Costa Rica y su forma de medición - Smart Energy …...Calidad de Voltaje de Suministro...
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Metering Central America & Caribbean 2009, Medellin, Colombia
El estado de la calidad de energía en Costa Rica y su forma de medición
Ing. Alfonso Valverde M. Jefe Sección Administración de la Energía
CNFL San José, Costa Rica
Metering Central America & Caribbean 2009, Medellin, Colombia
INTRODUCCIÓN
COMPAÑÍA NACIONAL DE FUERZA Y LUZ S.A.
La operación de la CNFL : •Alta concentración de servicios. •Con 449 637 clientes, que representan el 37% del total nacional; •Gestión comercial que abarca el 46% del mercado eléctrico costarricense, CNFL, S.A.. • 1.8% del territorio nacional, •Con el 45% de la demanda eléctrica.
•23 subestaciones, •4,713 kilómetros de líneas
•972 MVA de capacidad instalada en transformadores de distribución, • Cobertura del 99% de la zona
servida.
El potencial de generación es de 85 MW de capacidad instalada en ocho plantas hidroeléctricas, las cuales en
1999 generaron el 15,4% de la energía comercializada y el 84,6%
restante se la compra al ICE.
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Misión, visión y área servida de la CNFL
Visión de la Compañía Nacional de la CNFL, S.A. “Ser una empresa modelo en el ámbito nacional e internacional en la prestación de servicios públicos de alto valor agregado para nuestros clientes, basados en el desarrollo tecnológico, la responsabilidad social y la calidad técnica y humana de nuestro personal”
Misión de la Compañía Nacional de la CNFL, S.A. “Somos una empresa del sector eléctrico que brinda servicios públicos en el mercado nacional y que, comprometidos con la satisfacción del cliente desarrollamos nuestras competencias esenciales y utilizamos los recursos de forma óptima, para contribuir con el crecimiento económico y social y con el desarrollo ambiental del país”
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• La Calidad de energía eléctrica se rige a través de las siguientes normas 1. Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica (AR NTGT)
2. Calidad de Voltaje de Suministro (AR NCVS)
3. Calidad de la Continuidad del Suministro Eléctrico (ARNTCSE)
4. Prestación del Servicio de Distribución y Comercialización (ARNTSDC)
Calidad de energía eléctrica en Costa Rica
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ELEMENTOS DE LA
PRODUCCIÓN
CLASIFICACIÓN DE LOS COSTOS
VARIABLES DE FACTURACIÓN
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Factores que influyen en los costos eléctricos
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FRECUENCIA
AMPLITUD
SIMETRÍA
DURACIÓN > 1/2 CICLO
DURACIÓN < 1/2 CICLO
TRANSITORIAS
PERIÓDICAS
•Variaciones de frecuencia
•Regulación de tensión •Fluctuación de tensión (flicker) •Pico (8.33 ms a 1 min) •Huecos (idem) •Interrupciones
•Oscilatorias •impulsivas
•Impulsos periódicos •Armónicos •Interarmónicos
•Desbalance de tensión en magnitud y fase
La calidad de energía para el consumidor
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REGULACIÓN
ARMÓNICOS
AISLAMIENTO
TIERRA
SUPRESIÓN
RUIDO
El cubo de la Calidad Eléctrica
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Tema de análisis NUMERAL DE REFERENCIA NUMERAL DE REFERENCIA
FRECUENCIA NOMINAL (Hz)
Variación Normal
Tolerancias y variaciones de operación
FRECUENCIA NOMINAL (Hz)
Para redes acopladas
sincrónicamente
Para redes sin conexión sincrónica FRECUENCIA
± 0.5% 60 Nunca la
frecuencia será inferior a 57.5
2.2 y 3.4
60
Calidad de Voltaje de Suministro
Descripción breve Descripción breve
2.1 y 3.1
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
± 0.5% ± 2%
Análisis de las Normas Costarricenses
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Tema de análisis NUMERAL DE REFERENCIA NUMERAL DE REFERENCIA
TENSIÓN NORMAL (KV)
Variación Normal
Variación Tolerable
TENSIÓN NORMAL (V)
Variación Normal
Variación Tolerable
bifilar 120 trifilar 240 estrella 120/208 estrella 277/480 delta 240 delta 480 TENSIÓN NORMAL
(V) Variación Normal Variación Tolerable
estrella 2400/4160 estrella 7620/13200 estrella 14400/24940 estrella 19920/34500
En condiones nomales de explotación:
Variación normal: condiciones normales de operación
Variación tolerable: condiciones de emergencia operativa
2.4 y 3.4
Variaciones de tensión de servicio
El 95% de los valores eficaces de la tensión de servicio (Vs) promediados en diez minutos deben situarse en el intervalo normal indicado en 2.3 o 3.3 según sea
Para cada periodo de una semana (7 días consecutivos)
Se permitirá el 5% del tiempo restante fuera inclusive del tolerable siempre y cuando se presenten en periodos de registro no consecutivos En redes con una densidad de potencia demanda menor a 50 KVA/Km y que sirvan a áreas de distrbución que no cuentan con división manzanar, el 100% de los valores deben situarse en la variación normal y tolerable.
