ESCUELA POLITCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA ANLISIS DE CORTOCIRCUITOS A NIVEL DE 230 kV Y 138 kV CON LA SEGUNDA LNEA DE INTERCONEXIN ENTRE ECUADOR Y COLOMBIA Y NUEVA GENERACIN PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIEROELCTRICO ANA VALERIA VILLACS LARCO DIRECTOR: ING. MEDARDO CADENA M. Quito, Noviembre 2007 DECLARACIN Yo, Ana Valeria Villacs Larco, declaro bajo juramento que eltrabajo aqu descrito esdemiautora;quenohasidopreviamentepresentadaparaningngradoo calificacin profesional; y, que he consultado las referencias bibliogrficas que se incluyen en este documento. Atravsdelapresentedeclaracincedomisderechosdepropiedadintelectual correspondientesaestetrabajo,alaEscuelaPolitcnicaNacional,segnlo establecidoporlaLeydePropiedadIntelectual,porsuReglamentoyporla normatividad institucional vigente. ______________________ Ana Valeria Villacs Larco

CERTIFICACIN CertificoqueelpresentetrabajofuedesarrolladoporlaseoritaAnaValeria Villacs Larco, bajo mi supervisin. ________________________ ING. MEDARDO CADENA M. DIRECTOR DEL PROYECTO AGRADECIMIENTO A Dios, por haber hecho tan especial mi vida, por brindarme el amor y ejemplo de mis padres y hermana. A mis padres, por su inmenso amor y comprensin, porque siempre han estado a mi lado apoyndome incondicionalmente, dndome nimos para que no desmaye para que en sus hombros me apoye y siga adelante, por buscar siempre lo mejor para sus hijas, por hacernos mujeres de bien con su ejemplo y entrega.Por ser miscompaerosenelcaminoparallegaracumplirunademismetastan anheladas. Gracias papis por ser mi motor, mi fuerza, por ser mis grandes amigos que nunca me han fallado. ALily,graciashermanaporquerermetantoyestarsiempreconmigoenlas buenas y en las malas, por tus palabras y tu constante afn de que yo sea feliz. AlIng.LuisTacoporbrindarmesuamistadsincera,porelapoyoysus enseanzas,porcreerenm,porqueconsuspalabrasmeanimaseguir adelante. AlIng.MedardoCadenaporhaberaceptadoacompaarmeenlarealizacinde este proyectoyllegaralaculminacindeunaetapa muyimportante en mivida, porsuvaliosaamistad,sussabiosconsejos,suconfianza,porserunamano amigaduranteeltiempoqueloconozcoporquenosolohasidomidirectorde tesissinotambinungranamigoalqueledebomucho,detodocorazn,mil gracias. Al Ing. Edgar Castro por haber confiado en m y por brindarme su apoyo, consejos y amistad. AlosfuncionariosdelaDireccindePlanificacindelCONELECporhaberme permitido formar parte de su grupo humano, por compartir conmigo su experiencia tantoenelcampoprofesionalcomopersonal,graciasporsuamistad,cario, ayudaincondicional. Mieternagratitud alDoctorMiguelCalahorrano, director de Planificacin del CONELEC y al Ingeniero Ivn Velstegui. Aunapersonamuyimportanteparamqueaportconsuspalabrasdealiento, apoyo incondicional y principalmente su amistad. Eternamente agradecida DEDICATORIA

A mis padres Celso y Teresita con todo mi amor. A mi hermana Lily por todo lo que ha hecho por m. A mi sobrino Juan Pablo porque es una bendicin de Dios que llena de ternura y alegra nuestras vidas. CONTENIDO CAPTULO I 1.SITUACINACTUALYFUTURADELSISTEMANACIONAL INTERCONECTADO 1.1. SITUACIN ACTUAL DEL S.N.I.1 1.1.1.POTENCIA EN CENTRALES DE GENERACIN1 1.1.2.POTENCIA DE INTERCONEXIONES2 1.1.3.PRODUCCIN DE ENERGA3 1.2. GENERACIN4 1.2.1.EMPRESAS GENERADORAS6 1.2.2.UNIDADES GENERADORAS DEL S.N.I., DESAGREGADASPOR EMPRESAS GENERADORAS6 1.3. SISTEMA NACIONAL DE TRANSMISIN12 1.3.1.CONFIGURACIN DE BARRAS17 1.3.2.ELEMENTOS DE COMPENSACIN17 1.3.3.TRANSFORMADORES CON LTC20 1.4. INTERCONEXIONES INTERNACIONALES20 1.5. DISTRIBUCIN DE ENERGA25 1.6. EXPANSIN DEL SISTEMA ELCTRICO ECUATORIANO AL AO 201126 1.6.1.GENERACIN27 1.6.2.TRANSMISIN28 CAPTULO II 2.CARACTERSTICAS DEL EQUIPO DE SECCIONAMIENTO DEL S.N.I. 2.1. INTERRUPTORES30 2.2. ARCO ELCTRICO30 2.2.1.FORMAS DE EXTINGUIR EL ARCO31 2.3. TIPOS DE INTERRUPTORES Y CARACTERSTICAS 31 2.3.1.INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE 31 2.3.2.INTERRUPTORES DE PEQUEO VOLUMEN DE ACEITE32 2.3.3.INTERRUPTORES NEUMTICOS33 2.3.4.INTERRUPTORES EN VACO33 2.3.5.INTERRUPTORES EN HEXAFLUORURO DE AZUFRE34 2.4. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE LOS INTERRUPTORES35 2.4.1.VOLTAJE NOMINAL35 2.4.2.FRECUENCIA NOMINAL35 2.4.3.CORRIENTE NOMINAL36 2.4.4.RIGIDEZ DIELCTRICA36 2.4.5.CICLO DE TRABAJO36 2.4.6.CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO MOMENTNEAS36 2.4.7.CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO DE INTERRUPCIN37 2.4.8.INTERRUPTORES PARA RECONEXIN AUTOMTICA37 2.4.9.DESCONECTADORES O SECCIONADORES38 2.5. SOBRECORRIENTES ADMISIBLES DURANTE UN CORTOCIRCUITO38 2.6. COMPONENTES40 2.6.1.PRINCIPIO DE INTERRUPCIN40 2.6.2.ACCIN DEL DISPARO CON REL41 2.7. DISYUNTORES DEL S.N.I.42 CAPTULO III 3.METODOLOGA DE CLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO 3.1. PROCEDIMIENTO DE CLCULO DE CORTOCIRCUITO49 3.1.1.CORRIENTE MOMENTNEA50 3.1.2.CORRIENTE DE INTERRUPCIN50 3.1.3.CORRIENTE PERMANENTE50 3.2. COMPONENTES SIMTRICAS50 3.3. TIPOS DE CORTOCIRCUITOS56 3.3.1.CORTOCIRCUITO TRIFSICO58 3.3.2.CORTOCIRCUITO ENTRE DOS FASES60 3.3.3.CORTOCIRCUITO BIFSICO CON CONTACTO A TIERRA61 3.3.4.CORTOCIRCUITO MONOFSICO ENTRE UNA FASE Y NEUTRO61 3.3.5.CORTOCIRCUITO MONOFSICO ENTRE UNA FASE Y TIERRA61 3.4. FUENTES QUE CONTRIBUYEN A LA FALLA 63 3.4.1.RED DE DISTRIBUCIN63 3.4.2.MQUINAS SINCRNICAS64 3.4.3.MQUINAS ASINCRNICAS67 3.4.4.MOTORES Y CONDENSADORES SINCRNICOS68 3.4.5.MOTORES DE INDUCCIN68 3.5. CLCULOS DE CORTOCIRCUITOS SEGN NORMASANSI/IEEE (AMERICANAS)69 3.5.1.INTRODUCCIN 3.5.1.1.Corrientes Simtricas69 3.5.1.2.Corrientes Asimtricas 69 3.5.1.3.Corriente de Retardo vs. Corriente de Estado Permanente70 3.5.1.4.Corriente Pico70 3.5.1.5.Corriente Inicial de Cortocircuito70 3.5.1.6.Voltaje de Prefalla 703.5.2.NORMA C37.010 1979 71 3.6. CLCULO DE CORTOCIRCUITOS SEGN LA NORMA IEC 60909 74 3.6.1.DEFINICIONESDELASDIFERENTESCORRIENTESDE CORTOCIRCUITO74 3.6.1.1. Corriente de cortocircuito simtrica inicial74 3.6.1.2. Valor de cresta de la corriente de cortocircuito 74 3.6.1.3. Corriente de cortocircuito simtrica de corte75 3.6.1.4. Corriente de cortocircuito permanente 76 3.7. PROCEDIMIENTO78 3.8. DIFERENCIAS ENTRE LOS ESTNDARES IEC 60909 Y ANSI/IEEE81 CAPTULO IV 4.APLICACINDENEPLANENELCLCULODECORRIENTESDE CORTOCIRCUITO 4.1. INTRODUCCIN84 4.1.1.CORTOCIRCUITO TRIFSICO85 4.1.2.CORTOCIRCUITO MONOFSICO A TIERRA85 4.1.3.CORTOCIRCUITO BIFSICO86 4.1.4.CORTOCIRCUITO BIFSICO A TIERRA87 4.2. MTODOS DE CLCULO87 4.2.1.COMPARACIN DE LOS MTODOS90 4.3. RESULTADOS DEL NEPLAN PARA LA NORMA IEC 60909 91 4.3.1.CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO INICIAL91 4.3.2.POTENCIA DE CORTOCIRCUITO INICIAL91 4.3.3.CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO92 4.3.4.CORRIENTE DE INTERRUPCION DE CORTOCIRCUITO92 4.3.4.1.CC en una Red Enmallada93 4.3.4.2.CC alimentado desde Fuentes no Enmalladas93 4.3.4.3.CC con Alimentacin Simple94 4.3.5.CORRIENTE DE ESTADO ESTACIONARIO94 4.3.5.1.CC en una Red Enmallada94 4.3.5.2.CC alimentado desde Fuentes no Enmalladas94 4.3.5.3.CC con Alimentacin Simple95 4.3.6.CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO TRMICA 95 4.3.7.COMPONENTE DC DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO96 4.3.8.CORRIENTE DE INTERRUPCIN ASIMTRICA96 4.4. NORMA ANSI C37.01396 4.4.1.NORMAS ANSI/IEEE97 4.4.1.1.Corriente Simtrica de 0,5 Ciclos97 4.4.1.2.Corriente Asimtrica de 0,5 Ciclos98 4.4.1.3.Corriente de Interrupcin Simtrica (Corriente de x ciclos)98 4.4.1.4.Corriente Simtrica de Estado Estacionario (30 Ciclos)99 4.5. MODELO DE ENTRADA DE ELEMENTOS EN ELPROGRAMA NEPLAN99 4.5.1.MQUINA SINCRNICA99 