionabilidad, segmentación y conmutación de los
sistemas de maniobra y protección, ante la ocurrencia
de fallas, trabajos programados y maniobras de
restablecimiento del servicio aguas abajo y aguas
arriba de los diferentes tramos de red del alimentador
en estudio y alimentadores adyacentes.
 Incorporación de Equipos Inteligentes, reubicación
y/o reajuste de los existentes con grupos de
protecciones para diferentes escenarios de
respuesta.
En base a los requerimientos de maniobra y
protección con funciones de automatismos y
telecontrol para determinados puntos del
alimentador (medios, enlace, derivaciones), se
selecciona el tipo de equipo y se determina la mejor
ubicación para cada uno de ellos, considerando la
factibilidad de los sistemas auxiliares, sistema de
comunicaciones y puesta a tierra.
Por otro lado, a medida que se van incorporando
alimentadores o se ejecutan mejoramientos de redes
se reubica o reemplaza los equipos automáticos con
equipos de mayor inteligencia, en función del
esquema de operación normal y respuesta ante
contingencias.
 Readaptación de DSP manuales de acuerdo a los
esquemas de operación definidos
En base a los requerimientos de maniobra y
protección del alimentador en operación normal y
contingencias, a la ubicación de los equipos
inteligentes, se redefinen los puntos de maniobra y
protección manuales existentes, es decir, se
reemplazan elementos fusibles por barras, se
reubican o eliminan puntos principalmente en los
troncales y ramales principales, y se desarrollan
diseños protecciones.
 Revisión de Zonas con alta recurrencia de operación
de fusibles y Reasignación de zonas de protección
Como parte de una estrategia de seguimiento y
control se lleva un análisis estadístico espacial para
ubicar geográficamente partes de la red con alta
recurrencia de operación de fusibles, para su
mejoramiento conjuntamente con el mejoramiento
de la topología de la red en análisis.
 Determinación de Esquemas de respuesta ante
contingencias en alimentadores primarios
Las estrategias y procedimientos de respuesta ante
contingencias buscan el restablecimiento del servicio
eléctrico, aplicables en dos etapas, la primera
mediante la operación remota de equipos
telontrolados para el aislamiento y transferencia de
carga, y la segunda que busca un mayor
confinamiento del segmento en falla para restablecer
el servicio a más clientes afectados, a través de la
apertura manual de dispositivos de maniobra
cercanos a la falla y el cierre de los equipos
telecontrolados abiertos en la primera etapa.
Estas son aplicables en función del esquema de
maniobra y protección, las prestaciones de equipos y
dispositivos, disponibilidad de alimentadores
adyacentes y equipos para transferencias de carga, de
la complejidad del traslado y circunstancias propias
de cada maniobra.
 Instrucción al personal técnico sobre esquemas de
operación de SED
Finalmente, la instrucción e información del personal
técnico involucrado en la operación de las redes de
distribución constituye una obligación permanente,
que permita una adecuada aplicación de los
esquemas de respuesta ante contingencias y su
interacción con equipos inteligentes
FASE DE IMPLEMENTACIÓN
La implementación de este plan se viene llevando a
cabo de manera progresiva, en función de la ejecución
de los proyectos de mejoramiento de subestaciones y
alimentadores primarios, en los alimentadores de
topología madura con un horizonte de planificación de
mediano plazo, y en alimentadores que involucran
tiempos altos de maniobra por ubicación y traslado
hacia los elementos de maniobra y protección.
A la presente fecha se han instalado 56 equipos
inteligentes de maniobra y protección, de los cuales 38
forman 11 esquemas de transferencia de carga e
manera remota en la provincia de Tungurahua, como
ejemplo ilustrativo se muestra en la figura 5 y 6 el
esquema de respuesta ante contingencias en la zona
sur de los cantones Ambato y Pillaro.
Fig 5 Esquema de respuesta ante contingencias Zona Norte Ambato
Fig 6 Respuesta ante una falla en el tramo T1 Alim. San Andrés
CONCLUCIÓN
El plan propuesto ha sido desarrollado a la medida
de las características del SED-EEASA, la situación
actual y planificación a mediano plazo, priorizando
la implementación en zonas con tiempos altos de
maniobra ante fallas, procurando la sostenibilidad
de los esquemas de transferencia y la
implementación de la automatización centralizada
de maniobras de respuesta contingencias. Esto
una vez que se haya propiciado un proceso de
maduración de las operaciones (inteligencia
operativa del sistema), de la mano de los
involucrados de tal manera que en casos de
indisponibilidades de algún componente y/o
sistema, puedan solventarse las maniobras de
respuesta ante contingencias de manera manual.