3.3
(5% a +5%) (8.33% a +5.83%)
(2.5% a +5%) (8.33% a +5.83%)
Calidad de Voltaje de Suministro
Descripción breve Descripción breve
2.3
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
(5% a +5%) (10% a +10%)
2.1 y 5.2.1
34.5
69
138
230
TENSIÓN
Análisis de las Normas Costarricenses
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Tema de análisis NUMERAL DE REFERENCIA NUMERAL DE REFERENCIA
TENSIÓN NORMAL (KV)
TDA Armónico individual
TENSIÓN NORMAL (V) TDA Armónico individual
bifilar 120 trifilar 240 estrella 120/208 estrella 277/480 delta 240 delta 480 TENSIÓN NORMAL
(V) Variación Normal Variación Tolerable
estrella 2400/4160 estrella 7620/13200 estrella 14400/24940 estrella 19920/34500
5. Lo anterior es válido siempre y cuando cumpla con el numeral 2.7 o 3.7 respecto a las condiciones de corrientes armónicas
Notas aclaratorias
1. Distorsión máxima de voltaje en el punto de interconexión. Sin presencia de la carga del abonado
3. El 95% de los valores eficaces de cada tensión armónica promediados en 10 minutos no debe sobrepasar el 3%.
2. Para cada periodo de una semana
4. La tasa de distorsión armónica total de la tensión (TDA) no debe sobrepasar el 5% (calcúlese hasta el orden 40)
2.5% 1.5%
1. En condiciones normales de explotación
TENSIONES ARMÓNICAS (en
condiciones normales)
1.5% 1.0%
2.5%
5.0% 3.0%
1.5%
Calidad de Voltaje de Suministro
Descripción breve Descripción breve
2.6
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
5.2.2
34.5
69
138
230
3.6
5.0% 3.0%
5.0% 3.0%
Análisis de las Normas Costarricenses
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Tema de análisis NUMERAL DE REFERENCIA NUMERAL DE REFERENCIA
CORRIENTES ARMÓNICAS (en
condiciones normales)
5.2.2 2.7 y 3.7
La máxima corriente demanda por la carga (IL) debe de calcularse como el promedio de la máxima corriente demandada durante los doce últimos meses precedentes
Notas aclaratorias No se indica nada
Calidad de Voltaje de Suministro
Descripción breve Descripción breve
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
Véase la tabla de componentes máximas de corrientes armónicas como
porcentajes de la corriente fundamental
Véase la tabla de límites de distorsión armónica de corriente para usuarios conectados en redes generales de
distribución.