4.5.2.TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS102 4.5.3.TRANSFORMADOR DE TRES DEVANADOS103 4.5.4.LNEAS105 4.5.4.1.Descripcin del Modelo (Lnea)106 4.5.5.EQUIVALENTE DE RED108 CAPTULO V 5.ANLISIS DE LAS CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO MONOFSICAS Y TRIFSICAS DEL SISTEMA NACIONAL INTERCONECTADO (S.N.I.) 5.1. GENERALIDADES 111 5.2. CARACTERSTICAS DE LOS CASOS UTILIZADOS PARA ELANLISIS DE CORTOCIRCUITOS DEL S.N.I.113 5.3. CRITERIOS Y METODOLOGA115 5.3.1.POTENCIA DE CORTOCIRCUITO INICIAL Sk116 5.3.2.CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO INICIAL Ik117 5.4. ANLISIS DE LAS CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO AO 2007118 5.4.1.DEMANDA MXIMA PERODO LLUVIOSO, AO 2007118 5.4.2.DEMANDA MNIMA PERODO LLUVIOSO, AO 2007 127 5.4.3.DEMANDA MXIMA PERODO SECO, AO 2007131 5.4.4.DEMANDA MNIMA PERODO SECO, AO 2007136 5.5. RESUMEN GENERAL AO 2007140 5.6. ANLISIS DE LAS CORRIENTES DE FALLA A MEDIANO PLAZO(AO 2011)155 5.6.1.DEMANDA MXIMA PERODO LLUVIOSO155 5.6.2.DEMANDA MNIMA PERODO LLUVIOSO160 5.6.3.DEMANDA MXIMA PERODO SECO1645.6.4.DEMANDA MNIMA PERODO SECO168 5.7. ANLISIS DE LA FALLA MONOFSICA DE ACUERDOAL NIVEL DE INTERRUPCIN DEL EQUIPO DESECCIONAMIENTO EXISTENTE 172 5.8. ANLISIS DE LA FALLA TRIFSICA DE ACUERDOAL NIVEL DE INTERRUPCIN DEL EQUIPO DESECCIONAMIENTO EXISTENTE175 CAPTULO VI 6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. CONCLUSIONES183 6.2. RECOMENDACIONES186 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS187

INTRODUCCIN El constante crecimiento de la demanda elctrica en el Ecuador ha determinado la necesidaddeincorporaralSistemaNacionalInterconectado,nuevasfuentesde generacindeenergaelctrica,mediantelainstalacindenuevascentralesde generacin a nivel local, como tambin la puesta en operacin de interconexiones con los pases vecinos, las que, adems de brindar un importante aporte para el abastecimientodelademanda,contribuyenalmejoramientodelascondiciones operativas del sistema. Por su parte la empresa de transmisin TRANSELECTRIC, contempla en su plan deexpansin2007-2016,laejecucindevariosproyectosquepermiten garantizarlaoperacindelareddetransmisinenfuncindelosnivelesde calidad, seguridad y confiabilidad establecidas en la regulacin vigente. Por lo sealado, el Sistema Nacional Interconectado poseer en el futuro mediato unanuevatopologaynuevascaractersticaselctricas,situacinqueexigeun niveladecuadodeestudios,entreelloseldecortocircuitos,cuyosresultados permitirntomarlasmedidaspreventivasycorrectivasparaprecautelarla seguridad del sistema y sus equipos. Paraelefecto,haciendousodelprogramadeestudioselctricosNEPLAN,se realiza el estudio de cortocircuitos trifsico y monofsico en las barras de 230 kV y 138kVdelS.N.I.,paralosescenariosdemximaymnimageneracinenlos perodos lluvioso y seco. Losresultadospermitirnconocerlasnuevascondicionesdecortocircuitodel sistema, para, sobre esta, base verificar si el dimensionamiento de los equipos de seccionamiento puede enfrentar estas nuevas condiciones. OBJETIVOS - OBJETIVO GENERAL Evaluarlosefectosdelaentradaenoperacindelosnuevosproyectosde generacinprevistosenelplandeexpansindegeneracin,ydelasegunda lneadeinterconexinconColombia,enlascondicionesdecortocircuitodel sistema, para contrastar estos resultados con la capacidad de interrupcin de los elementos de seccionamiento del S.N.I. - OBJETIVOS ESPECIFICOS Implementarlabasededatosparaelmdulodecortocircuitosdelsoftware NEPLAN como parte de la realizacin de estudios elctricos que lleva adelante el CONELEC. Realizar un estudio de cortocircuitos para fallatrifsica y monofsica, a nivel de 230 kV y 138 kV del Sistema Nacional Interconectado, para la condicin actual del sistema (ao 2007) y un escenario futuro (ao 2011). Analizar la influencia de la entrada de la nueva capacidad de generacin y de la segundalneadeinterconexinconColombia,enlascaractersticasde cortocircuito del sistema. Contrastarestosresultadosconlascaractersticasdelosequiposde seccionamiento del S.N.I. Identificarloscambiosdeequipoqueseannecesariosyloslmitesparala instalacin de nueva capacidad de generacin en reas especialmente sensibles del S.N.I. ALCANCE SerealizarlasimulacindelSistemaNacionalInterconectadoparados alternativas:conelingresodelasegundalneadeinterconexinconColombia (250MW)enelao2007,yparaelao2011conlaincorporacindelanueva capacidad de generacin que est prevista en el Plan de Expansin vigente. Paracadaunodelosaosseleccionados,elestudioserealizaparalos escenariosdedemandamnimaymximaenlosperodoslluviosoyseco, obtenindoseparacadacaso,lascorrientesdecortocircuitodeacuerdoala norma IEC. EnelmdulodecortocircuitosdelsoftwareNEPLANsesimularnfallas monofsicasytrifsicasenlasbarrasde230kVy138kVdelS.N.I.paralos casoscitados.Losresultadosobtenidosdelasimulacinseutilizarnpara evaluarlacapacidaddelequipodeseccionamientodisponibleenlas subestaciones del S.N.I. JUSTIFICACIN El crecimiento de la demanda hace necesaria la expansin del Sistema Nacional Interconectado, tanto en la capacidad de generacin, cuanto en la de transporte.Comoconsecuencia,latopologaylascondicionesdeoperacindelsistema cambian,porloqueesnecesarioverificarentreotrosaspectos,silas caractersticasdelequipodeseccionamientoexistente,estnacordesconesta nueva realidad. EnelmarcodelproyectodeEstudiosElctricosyEnergticosdelSistema NacionalInterconectadoqueseencuentraejecutandoelCONELEC,es necesariocontarconunaslidabasededatosdelaredelctrica,quepermita realizarestudiosdecortocircuitosparaelS.N.I.,paracontinuarenunasiguiente etapa(quenoconsideraelpresentetrabajo),conelestudiodelsistemade protecciones. JUSTIFICACION TEORICA Losplanesdeexpansindetransmisinygeneracinparaelao2007 consideran entre los de mayor tamao e influencia, la incorporacin de la segunda InterconexinconColombiaa230kV,conunacapacidadde250MW,yla entradaenoperacindelacentralSanFranciscode230MW.Elingresode nuevosproyectosalSistemaNacionalInterconectado,cambialatopologadela redocasionandonuevascondicionesoperativasenelsistema,porloquees necesariorealizarvariosestudioselctricosentreelloseldecortocircuitos,para tener una idea clara sobre los efectos y los problemas que pueden presentarse, y poder identificar las soluciones para estos problemas. JUSTIFICACION METODOLOGICA En el estudio, se considera la topologa de los diagramas presentados en el Plan deExpansindeTransmisin20072016paralosaos2007y2011,la demandamximaymnimadeacuerdoalasproyeccionesrealizadasporel CONELEC,ascomotambineldespachodegeneracinpararealizarcorridas deflujosdepotenciaycortocircuitosenelsoftwareNEPLAN.Lascorridasde flujosdepotenciaselasrealizaparadosperodos,seco(octubremarzo)y lluvioso (abril septiembre). Laentradaenoperacindelosnuevosproyectosoriginacambios enlos niveles decortocircuito,porloqueesnecesariorealizarcorridasparalossiguientes casos de estudio: Caso base, corresponde a la topologa y condiciones para el ao 2007 de acuerdo con el plan de expansin 2007 2016, para los perodos y escenarios planteados.Variaciones al caso base: Sin la segunda interconexin entre Ecuador y Colombia (250 MW). Sin la entrada en operacin del proyecto hidroelctrico San Francisco (230 MW). Elestudioconsideraunsegundoescenarioqueincluyelosproyectosde generacin y transmisin que entrarn en operacin en el ao 2011. Paraelestudiodecortocircuitos,seaplicanlasnormasIEC609092001yANSI C37.010 del software NEPLAN. JUSTIFICACIN PRCTICA Laincorporacin de nuevos proyectos influye en el sistema produciendo cambios enlatopologaycargabilidaddelared,loquehacequelosnivelesdelas corrientes de cortocircuito tambin cambien. Las corrientes de cortocircuito monofsicas y trifsicas que se obtengan tanto del casobasecomodelasvariacionesdelmismo,sonnecesariasparaconocerel crecimientoodecrementoenlosnivelesdecortocircuitoparalasbarrasde230 kV y 138 kV del S.N.I., con el objeto de realizar la validacin de los elementos de corte (disyuntores) en las subestaciones. Laobtencindelosresultadosdecortocircuito,consideralametodologade clculodelasnormasIEC60909yANSIC37.010lascualesseemplean principalmenteparaencontrarlacorrientemximadecortocircuitoypara determinar la corriente de apertura de los interruptores respectivamente, segn su tiempo de operacin. PRESENTACIN En el captulo 1 se realiza una introduccin del trabajo, detallando bsicamente la situacinactualyfuturadelSistemaNacionalInterconectadoenloreferentea Generacin,TransmisinyDistribucin,ascomotambinladescripcindelos nuevos proyectos que ingresarn a operar hasta el 2011. Enelcaptulo2sedescribenlascaractersticasdeinterrupcindelequipode seccionamientodelSistemaNacionalInterconectadonecesariasparael dimensionamientodelosinterruptores,ascomotambinsedetallanlas especificaciones tcnicas. Enelcaptulo3sepresentaunresumendelasmetodologasdeclculodelas corrientesdecortocircuito,lostiposylasnormasutilizadasenelestudiopara determinar las corrientes de falla. Enelcaptulo4sedesarrollalametodologautilizadaporelsoftwareNEPLAN para determinar las corrientes de cortocircuito del sistema simulado, con el fin de definir las caractersticas tcnicas necesarias que los interruptores deben cumplir para proteger al sistema. En el captulo 5 se presenta el anlisis de las corrientes monofsicas y trifsicas decortocircuito,resultadodelassimulacionesrealizadasconelmdulode cortocircuitos que emplea el software NEPLAN. Enelcaptulo6sepresentanlasconclusionesyrecomendacionesquese determinaron en funcin de los resultados del estudio de cortocircuitos realizados paraelSistemaNacionalInterconectado,conlatopologaycaractersticasdel 2007 y las previstas para el 2011. CAPTULO I 1.SITUACINACTUALYFUTURADELSISTEMA NACIONAL INTERCONECTADO SedenominaSistemaNacionalInterconectadoalsistemaintegradoporlos elementos del sistema elctrico conectados entre s, el cual permite la produccin ytransferenciadeenergaelctricaentrecentrosdegeneracinycentrosde consumo, dirigido a la prestacin del servicio pblico de suministro de electricidad. EnelEcuador,existeunSistemaNacionalInterconectado(S.N.I.)yotros sistemasnoincorporados.Cadasistemacomprendesuspropiasplantasde generacin,lneasdetransmisinyredesdedistribucin.Sibienelcambio tecnolgicodisminuyeelcostodedesarrolloylademandaencadasistemase expande, existe una tendencia hacia la conexin de ambos sistemas. Enlaactualidad,elS.N.I.estconformadopor17empresaselctricas Generadoras,1Transmisora,20Autoproductorasy20Distribuidoras;deestas ltimas13cuentancongeneraciny7delasempresasDistribuidorasoperan sistemasnoincorporados;asimismo,sehancalificado111Grandes Consumidores. 1.1. SITUACIN ACTUAL DEL S.N.I. [1] 1.1.1.POTENCIA EN CENTRALES DE GENERACIN [1] Adiciembrede2006,sinconsiderarlapotenciacontratadaporlas Interconexiones con Colombia y Per, Ecuador posea una potencia instalada de 3 997,79 MW, con una potencia efectiva de 3 682,91 MW, debido especialmente a laentradaalsistemadelasGeneradorasGeneroca,Hidrosibimbey Termoguayas;elincrementodeunaunidaddegeneracinenTermopichincha, aumentodepotenciadeAgip,elingresoalmercadodelasAutoproductoras EnermaxyManageneracin,ConsorcioBloque7y21,Ecoelectric,Lafargey Repsol YPF. 1.1.2.POTENCIA DE INTERCONEXIONES [1] LainterconexinconColombiaselarealizahastaelmomentoatravsdelas lneasdetransmisinTulcnIpialesa138kVyPomasquiJamondinoa230 kV,cuyapotenciainstaladatotales290MWylaefectiva240MW.Adems,se dispone de la interconexin con Per a travs de la lnea de transmisin Machala Zorritos, con una potencia de 110 MW. La potencia efectiva de generacin e interconexin en el pas a diciembre de 2006 fue de 3 922,91 MW, de los cuales 3 625,75 MW (92,43%) estn incorporados al S.N.I. y 297,16 MW (7,57%) en sistemas aislados. SegnsepuedeapreciarenelgrficodelaFigura1.1,ladisponibilidadde potenciaefectivaenelao2006,fueensumayoradeorigentrmico,debido especialmentealainclusindelascentralesdevariasAutoproductorascuyas centrales son tipo trmicas. Figura 1.1. Potencia efectiva por tipo de central e importacin SISTEMA TIPO DE EMPRESA TIPO DECENTRAL CENTRALES(#) POTENCIANOMINAL (MW) POTENCIA EFECTIVA (MW) No Inc. Distribuidora Hidrulica124,413,25 Trmica3047,9629,96 Fotovoltaica10,020,02 Autoproductora Hidrulica12,702,46 Trmica32307,64261,47 Total No Inc.76362,72297,16 S.N.I Generadora Hidrulica111591,031579,33 Trmica181531,401422,32 Distribuidora Hidrulica17140,30138,18 Trmica18215,27104,26 Autoproductora Hidrulica1563,0561,76 Trmica594,0379,9 InterconexinImportacin3400,00240,00 Total S.N.I.874035,073625,75 Total general1634397,793922,91 Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.1. Potencia por tipo de central e importacin 1.1.3.PRODUCCIN DE ENERGA [1] EnelAo2006,seobtuvounageneracinbrutade16384,50GWh;laenerga producida por centrales Hidrulicas fue de 7 130,41 GWh (43,52%), Trmicas Gas 1779,03GWh(10,86%),TrmicasGasNatural885,45GWh(5,4%),Trmicas MCI2020,06GWh(12,33%),TrmicasVapor2999,06GWh(18,3%), Fotovoltaicas0,01GWh(menoral0,00%);ademssedispusodeenerga productodelaImportacindesdeColombia,lacualseubicen1570GWh (9,59%). (Figura 1.2). ENERGAGENERADAPORELSISTEMAELCTRICO ECUATORIANOHidrulic a7130,41 GWh43,52%Importac inde s deColombia 1570GWh 9, 59%Fotovoltaica0, 01GWh0%TrmicaVapor2999,06GWh 18, 30%TrmicaMCI 2020, 06GWh12, 33%Trmic aGasNatural 885,45GWh5,40%T rmicaGas1779,03GWh 10,86% Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Figura 1.2. Energa generada por las diferentes centrales 1.2. GENERACIN [1] [5] El Ecuador posee una riqueza en lo que a recursos hdricos se refiere, dada por la existenciadeungran nmero derosquenacenenlaCordillera delosAndesy quedesembocanenelOcanoPacficooenrosafluentesdelRoAmazonas; adems,importantesfuentesenergticas,entrelascualessedestacanel petrleo, el gas natural, y la geotermia, consideradas ambientalmente sostenibles. Adiciembrede2006,enelpastenanlacalificacindeGeneradoras17 empresas, dos empresas que tienen doble calificacin, tanto como Generadoras y como Autoproductoras, stas son: EMAAP-Q que tiene las centrales El Carmen y NoroccidentecalificadascomoGeneradoraylacentralRecuperadoracalificada como Autoproductora; y Ecoluz con su central Loreto calificada como Generadora y la central Papallacta calificada como Autoproductora. EMPRESA POTENCIA NOMINAL POTENCIA EFECTIVA (MW)(MW) CATEG236,07205,5 ECOLUZ2,32,11 ELECAUSTRO69,8264,83 ELECTROGUAYAS407,27295 ELECTROQUIL181181 EMAAP-Q8,48,2 GENEROCA 34,3234,32 HIDROAGOYAN233224 HIDRONACION213213 HIDROPAUTE10751075 HIDROSIBIMBE1614,5 INTERVISA TRADE105102 MACHALA POWER140130 TERMOESMERALDAS132,5131 TERMOGUAYAS150106 TERMOPICHINCHA84,4283,6 ULYSSEAS3027,5 Tabla 1.2.- Empresas Generadoras y sus principales datos tcnicos Los principales desarrollos en cuanto a generacin en Ecuador se centran en los proyectoshidroelctricosdeSanFranciscoyMazar.Esdemencionarqueel proyecto San Francisco consiste en el aprovechamiento de las aguas turbinadas delacentraldeAgoynlascualessernconducidasatravsdeuntnelde conduccinydepresinaunacasademquinasendondesedispondrdeun grupo turbogenerador compuesto de dos unidades generadoras de 106 MW cada una. En la Tabla 1.3 se presentan las fechas de entrada en operacin comercial de los proyectosconsideradosenlosanlisisdeexpansindeEcuadorparala obtencindelosflujosdepotenciaycortocircuitosdelSistemaNacional Interconectado dentro de los aos de anlisis 2007 y 2011 (ANEXO 6: Diagramas UnifilaresdelSistemaNacionalInterconectado,demandamximaymnima, perodos lluvioso y seco en NEPLAN). PROYECTO TIPO CAPACIDADMWFECHA SIBIMBEHIDRO15Mar-06 LA ESPERANZAHIDRO6Mar-06 POZA HONDAHIDRO3Abr-06 CALOPEHIDRO15Abr-06 SAN FRANCISCOHIDRO230Jun-07 TOTAL - MW 269 FUENTE: CONELEC TABLA 1.3. Proyectos considerados en la expansin de la Generacin del S.N.I. 1.2.1.EMPRESAS GENERADORAS [1] ElAnexo1(A,B,C,D)muestraendetallelascaractersticasdelas subestaciones,transformadoresinstaladosenlasempresasgeneradorasdela Tabla1.2.,ascomotambinlascaractersticasdelaslneasdetransmisiny subtransmisin, energa bruta generada, potencia efectiva y factores de planta de unidades de centrales de empresas generadoras. 