Las empresas eléctricas velaran porque los abonados con servicios trifásicos ajusten sus instalaciones con el fin de que la distorsión armónica de la corriente en el punto de entrega se encuentre dentro de los límites establecidos
I sc /I L TDD <20 2.5 20<50 4 50<100 6 100<1000 7.5 >1000 10
I sc /I L TDD <20 5 20<50 8 50<100 12 100<1000 15 >1000 20
impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
<20 4.000 1.000 2.000 0.500 1.500 0.375 0.600 0.150 0.300 0.075 5 20<50 7.000 1.750 3.500 0.875 2.500 0.625 1.000 0.250 0.500 0.125 8 50<100 10.000 2.500 4.500 1.125 4.000 1.000 1.500 0.375 0.700 0.175 12 100<1000 12.000 3.000 5.500 1.375 5.000 1.250 2.000 0.500 1.000 0.250 15 >1000 15.000 3.750 7.000 1.750 6.000 1.500 2.500 0.625 1.400 0.350 20
0.50 7.50 3.50 3.00 1.25 0.70 6.00 2.75 2.50 1.00
0.25 5.00 2.25 2.00 0.75 0.35
1.40
2.00 1.00 0.75 0.30 0.15 3.50 1.75 1.25 0.50
0.30 0.50 0.70 1.00
6.00
0.60 1.00 1.50 2.00 2.50
1.50 2.50 4.00 5.00
15.00
2.00 3.50 4.50 5.50 7.00
4.00 7.00 10.00 12.00
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
Calidad de Voltaje de Suministro
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA NIVELES DE VOLTAJE SUPERIOR A 69 KV
h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA NIVELES DE VOLTAJE INFERIOR A 69 KV h <11
Análisis de las Normas Costarricenses
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I sc /I L TDD <20 2.5 20<50 4 50<100 6 100<1000 7.5 >1000 10
I sc /I L TDD <20 5 20<50 8 50<100 12 100<1000 15 >1000 20
impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
<20 4.000 1.000 2.000 0.500 1.500 0.375 0.600 0.150 0.300 0.075 5 20<50 7.000 1.750 3.500 0.875 2.500 0.625 1.000 0.250 0.500 0.125 8 50<100 10.000 2.500 4.500 1.125 4.000 1.000 1.500 0.375 0.700 0.175 12 100<1000 12.000 3.000 5.500 1.375 5.000 1.250 2.000 0.500 1.000 0.250 15 >1000 15.000 3.750 7.000 1.750 6.000 1.500 2.500 0.625 1.400 0.350 20
0.50 7.50 3.50 3.00 1.25 0.70 6.00 2.75 2.50 1.00
0.25 5.00 2.25 2.00 0.75 0.35
1.40
2.00 1.00 0.75 0.30 0.15 3.50 1.75 1.25 0.50
0.30 0.50 0.70 1.00
6.00
0.60 1.00 1.50 2.00 2.50
1.50 2.50 4.00 5.00
15.00
2.00 3.50 4.50 5.50 7.00
4.00 7.00 10.00 12.00
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
Calidad de Voltaje de Suministro
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA NIVELES DE VOLTAJE SUPERIOR A 69 KV
h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA NIVELES DE VOLTAJE INFERIOR A 69 KV h <11
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Tema de análisis NUMERAL DE REFERENCIA NUMERAL DE REFERENCIA
DESBALANCE DE FASES 5.2.3
ASIMETRÍA DE LAS TENSIONES
DE FASE 2.5 y 3.5
Notas aclaratorias
La máxima componente de secuencia negativa del voltaje, sin que medie presencia de la carga del abonado,
deberá permanecer por debajo del 1% NO SE INDICA
En condiciones normales de operación
Calidad de Voltaje de Suministro
Descripción breve Descripción breve
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica
NO SE INDICA
Para sistemas trifásicos, la empresa distribuidora deberá diseñar y operar la red de distribución de tal forma que la
asimetría de la tensión de servico no exceda el 3% en condiciones de ausencia de carga
% 100 _
_ _ _ _ _ _ _ % • = promedio voltaje
promedio voltaje del desviación Máxima tensión de asimetría
Análisis de las Normas Costarricenses
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Tema de análisis NUMERAL DE REFERENCIA NUMERAL DE REFERENCIA
CATEGORÍA DURACIÓN TÍPICA MAGNITUD TÍPICA
VALORES NO PERMISIBLES
Impulso 5 µs a 1ms 0 a 800% mayores al 200% de Vn
Hueco de tensión 8.33 ms a 1 minuto 10 a 90% 0 a 87% de Vn
Pico de tensión 8.33 ms a 1 minuto 110 a 180% mayores a 115% de Vn
Descripción breve
VARIACIONES DE VOLTAJE DE
CORTA DURACIÓN
NO HAY REFERENCIAS SOBRE EL TEMA
Calidad de Voltaje de Suministro
Descripción breve
4
Calidad en el Servicio de Generación y Transmisión de
Energía Eléctrica
Análisis de las Normas Costarricenses
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En La Gaceta Nº 76 del 21 de abrill del 2008 obliga a la CNFL a informar a los clientes en Tarifa Media Tensión sobre:
1.Tiempo total de interrupción del servicio. 2. El porcentaje de tensión fuera y dentro del rango permitido según norma. 3. El porcentaje total dentro y fuera de la distorsión armónica total de tensión y corriente. 4. Factor de potencia. 5. Cantidad, duración, magnitud de los huecos y picos de tensión. Curva SEMI F470706 o equivalente actualizada.