1.2.2.UNIDADES GENERADORAS DEL S.N.I., DESAGREGADAS POR EMPRESAS GENERADORAS [1] -Centrales deGeneracin de CATEG-G Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.4.- Generacin CATEG-G - Empresa Generadora del Austro (ELECAUSTRO) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.5.- Generadoras ELECASTRO - Compaa de Generacin Termoelctrica Guayas S.A. (ELECTROGUAYAS) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.6.- Generacin ELECTROGUAYAS - ELECTROQUIL S.A. Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.7.- Generacin ELECTROQUIL -Empresa Metropolitana de Agua Potable y Alcantarillado de Quito(EMAAP-Q) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.8.- Generacin EMAAP-Q -Generadora Rocafuerte S.A. (GENEROCA) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.9.- Generacin GENEROCA - Compaa de Generacin Hidroelctrica Agoyn S.A. (HIDROAGOYN) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.10.- Generacin HIDROAGOYN - Hidroelctrica Nacional S.A. (HIDRONACIN) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.11.- Generacin HIDRONACIN

- Compaa de Generacin Hidroelctrica Paute S.A. (HIDROPAUTE) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.12.- Generacin HIDROPAUTE - Hidalgo e Hidalgo S.A. (HIDROSIBIMBE) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.13.- Generacin HIDROSIBIMBE - Intervisa Trade S.A. (INTERVISA) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.14.- Generacin INTERVISA - Machala Power Cia. Ltda. (MACHALA POWER) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.15.- Generacin MACHALA POWER - Compaa de Generacin Termoelctrica Esmeraldas S.A. (TERMOESMERALDAS) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.16.- Generacin TERMOESMERALDAS - Termoguayas Generation S.A. (TERMOGUAYAS) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.17.- Generacin TERMOGUAYAS - Compaa de Generacin Termoelctrica Pichincha S.A. (TERMOPICHINCHA) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.18 Generacin TERMOPICHINCHA - Ulysseas Inc. (ULYSSEAS) Fuente: CONELEC, Estadsticas del Sector Elctrico Ecuatoriano, 2006 Tabla 1.19 Generacin ULYSSEAS La Figura 1.3., muestra la ubicacin geogrfica de las centrales de generacin del S.N.I. Figura 1.3.- Ubicacin Geogrfica de las Centrales de las Empresas de Generacin [1] 1.3.SISTEMA NACIONAL DE TRANSMISIN [2] [3] La transmisin de energa est a cargo de la empresa Nacional de Transmisin Transelectric S.A., que a diciembre de 2006 dispuso de 33 subestaciones. ParaeltransportedelaenergadentrodelSistemaNacionaldeTransmisin SNT, Transelectric utiliz 3 182,62 km de lneas de transmisin funcionando; a 230 kV (1 532,20 km), a 138 kV (1 435,92 km) y a 69 kV (214,50 km). Dentro deestosvaloresseconsideranlosenlacesdeinterconexin,conColombia mediante una lnea de transmisin de doble circuito a 230 kV que parte desde lasubestacinPomasquihastalafronteraecuatoriano-colombiana (Rumichaca),conunalongitudde163,70km,y;atravsdeuncircuitoa138 kVdetiporadialde7,50kmdelongitud,quearrancadesdelasubestacin TulcnhastaRumichaca(apartirdelafronteraconColombiahacialas subestaciones Jamondino e Ipiales, respectivamente, las lneas son propiedad de la empresa ISA de Colombia) y el otro enlace con Per mediante una lnea detransmisina230kVdetiporadial,lacualrecorre53,20kmdesdela subestacin Machala hasta la frontera con Per. (Desde esta frontera hasta la subestacinZorritos,lacorrespondientelneadetransmisinespropiedadde la empresa Red de Energa del Per REP) El sistema Nacional de Transmisin tiene como base un anillo troncal a un nivel de tensin de 230 kV dispuesto de una red principal de doble circuito entre las subestaciones:SantaRosa,SantoDomingo,Quevedo,Pascuales,Dos Cerritos,Milagro,MolinoylaslneasdetransmisinqueenlazanlasS/EMolino con Riobamba, Riobamba con Totoras y Molino con Totoras por medio decircuitossimples.Enlaredde230kVsedisponededosenlacesradiales adicionalesquepermitenlaconexinentrelasS/EsPascualesTrinitariay otro entre las S/Es Santa Rosa Pomasqui.A este nivel de tensin se suman lasredesqueinvolucranlainterconexinentreelEcuadoryColombiapor medio del enlace Pomasqui -Jamondino y entre el Ecuador y Per por medio del enlace Machala Zorritos. La topologa del Sistema Nacional de Transmisin a mayo del 2007, se indica en la Figura 1.4. a nivel de 230 kV.Adems, en los Anexos 2 y 3, se indican lascaractersticasprincipalesdelassubestacionesylneasdetransmisin, respectivamente,queconformanelSistemaNacionaldeTransmisinala presente fecha. Las obras de transmisin que durante el perodo 2007 - 2016 (ANEXO 4; A, B, C,D,E,F,G,H).Especficamentealao2007,entraronentrarnen operacin las siguientes obras: -Subestacin Totoras Para permitir la conexin del proyecto hidroelctrico San Francisco al SNT. -Subestacin Pomasqui Ampliacin de 4 bahas de lnea de 138 kV que permitirn seccionar la L/T Vicentina-Ibarra. -Lnea Salitral Trinitaria de 138 kV Paradarunaadecuadautilizacinalacapacidadinstaladadelas subestaciones Salitral 138/69 kV y Pascuales 230/138 kV. -L/T Salitral - Trinitaria, 138 kV, 2 circuitos, 12 km -Subestacin IbarraEntraenoperacinunautotransformadortrifsico,40/53/66MVA, 138/69kV,conULTC,incluyendo un patiode69kVconsistema de barras principal y transferencia, liberando la subestacin mvil. -Subestacin Tena Setieneprevistolaentradaenoperacindedosbahasde138kV para completar el esquema de barra simple en la subestacin Tena, que luego permitir la energizacin a 138 kV de la lnea Puyo-Tena. -Subestacin Puyo Serealizalaconstruccindeestasubestacin,conlafinalidadde lograratenderpartedelosrequerimientosdeenergadelas provincias de Sucumbos y Francisco de Orellana. -Sala de Control de la subestacin Esmeraldas -Interconexin con Colombia, segunda lnea de 230 kV -Subestacin Cuenca Instalacindeunabahadelneade138kVenlasubestacin Cuenca,conlacualseenergizara138kVlalneaCuenca-Gualaceo-Limn-Mndez-Macasqueseencuentraoperandoanivel de 69 kV.Esta obra permitir la evacuacin de la energa producida por la central hidroelctrica Abanico (37.5 MW). Transelectric,disponedetransformadoresyautotransformadores,conuna capacidaddetransformacindisponibletotalparaelSNT,de3966,86MVA con enfriamiento de Aceite y Aire, 5 474,40 MVA con Aire Forzado y 6 530,64 conenfriamientoporAceiteyAireForzadoscuyodetalleselopresentaenel ANEXO 2. [4] JAMONDINO230 kVPOMASQUI230 kVSTA. ROSA230 kVSTO. DOMINGO230 kVQUEVEDO230 kVTRINITARIA230 kVPASCUALES230 kVDOS CERRITOS230 kVMILAGRO230 kVCENTRAL PAUTE 1-2-3-4-5CENTRAL PAUTE 6-7-8-9-10MOLINO230 kVRIOBAMBA230 kVTOTORAS230 kV Figura 1.4. Anillo de 230 kV del S.N.I. NOMBRE DE LA LINEA VOLTAJE (kV)LONGITUD (Km) CAPACIDAD TRANSMISION (MVA) NUMERO DE CIRCUITOS Jamondino Pomasqui230 213,00332,02Paute Totoras230200,23421 Paute Pascuales230 188,43342,02Paute - Riobamba 230 157,30342,01Quevedo Pascuales230 145,25353,02Paute Milagro230 135,74342,02Sta. Rosa Totoras230 110,09342,02Sto. Domingo Quevedo230 104,00353,02Sta. Rosa - Sto. Domingo230 78,34342,02Milagro Pascuales230 52,70353,02Santa Rosa Pomasqui230 45,90340,02Milagro - Dos Cerritos230 45,00353,01Totoras - Riobamba230 42,88342,01Pascuales Trinitaria230 28,28353,02Dos Cerritos - Pascuales 230 10,00353,01Tabla 1.20.- Lneas de Transmisin que conforman el anillo de 230 kV (ANEXO 3) [3] Del anillo troncal de 230 kV (Figura 1.4), se deriva una red a nivel de voltaje de 138kVydeestaredenformaradialsederivalareda69kV,que prcticamenteconstituyelaconexinalospuntosdeentregadelSistema Nacional de Transmisin. NOMBRE DE LA LINEA VOLTAJE (kV)LONGITUD (Km) CAPACIDAD TRANSMISION (MVA) NUMERO DE CIRCUITOS Cuenca Loja138 134,2099,51 Daule Peripa Chone138 63,20113,21 Electroquil - Pascuales 138 38,03113,51 Electroquil Posorja138 83,34113,51 Ibarra Tulcn138 74,48115,51 Milagro Babahoyo138 47,30113,51 Milagro - San Idelfonso 138 112,70113,52 Mulal - Vicentina 138 74,00112,01 Pascuales Salitral138 17,40126,02 Pascuales - Sta. Elena138 105,48113,51 Paute Cuenca138 67,0899,52 Pascuales -Policentro138 15,10126,02 Pucar Ambato138 27,74112,01 Pucar Mulal138 35,00112,01 Quevedo - Daule Peripa 138 43,20113,22 San Idelfonso Machala138 35,00113,52 Sta.Rosa Vicentina138 18,50112,01 Sto. Domingo - Esmeraldas138 154,80113,22 Totoras Agoyn138 33,00133,02 Totoras Ambato138 7,0099,51 Trinitaria Salitral138 12,00126,02 Tulcn Frontera138 7,00115,51 Vicentina Guangopolo138 7,00112,01 Vicentina Ibarra138 80,00112,02 Tena - Coca 138 140,0090,01 Puyo - Tena138 66,1088,81Tabla 1.21.- Lneas de Transmisin que conforman la red de 138 kV del S.N.I. (ANEXO 3)[3] 1.3.1.CONFIGURACIN DE BARRAS [2] La configuracin de Barras en el S.N.I., segn la Regulacin No. CONELEC 006/00, es la siguiente: LasSubestacionesde230kVtienen2barras,lasmismasqueestn debidamente energizadas por medio del acoplador de 230 kV. La nomenclatura es B1 y B2. Las Subestaciones de 138 kV y 69 kV, normalmente operan con la barraprincipal(BP)queoperanormalmenteenergizadaylabarrade transferencia (BT) que esta normalmente desenergizada y opera para fines de transferencia. 1.3.2.ELEMENTOS DE COMPENSACIN [2] Los elementos de compensacin son aquellos equipos conectados a la red de transmisinquepermitenrealizarunaportedepotenciareactivaconelfinde lograr un incremento o decremento del nivel de tensin. En el Sistema Nacional Interconectado se dispone de estos elementos segn el siguiente detalle: SUBESTACINELEMENTO CAPACIDAD (MVAR) IbarraCAPACITOR C1 = 6 C2 = 6 MachalaCAPACITOR C1 = 6 C2 = 6 MilagroCAPACITORC1 = 18 PolicentroCAPACITOR C1 = 6 C2 = 6 TulcnCAPACITORC1 = 3 MolinoREACTOR R1 = -10 R2 = -10 PascualesREACTOR RCX = -10 RCW = -10 Quevedo REACTORRCW = - 20 RiobambaREACTORRCQ = -10 Santo DomingoREACTORRCW = -10 Santa RosaREACTOR RCX = -10 RCW = -10 TotorasREACTORRCQ = -10 Tabla 1.22. Elementos de Compensacin del S.N.I. [3] Figura 1.5. Elementos de compensacin Reactores [2] Adems,lasunidadestrmicasTG1yTG2deCentralSantaRosade propiedad de Termopichincha y la unidad TG4 de la Central trmica G. Zevallos deElectroguayastienenlacapacidaddeoperarcomocompensadores sincrnicos. Figura 1.6. Elementos de compensacin Capacitores [2] El Sistema Nacional Interconectado opera con las lneas de transmisin Tulcn Panamericana138kVyeltramoecuatorianodelaL/TMachalaZorritos 230 kV, para obtener el aporte de potencia reactiva que las lneas presentan al serenergizadasdesdeunextremoparaelaprovechamientodelefecto capacitivo. Considerandolacontinuaoperacindelossistemasinterconectadosentreel EcuadoryColombiaesnecesariotenerconocimientodeladisponibilidadde reactores y capacitores para el control de voltaje, en la zona norte se dispone deuncapacitorde45MVARy2bancosdereactoresconcapacidadde100 MVAR en total, en la Zona de Jamondino y de 4 capacitores en un total de 18 MVAR en la Zona de Panamericana (34.5 kV). [2] EnlasFiguras1.5.y1.6.,seobservalaubicacindeloselementosde compensacinreactoresycapacitoresrespectivamente,enlasdiferentes subestaciones del Sistema Nacional Interconectado. 1.3.3.TRANSFORMADORES CON LTC [2] EnlaTabla1.23.,semuestraunalistadelostransformadoresdelsistema nacionalinterconectadoquedisponendeLTC,loscualespermitenrealizar operativamente un control de voltaje segn la operacin del mismo. S/ETRANSFORMADOR BabahoyoATQ ChoneATQ Dos CerritosATK EsmeraldasAA1 IbarraATQ IbarraT1 LojaATQ MachalaATQ MulalATQ PascualesATR (OHIO) PolicentroATQ PortoviejoAA1 PortoviejoAA2 PosorjaATQ QuevedoATRRiobambaTRK Santa ElenaATQ Santa RosaTRN Santa RosaTRP TrinitariaATQ TulcnATQ VicentinaT2 Tabla 1.23. Transformadores del S.N.I. con LTC [2] 1.4.INTERCONEXIONES INTERNACIONALES [2] [3] AlmomentoelS.N.I.disponedetresenlacesutilizadosparalas InterconexionesInternacionales,doshaciaelsistemaColombiano,unoa138 kV por medio de la L/T Tulcn Panamericana y el otro a 230 kV por medio de la L/T Pomasqui Jamondino, y el tercer enlace hacia el Per, por medio de la L/T Machala Zorritos a 230 kV. En la Figura 1.7. se observan los diagramas unifilares elctrico y geogrfico de la Interconexin con Colombia. Figura 1.7.- Esquema de la Interconexin Ecuador Colombia [2] LNEADETRANSMISINA138kVEcuadorColombia:comprendeun circuitode15,5kmdelongitud(8,0kmenColombiay7,5kmenEcuador),a las subestaciones Panamericana en Colombia y Tulcn e Ibarra en Ecuador; la capacidad de transmisin trmica por circuito es 112 MVA y hasta 120 MVA por 20 minutos. LNEA DE TRANSMISIN A 230 kV Ecuador Colombia: est compuesta por doscircuitosde213,5kmdelongitud(78,0kmenColombiay135,5kmen Ecuador),laampliacindelassubestacionesJamondino(Pasto)yPomasqui (Quito); la capacidad de transmisin trmica por circuito es 332 MW hasta 428 MW por 20 minutos. En la Figura 1.8. se observan los diagramas unifilares elctrico y geogrfico de la Interconexin con Per. Figura 1.8.- Interconexin Ecuador Per [2] LNEA DE TRANSMISIN A 230 kV Ecuador Per: comprende un circuito de 110 km de longitud (55 km en Per y 55 km en Ecuador), la ampliacin de las subestacionesMachalayZorritos;lacapacidaddetransmisinmximaesde 110 MW y la capacidad de transmisin mxima back to back es de 125 MW. - Condiciones Operativas para la Interconexin Ecuador Per 230 kV [2] La interconexin sincrnica entre los sistemas elctricos de Colombia Ecuador con el Per no es viable tcnicamente, debido a la presencia de oscilacioneselectromecnicasnoamortiguadas,fundamentalmenteen elsistemaperuano.UtilizandounenlaceBacktoBack,sepuede concluir que es viable esta modalidad de interconexin. Con respecto a la conexin radial, el Per puede alimentar la carga de la subestacin Machala, en toda condicin de demanda, siempre que est operando el grupo TGN4 de la C.T. Talara con 80 MW y que el factor de potencia de la carga de Machala est entre 0,98 y 1,0. EnlaFigura1.9.,sepuedeapreciarelanillotroncala230kVconsus respectivassubestacionesycentralesdegeneracinhidrulicaytrmica,el enlace radial a 230 kV y el enlace interconexiones a 230 kV, as como tambin las lneas de transmisin a 138 kV y 69 kV. Figura 1.9. Sistema Nacional de Transmisin [ 1.5.DISTRIBUCIN DE ENERGA [1] En el pas existen 20 empresas elctricas dedicadas a la distribucin de energa elctrica,delascuales19estnconformadascomosociedadesocompaas annimas, con participacin mayoritaria del Fondo de Solidaridad. La Empresa Elctrica Sucumbos S.A. maneja un sistema de distribucin, que no tena conexin con el Sistema Nacional de Transmisin hasta julio de 2003, fecha enlaqueentrenserviciolanuevalneaTenaCoca,aisladapara138kV, permitiendo la transferencia de hasta 10 MW, por lo cual se debe seguir operando localmente en el sistema de la Empresa Elctrica Sucumbos para cubrir toda su demanda,raznporlacualselaconsideraqueoperacomounsistemaaislado (no incorporado). LafuncinprincipaldelasEmpresasElctricasDistribuidoras,essuministrar energaalosclientesdentrodesureadeconcesin,paralacualdeben proveersedeenergapormediodelacompraenelMEMutilizandolas subestacionesylneasdetransmisinysubtransmisindeTranselectric,ocon generacinpropiaprincipalmenteparalossistemasdedistribucinquenoestn conectados al Sistema Nacional de Transmisin.