Todo lo anterior a partir de un sistema de medición que debe contar con registro de máxima demanda, factor de potencia y condiciones de calidad (variaciones de tensión, total distorsión armónica de tensión y corriente); ajustado para verificar las condiciones de suministro de voltaje establecidos en los numerales 2.2, 2.3, 2.4 ,2.6 3.4, 3.6 y 3.7 para media tensión de la norma ARNTCVS “Calidad de Voltaje de Suministro”.
Por otra parte, se deberá informar a los clientes con tarifas TGE General, TCS Preferencial, T6 Promocional únicamente de:
1.Tiempo total de interrupción del servicio. 2. El porcentaje de tensión fuera y dentro del rango permitido según norma.
Situación actual respecto a la Calidad de la Energía
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ALCANCE TÉCNICO
Tiempo Total de Interrupción del Servicio: Se registra el tiempo cuando se cumpla que la tensión sea 0 (cero) voltios.
Reporte de Tensión según rango de tensión normal
Fase # de intervalos con tensión
# de intervalos fuera de límites de la banda normal
% de intervalos fuera del límite
# de intervalos consecutivos fuera de límites
A B C
Nota: Normal BT 1008 Rango ±5% máx 5% máx 0 Normal MT 1008 Rango (2.5% a 5%) máx 5% no importa
Situación actual respecto a la Calidad de la Energía
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ALCANCE TÉCNICO
Reporte de armónicos de tensión según rango Análisis
Individual Total
Fase # de intervalos de 10 minutos evaluados
# de intervalos donde la distorsión individual es mayor al 3%
% de valores no eficaces
# de intervalos donde la distorsión total es mayor al 5%
A B C
Situación actual respecto a la Calidad de la Energía
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impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
NORMA 4.000 1.000 2.000 0.500 1.500 0.375 0.600 0.150 0.300 0.075 8 MEDIDO
impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
NORMA 7.000 1.750 3.500 0.875 2.500 0.625 1.000 0.250 0.500 0.125 8 MEDIDO
impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
NORMA 10.000 2.500 4.500 1.125 4.000 1.000 1.500 0.375 0.700 0.175 12 MEDIDO
impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
NORMA 12.000 3.000 5.500 1.375 5.000 1.250 2.000 0.500 1.000 0.250 15 MEDIDO
impares pares impares pares impares pares impares pares impares pares
NORMA 15.000 3.750 7.000 1.750 6.000 1.500 2.500 0.625 1.400 0.350 20 MEDIDO
>1000
100<1000
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
50<100
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
20<50
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
<20
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE PARA USUARIOS CONECTADOS EN REDES GENERALES DE DISTRIBUCIÓN. (Tensión de 120 a 34500 voltios)
I sc /I L h <11 11≤h <17 17≤h <23 23≤h <35 35≤h
TDD
Situación actual respecto a la Calidad de la Energía
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Reporte de Variaciones de tensión de corta duración. Categoría Contador de eventos no permisibles Hueco Pico
Curva SEMI F470706
0.2
0.5 1 10
600
0.01667 0%
10% 20% 30% 40% 50%
60% 70% 80% 90% 100%
0.01000 0.10000 1.00000 10.00000 100.00000 1000.00000 segundos
Porcentaje tensión nominal
Situación actual respecto a la Calidad de la Energía
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Investigación de mercado
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CONCLUSIONES
• Existe normativa en Costa Rica sobre Calidad de Energía tanto para Generadores, Transmisión y Distribución
• La exigencia de regular corrientes armónicas a los clientes permitirá ofrecer a las distribuidoras Calidad de Energía de primer nivel
• Lograr medir la Calidad de Energía en su conjunto de parámetros ofrecerá indicadores para dirigir esfuerzos a las distribuidoras donde realizar proyecciones de mejora en la infraestructura