Figura 1.10. reas de Concesin de las Empresas de Distribucin de Energa [1] 1.6.EXPANSIN DEL SISTEMA ELCTRICO ECUATORIANO AL AO 2011 [3] El crecimiento sostenido de la demanda, crea la necesidad de expandir el Sistema NacionalInterconectadoincorporandonuevosproyectosdegeneraciny transmisin,procurandomantenernivelesadecuadosdecalidad,seguridady confiabilidad.Laexpansindelsistemaserealizaconsiderandolasmejores alternativas dentro de los horizontes de corto, mediano y largo plazo. La expansin de la generacin tiene por objetivo satisfacer estos requerimientos, partiendo de la disponibilidad de recursos energticos, la posibilidad de construir interconexioneselctricasconotrospases,amsdeconsideracionesdetipo econmico, social, tecnolgico y ambiental. Laincorporacindenuevageneracinyloscambiosenlatopologadelared debidoalaentradadenuevoscomponentes(transformadores,lneas,etc.) producen variaciones en los parmetros de operacin del sistema.Por tal razn esnecesariorealizarestudioselctricosdedetalle,unodecuyoscomponentes importantes, es el estudio de cortocircuitos. 1.6.1.GENERACIN [3] [4] [5] Elobjetivodelplaneamientodelaexpansindelageneracinalargoplazoes establecerlasnecesidadesdecapacidadbasadosenlosanlisisdel comportamiento del S.N.I. de acuerdo a la conducta de diversas variables como: demandadeenerga,recursosenergticos,interconexioneselctricas,entre otros. El Ecuador tiene un amplio potencial energtico: dispone de un enorme potencial derecursoshdricos,amsderecursoshidrocarburferoscomoresiduode petrleo,crudospesadosygasnaturalqueenconjuntorepresentanunaporte significativo para la produccin de electricidad. La energa elica, solar, biomasa y otras constituyen un recurso importante, que ayudar a satisfacer las necesidades energticas futuras. Se consider al ao 2011 como un hito temporal referencial para el anlisis en el mediano plazo, que servir para verificar si la demanda del pas cuenta con oferta suficientedegeneracinquegaranticesuabastecimiento,yparaanalizarlos efectosdelasnuevasinyeccionesdeenerga,nuevassubestaciones, componentes de transmisin y de transformacin. A continuacin se muestra un listado de los proyectos que se irn incorporando a medianoplazohastaelao2011yseestableceunplandeobrasenelquese presentanloscostosdeinversinenelaocorrespondienteasuentradaen operacin. Las fechas programadas para la entrada en operacin de la referida generacin, podrnvariarenfuncindelavanceenlaconstruccinymontajedel equipamiento en dichos proyectos. CENTRAL DE GENERACION POTENCIA INSTALADA (MW) POSIBLE PUNTO CONEXIN FECHA INICIO OPERACIN OCAA26CuencaFeb-2009 MAZAR 95 Zhoray Feb-2009 95Mar-2009 MACHALA POWER II y III 95 San Idelfonso Jul-2008 87Mar-2011 JOS DE TAMBO8 Feb-2008 Fuente: TRANSELECTRIC, Plan de Expansin de Transmisin 2007-2016 Tabla 1.24.- Centrales de Generacin ha ser incorporadas en el sistema [2] 1.6.2.TRANSMISIN [2] [3] [4] ElobjetivodelPlandeExpansinpresentadoporTranselectric,esestablecerel equipamiento requerido por el sistema para el decenio 2007 2016, que garantice laoperacindelareddetransmisinenfuncindelasexigenciasestablecidas, en las regulaciones vigentes secontempla la ejecucin de varios proyectos cuyas caractersticaspermitiranobtenerbeneficiosambientales(localesyglobales)y socioeconmicos. SISTEMA DE TRANSMISIN FECHA INICIO OPERACIN Milagro - Machala, 230 Kv2011 Salitral - Trinitaria, 138 kV2008 Limn - Mndez - Macas, 138 kV2009 Milagro - Esclusas - Trinitaria, 230 kV2008 Totoras - Quevedo, 230 kV2009 Fuente: TRANSELECTRIC, Plan de Expansin de Transmisin 2007-2016 Tabla 1.25.- Ampliacin de Sistemas de Transmisin [2] EnlaTabla1.26.,sepresentanlassubestacionesdelsistemaquenecesitarn ser ampliadas y su respectiva fecha de entrada en operacin.Esta ampliacin es necesaria para cubrir los requerimientos de la demanda en puntos especficos del sistema. AMPLIACINFECHA INICIO OPERACIN S/E Babahoyo, 138/69 kV2008 S/E Milagro, 230/69 kV2011 S/E Mulal, 138/69 kV2009 S/E Loja, 138/69 kV2008 S/E Chone, 138/69 kV2008 S/E Pomasqui, 230/138 kV2009 S/E Tena, 138/69 kV2009 S/E Posorja, 138/69 kV2009 S/E Tulcn, 138/69 kV2010 S/E Ibarra, 138/69 kV2010 S/E Vicentina, 138/46 kV2010 S/E Perimetral, 230/69 kV2010 S/E Sinincay, 230/69 kV2010 S/E Ambato, 138/69 kV2011 Fuente: TRANSELECTRIC, Plan de Expansin de Transmisin 2007-2016 Tabla 1.26.- Ampliacin de Subestaciones [2]

CAPTULO II 2CARACTERSTICASDELEQUIPODE SECCIONAMIENTO DEL S.N.I. 2.1.INTERRUPTORES [9] [13] El interruptor es un aparato destinado a cortar o establecer la continuidad de un circuito elctrico bajo carga. Elinterruptorseparasuscontactosenelinstanteenquelacorrientepasapor ceroyenelquenoseproduceunarcoelctrico.Loscontactosdelinterruptor pueden empezar a separarse cuando la corriente tiene un valor cualquiera. Entre los contactos se forma un arco elctrico que mantiene la continuidad del circuito y el cual se extingue al pasar la corriente por cero. Lacorrienteainterrumpirsepuedeserlacorrientenormaldelcircuitoouna corrientemuchomayorproductodeunasituacinanormalproducidaporun cortocircuito,ounacorrientemuchomenorquelanormal,porejemploal desconectar una lnea de transmisin o un transformador en vaco. Losinterruptoressonesencialesparaelfuncionamientosegurodeunared elctrica. 2.2.ARCO ELCTRICO [9] [13] La presencia del arco elctrico se vuelve inevitable cuando un interruptor abre un circuito con carga o por despejar una falla. Las caractersticas del arco dependen de: La naturaleza y presin del medio ambiente donde se induce. La presencia de agentes ionizantes o desionizantesEl voltaje entre los contactos y su variacin en el tiempo. La forma, separacin y estructura qumica de los contactos. La forma y composicin de la cmara de extincin de la chispa. Sistema de extincin del arco. Elarcoesproducidoporlaionizacindelmedioentreloscontactos,hacindolo conductor y permitiendo la circulacin de corriente. 2.2.1.FORMAS DE EXTINGUIR EL ARCO [9] Unadelasformasdeextinguirelarcoesaumentarlaresistenciaqueofreceel medio a la circulacin de corriente mediante el enfriamiento del arco, alargndolo o dividindolo. 2.3.TIPOS DE INTERRUPTORES Y CARACTERSTICAS [13] Losinterruptoresseclasifican deacuerdoa lascaractersticasconstructivas,por laformadeextincindelarcoylahabilidadmostradaparaestablecerlarigidez dielctrica entre los contactos para soportar sin reencendido del arco los voltajes de reignicin. 2.3.1.INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE [13] Ventajas: Construccin sencilla. Alta capacidad de ruptura. Puede usarse en operacin manual y automtica. Puedenconectarsetransformadoresdecorrienteenlosbushingsde entrada. Desventajas: Posibilidades de incendio o explosin. Necesidad de inspeccin peridica de la calidad y cantidad de aceite en el estanque. Ocupan una gran cantidad de aceite mineral de alto costo. No pueden ser usados en instalaciones interiores. No son empleados en conexin automtica. Loscontactossongrandesypesadosyrequierendefrecuentes cambios. Son grandes y pesados. 2.3.2.INTERRUPTORES DE PEQUEO VOLUMEN DE ACEITE [13] Ventajas:Comparativamente usan una menor cantidad de aceite. Menortamaoypesoencomparacinalosinterruptoresdegran volumen de aceite. Menor costo. Se los puede emplear tanto en forma manual como automtica. Fcil acceso a los contactos.

Desventajas: Peligro de incendio y explosin aunque en menor grado comparados a los interruptores de gran volumen de aceite. No se los puede usar con reconexin automtica. Requierenmantenimientofrecuenteyelaceitedebeserreemplazado peridicamente. Los contactos principales sufren mayor dao. 2.3.3.INTERRUPTORES NEUMTICOS [13] Usados bsicamente en alta tensin y poseen las siguientes caractersticas: Ventajas:No hay riesgos de incendio o explosin. Operacin muy rpida. Pueden ser empleados en sistemas con reconexin automtica. Poseen alta capacidad de ruptura. Comparativamente menor peso. Desventajas: Poseenunacomplejainstalacindebidoalareddeairecomprimido, que incluye motor, compresor, caeras, etc. Construccin ms compleja. Mayor costo. 2.3.4.INTERRUPTORES EN VACO [13] El vaco presenta alta rigidez dielctrica siendo el aislante perfecto que ofrece una excelente alternativa para apagar en forma efectiva el arco. Ventajas: Tiempos de operacin muy rpidos. Rigidezdielctricaentreloscontactossereestablecerpidamente impidiendo la reignicin del arco. Son menos pesados y ms baratos. Norequierendemantenimientoylavidatilesmayoralos interruptores convencionales. Es usado bsicamente en sistemas de baja y media tensin.

Desventajas: Dificultad para mantener la condicin de vaco. Tienen capacidad de interrupcin limitada. 2.3.5.INTERRUPTORES EN HEXAFLUORURO DE AZUFRE [7] [8] [9] El SF6 es un gas muy pesado, altamente estable, inerte, inodoro e inflamable que se lo usa como material aislante y tambin para apagar el arco. En presencia del SF6 la tensin del arco se mantiene en un valor bajo, razn por la cual la energa disipada no alcanza valores muy elevados. La rigidez dielctrica delgases2,5vecessuperioraladelaire(apresinatmosfrica).Larigidez dielctrica depende de la forma del campo elctrico entre los contactos, el que a suvezdependedelaformaycomposicindeloselectrodos.Silogra establecerseuncampomagnticonouniformeentreloscontactos,larigidez dielctrica del SF6 puede alcanzar valores cercanos a 5 veces la rigidez del aire. Sonunidadesselladas,trifsicasypuedenoperardurantelargosaossin mantenimiento, debido a que prcticamente no se descompone, y no es abrasivo. Otraimportanteventajadeestegas,essualtarigidezdielctricaquehaceque seaunexcelenteaislante.Deestaformaselograunasignificativareduccinen lassuperficiesocupadasporsubestaciones.Lareduccinenespacioalcanzada conelusodeunidadesdeSF6escercanaal50%comparadoasubestaciones tradicionales.Estaventajamuchasvecescompensadesdeelpuntodevista econmico, claramente se debe mencionar que hay un mayor costo inicial, en su implementacin.LapresinaquesemantieneelSF6eninterruptores,esdel orden de 14 atmsferas. El continuo aumento en los niveles de cortocircuito en los sistemas de potencia ha forzado a encontrar formas ms eficientes de interrumpir corrientes de fallas que minimicen los tiempos de corte y reduzcan la energa disipada durante el arco. Es porestasrazonesquesehanestadodesarrollandoconbastantexito interruptores en vaco y en hexafluoruro de azufre (SF6). 2.4.ESPECIFICACIONESTCNICASDELOSINTERRUPTORES [13] [20]La seleccin de un interruptor para determinadas aplicaciones consiste en definir parmetrosquelimitanlascondicionesdeoperacindelinterruptor,algunosde los cuales son: Voltaje nominal. Frecuencia nominal. Corriente nominal. Rigidez dielctrica. Ciclo de trabajo. Corriente de cortocircuito momentnea. Corriente de cortocircuito de interrupcin. 2.4.1.VOLTAJE NOMINAL [13] Eselmximovalorefectivodevoltajealcualelinterruptoropera,esdecireste voltaje es el mayor voltaje nominal del sistema. 2.4.2.FRECUENCIA NOMINAL [13] Es el valor de frecuencia a la cual el interruptor por diseo opera. Este valor incide enlostiemposdeaperturaycierredeloscontactosademsdeltiempode apagado del arco. 2.4.3.CORRIENTE NOMINAL [13] Eselmximovalordecorrientequepuedecircularatravsdelinterruptora frecuencia nominal, sin exceder los lmites mximos de temperatura de operacin indicadosparaloscontactos,estatemperaturadepende:delmaterialqueestn hechosloscontactos,delmedioenqueestnsumergidosydelatemperatura ambiente. 2.4.4.RIGIDEZ DIELCTRICA [13] Defineelmximovoltajequeuninterruptorpuedesoportarsindaarsu aislamiento.Larigidezdielctricadebemedirseenlaspartesaisladasy energizadasascomotambinentreloscontactoscuandoestnabiertos.Estas pruebasserealizanentrecontactosytierra(contactocerrado),atravsdelos contactos, entre fases (con contactos cerrados). 2.4.5.CICLO DE TRABAJO [13] Elciclodetrabajonormaldeuninterruptordepotenciasedefinecomodos operaciones cerrar-abrir con 15 segundos de intervalo. Para el ciclo de trabajo el interruptordebesercapazdecortarlacorrientedecortocircuitoespecificadaen sus caractersticas de placa. 2.4.6.CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO MOMENTNEAS [13] Esel mximovalorquedebesoportarelinterruptorsinsufrirdeterioro,debeser capazdesoportarelpasodelacorrienteenlosprimeroscicloscuandose producelafalla(1a3ciclos).Entreestascorrientesdebenespecificarselos valores simtricos y asimtricos. 2.4.7.CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO DE INTERRUPCIN [13] Eselmximovalormedidoenelinstanteenqueloscontactosempiezana separarse.Entreestascorrientesdebenespecificarselosvaloressimtricosy asimtricos de interrupcin. a) Capacidad de Interrupcin Simtrica EslamximacorrienteRMSdecortocircuitosinconsiderarlacomponente continuaqueelinterruptordebesercapazdecortarencondicionesdevoltaje nominal y ciclo de trabajo normal. Para un voltaje de operacin diferente al valor nominal, la corriente de interrupcin est dada por la ecuacin 2.1.I interrupcin simtrica = I interrupcin simtrica nominal x (V nom /V op ) (2.1) b) Capacidad de interrupcin asimtrica EselvalorRMSdelacorrientetotal(incluidalacomponentecontinua)queel interruptordebesercapazdeinterrumpirencondicionesdevoltajeyciclode trabajo nominal.

2.4.8.INTERRUPTORES PARA RECONEXIN AUTOMTICA [13] La reconexin automtica es usada especficamente para aumentar la continuidad deservicioenlneasdetransmisinradialesydedifcilacceso.Eltiempode reconexindelinterruptorseespecificadeacuerdoalascaractersticasde operacindelsistemaelctrico.Paracalculareltiempodereconexin,es necesario considerar la desionizacin del arco de tal manera que sea eliminada la posibilidad de reencendido. La capacidad de ruptura del interruptor se modifica de acuerdo al ciclo de trabajo conqueseutilizar.Elclculodelanuevacapacidadderupturadebeser efectuado tomando en cuenta las siguientes consideraciones: El ciclo de trabajo no debe tener ms de 5 aperturas. Toda operacin dentro de un intervalo de 15 minutos se considera parte de un mismo ciclo de trabajo. El interruptor debe usarse en un sistema cuya corriente de cortocircuito no excedaelvalorcorregidodelacorrientedeinterrupcinparalatensin nominal y el ciclo de trabajo especificado. Losinterruptoresdiseadosparaoperarconreconexinautomticasellaman Restauradores o Reconectadotes. 2.4.9.DESCONECTADORES O SECCIONALIZADORES [13] Undesconectadoroseccionalizadoresundispositivodeapertura,quedebe operarsiempreconelcircuitodesenergizado.Debidoaqueesteequiponoest diseadoparacortarcorrientesdefalla,esutilizadosiempreaguasarribadeun interruptor para aislar sistemas, para poder realizar mantenimientos preventivos o programados. 2.5.SOBRECORRIENTESADMISIBLESDURANTEUN CORTOCIRCUITO [13] [20] [27] Duranteuncortocircuito,laspartesconductorasdeuninterruptorpuedenser recorridas, durante un tiempo limitado, por sobrecorrientes importantes, las cuales desaparecern al operar la proteccin automtica y desconectar la falla abriendo los interruptores correspondientes. Las sobrecorrientes que un interruptor puede soportar, en la posicin de cerrado, durante un cortocircuito, quedan definidas por dos valores: a)ElvaloreficazIedelacorrientedecortocircuitoqueelinterruptorpuede soportar durante un segundo, a la frecuencia nominal. b)LaamplitudmximaImdelacorrientedecortocircuito,queelinterruptor puede soportar. Laamplitud mximadelacorrientequeelinterruptorpuedesoportarduranteun cortocircuitoesigualasucapacidaddecierreexpresadoenamperios(valorde cresta),correspondienteaunvoltajeantesdelcierreigualalvoltajenominal mnimo del interruptor. Figura 2.1. Oscilograma de una corriente de cortocircuito [27] El oscilograma de la Figura 2.1 muestra la forma de onda que puede presentar la corriente que circula por el interruptor durante un cortocircuito.

El valor eficaz de la corriente durante el tiempo T est dado por: =Tedt iTI021 (2.2) Las corrientes de cortocircuito pueden alcanzar valores tales que el corte de esas corrientespordisyuntoresencargadosdeseparardelaredalelemento defectuososevuelvemuydifcilypuedecausarlaexplosindeldisyuntorsisu poderdecortenoessuficiente.Unaccidentetalesdetemerparaaparatosya antiguos,instaladosenredesdemediatensinconectadosaredesdegran potencia, a causa del crecimiento que resulta para las corrientes de cortocircuito. Laalimentacindelasredesdemediatensinporlasgrandesredesmodernas necesitaprecaucionesespecialesparaevitarlosaccidentesdedisyuntores;en eseaspecto,setieneunadelasmayoresdificultadesencontradasenla instalacin de redes de gran potencia. 2.6.COMPONENTES [10] Las partes fundamentales de los interruptores son: Partes conductoras de corriente Partes aisladoras Dispositivos de extincin de arco Mecanismos de operacin Componentes auxiliares Dispositivos para ecualizar los voltajes. 2.6.1.PRINCIPIO DE INTERRUPCIN [15] Cuandoseabreuncircuitoelctrico,entrelosdoselectrodosqueseseparan apareceunarcoelctricoquemantienelacontinuidaddelcircuitoypermiteque sigacirculandounacorriente.Estearcoestconstituidoporelectronesygas ionizado a temperaturas muy altas (2 500 C a 10 000 C); el arco es un conductor gaseoso. Al contrario de lo que sucede en los conductores metlicos ordinarios, la cadadetensinvatravsdelarcodisminuyecuandoaumentalacorrientei, porqueelarco,mscalienteymsionizado,ofreceunaresistenciaRmenoral pasodelacorriente:v=RidisminuyeconiporquelainfluenciadeR(i) decreciente es ms importante que el crecimiento con i. Para atender a los requerimientos del sistema, los tiempos mnimos de operacin paralainterrupcindelascorrientesdecortocircuitosersegnseindicaenla Tabla 2.1. Nivel de TensinTensionesTiempos de Interrupcin Muy Alta Tensin550 kV - 362 kV2 ciclos = 33 ms Alta Tensin245 kV - 145 kV3 ciclos = 50 ms Media y Alta Tensin72.5 kV - 52 kV - 36 kV4 ciclos = 67 ms Tabla 2.1. Tiempos de interrupcin de cortocircuitos [27] 2.6.2.ACCIN DEL DISPARO CON REL [27] Figura 2.2.Esquema del principio de funcionamiento de un disyuntor accionado por un rel de sobreintensidad [27] Cuandolacorrienteenlalneasuperaunvalorpreestablecido,esacorriente(a travs del transformador de intensidad TI) hace cerrar los contactos a-b del rel, lo cual establece una corriente en el circuito de la bobina de disparo del disyuntor. Serealizaentonceselmovimientodelvstagodeldisyuntor,locualprovocala interrupcin del circuito principal. 2.7.DISYUNTORES DEL S.N.I. [6] [26] DATOS230 kV138 kV Nmero de Polos33 Frecuencia (Hz)6060 Neutro del sistemaPuesto a tierraPuesto a tierra Voltaje nominal (kV)230138 Voltaje mximo (kV)242145 Corriente nominal (kA)1.61.6 2 Corriente de interrupcin (kA)31.540 Tiempo de interrupcin, ciclos23 Imx interrupcin simtrica (kA)31.540 Capacidad de cierre (kA)5064 Ciclo de operacinCO + 20 Ciclos + COCO + 20 Ciclos + CO Resistencia Dielctrica (kV)425310 BIL (kV)900650 Tabla 2.4. Caractersticas generales de los disyuntores del S.N.I. Debidoalasexcelentespropiedadesdielctricas,trmicasydeestabilidad qumica, los disyuntores en SF6 (Hexafluoruro de azufre) estn reemplazandoen sumayoraalosequiposdeseccionamientodelS.N.I.quesonbsicamenteen aceite. DeentrelosmodelosdeinterruptoresmsutilizadosenelSistemaNacional InterconectadoenaceiteySF6,sepuedensealaralossiguientesylos mostrados en la Figura 2.3.: -120-SFMT-40A, (SF6) -HPL-145/2501, (SF6) -HLR-84/2001A2U, (Aceite) -70-SFMT-40A, (SF6) -LTB-170D1/B, (SF6) -ELF145N1BTV, (SF6) -200-SFMT-40A, (SF6) -70-GTE-20A, (Aceite) -20-GLC-25, (Aceite) -HLD 195/1250 B, (Aceite) -200 MHMe 2Y, (SF6) -245 MHMe 2Y, (SF6) -3AP1FG, (SF6) 100 SFMT-40SE (SF 6) HLD 145/1250 (Aceite) LTB-170D1/B (SF 6) HPL-145/2501 (SF 6) Figura 2.3. Interruptores ms utilizados en el Sistema Nacional Interconectado Paraestetipodeinterruptores,laresistenciadielctricadelosmismosse encuentraenelordende650kVhasta1125kVdependiendodeltipode interruptor,ascomolacapacidaddeinterrupcindelosinterruptoreses aproximadamente10veceslacapacidadnominal,porlotanto,esdemucha utilidadconocerlosvaloresdecortocircuitomximosenlasbarrasdelsistema para elegir el tipo de interruptor que se va a utilizar para proteger al equipo. Enlaactualidad,Transelectricestincorporandoalequipodeseccionamientoa nivelde138kVlosinterruptoresenSF6deltipoGL312quecumplenconlas exigenciasdefiabilidadyaseguranunaptimadisponibilidaddelas subestaciones. Figura 2.4. Interruptores GL 312 [26] LaFigura2.4.,muestraunejemplodeinterruptorestipoGL312queesun modelodeinterruptoraisladoengas,tipotanque,elvoltajemximo145kV, accionamientopararecierretrifsico,corrientedecorteencortocircuitopara40 kA, la intensidad de corriente de diseo 3 150 A. Seutilizaestetipodeinterruptordebidoaquesucapacidaddeinterrupcines altacomparadaconlascorrientesdecortocircuitopresentadasenesteestudio hasta el ao 2011.

Las caractersticas tcnicas de este tipo de interruptor se detallan en la Tabla 2.5. DATOS TCNICOSGL 312 Tensin nominalkV138 Frecuencia nominalHz60 Tensin soportada a frecuencia industrialkV275 Tensin soportada al impulso tipo rayokV650 Intensidad de corriente nominalA3150 Corriente nominal de corte en cortocircuitokA40 Corriente nominal de cierre en cortocircuitokA100 Duracin nominal admisible del cortocircuitos3 Tiempo de aperturams38 Tiempo de corte totalms60 Tiempo de cierrems