MONITOREO DE SUBESTACIN ELCTRICA UBICADA EN EDIFICIO RAYN, UR

UNIVERSIDAD REGIOMONTANA, Rayn #480 SUR

Monterrey, Nuevo Len, Mxico. 05-12-2013

Resumen

En este reporte se presentan los resultados obtenidos de un monitoreo de consumo de energa realizado en la Subestacin Rayn (UR, Edificio Rayn). El monitoreo se realiz con el objetivo de conocer la potencia que demanda la carga en el sitio.

Objetivos

Determinar el consumo de energa elctrica que demanda la carga conectada en el sitio y establecer el porcentaje de utilizacin del transformador de potencia ubicado en la subestacin.

Introduccin

Para llevar a cabo el estudio, se utiliz un analizador de calidad de energa elctrica trifsico de redes marca FLUKE, modelo 435, con pinzas amperimetricas a una escala de 2000 A y con sensores de tensin con una capacidad de 1KV.

El equipo fue conectado en las terminales del lado secundario del transformador para registrar el total de la carga conectada. El transformador tiene una capacidad de 1000KVA, con una relacin de transformacin de 13200-220/127V marca PROLEC.

El perodo de medicin fue de 89:47 horas continuas, tomando una muestra cada 5 min. Esto representa un muestreo total de 1068 muestras para cada parmetro elctrico registrado. De los parmetros elctricos se obtuvieron los valores mximos, mnimos y promediados.

El registro se llev a cabo tomando muestras cada 5 minutos, ya que el inters no fue obtener disturbios en la red, sino conocer la energa elctrica que demanda la carga conectada. El equipo fue conectado el 26 de Noviembre de 2013 aproximadamente a las 06:30 de la tarde y se retir el 30 de Noviembre a las 12:30. En este documento slo se presentan 89:47 horas de monitoreo. Las cuales sucedieron desde las 6:30pm del martes 26 de noviembre a la 1:30pm al da sbado 30 de noviembre del presente ao.

Descripcin

Se llev a cabo la conexin del equipo en el transformador como se muestra en la Fig. 1.

Acometida CFE 13200V, 3 FASES

H1H2H3

TR (PROLEC): 13200-220/127V

X0X1X2X3

FLUKE 435

Lado de carga

Fig. 1. Esquema de conexin de monitoreo

Los resultados obtenidos por el monitoreo se presentan de acuerdo al siguiente orden de figuras.

No. FiguraMedicin obtenida

2Perfil de voltaje de fase RMS

3Perfil de corriente RMS

Perfil de factor de potencia de

4desplazamiento

5Perfil de factor de potencia

6Perfil de potencia activa

7Perfil de potencia reactiva

8Perfil de potencia compleja

PERFIL DE TENSIN DE FASE RMS EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 2. Perfil de tensin de fase RMS en el lado secundario del transformador, VA, VB, VC, Escala: 2da/div

En la Fig. 2 se muestra el perfil de tensin en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para VA, VB y VC, son 135.04V, 134.85V y 134.66V, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son, 130.32V, 130.21V y 130.30V. El comportamiento de la tensin promedio es de 132.56V, que representa un 4.37% del valor nominal de 127V en el transformador de 1000 KVA. El promedio de los valores mximos instantneos de la tensin es de 6.18% por arriba del valor nominal de 127V, por lo tanto se encuentra FUERA del rango recomendado por el estndar IEEE 1100-1999 tabla 4-3 (variacin no mayor al 5% del valor nominal), el cual est enfocado a la operacin de equipo electrnico crtico. El promedio de los valores mnimos instantneos es de 2.58% por arriba del valor nominal, por lo tanto se encuentra DENTRO del rango recomendado por el estndar mencionado.

PERFIL DE CORRIENTE RMS EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 3. Perfil de corriente RMS en el lado secundario del transformador, Escala: 2da/div

En la Fig. 3 se muestra el perfil de corriente en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para IA, IB e IC, son 477.8A, 474.1A y 473.6A, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son, 86A, 85A y 91A. El comportamiento de la corriente promedio es de 177A. El promedio de los valores mximos instantneos de la corriente es de 475.16A, y el promedio de los valores mnimos es de 87.33A.PERFIL DE FACTOR DE POTENCIA DE DESPLAZAMIENTO EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 4. Perfil de DPF en el lado secundario del transformador, DPFa, DPFb, DPFc y DPFT, Escala: 2da/divEn la Fig. 4 se muestra el perfil de factor de potencia de desplazamiento en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para DPFa, DPFb, DPFc y DPFT, son 1.0, 1.0 , 1.0 y 1.0, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son, 0.75, 0.67, 0.68 y 0.76. El comportamiento del factor de potencia total promedio es de 0.93 en lado de baja tensin del transformador. Se registr un valor mximo instantneo de DPFT 1.0 y un valor mnimo instantneo de 0.76.PERFIL DE FACTOR DE POTENCIA EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 5. Perfil de PF en el lado secundario del transformador, PFa, PFb, PFc y PFT, Escala: 2da/div

En la Fig. 5 se muestra el perfil de factor de potencia en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para PFA, PFB, PFC y PFT, son 1.0, 1.0, 1.0 y 1.0, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son, 0.72, 0.64, 0.67 y 0.72. El comportamiento del factor de potencia total promedio es de 0.92 en lado de baja tensin del transformador. Se registr un valor mximo instantneo de PFT de 1.0 y un valor mnimo instantneo de 0.72.

PERFIL DE POTENCIA ACTIVA EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 6. Perfil de Potencia activa en el lado secundario del transformador, PA, PB, Pc y PT, Escala: 2da/div

En la Fig. 6 se muestra el perfil de potencia activa en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para Pa, Pb, Pc y PT, son 61.2kW, 60.5 kW, 60.6kW y 180.3kW, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son, 9.0kW, 9.3kW, 8.8kW y 27.6kW. La potencia total promedio demandada por la carga es de 65.3kW. Se registr un valor mximo instantneo de potencia activa total de 180.3kW y un valor mnimo instantneo de 27.6kW.PERFIL DE POTENCIA REACTIVA EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 7. Perfil de potencia reactiva en el lado secundario del transformador, Qa, Qb, Qc y QT, Escala: 2da/div

En la Fig. 7 se muestra el perfil de potencia reactiva en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para Qa, Qb, Qc y QT, son 7.7kVAR, 5.1kVAR, 5.9kVAR y 14.1kVAR, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son,-19.9kVAR, -21.2kVA, -22.9kVAR y -62.9kVAR. La potencia total promedio demandada por la carga en el periodo de 89:47 hrs es de -25.3KVAR. Se registr un valor mximo instantneo de potencia reactiva total de 14.1kVAR y un valor mnimo instantneo de -62.9kVAR. Pudimos observar en la Fig. 7 que por un lapso de tiempo la potencia reactiva creci en adelanto, esto fue debido los posibles movimientos que se suscitaron dentro del periodo de la medicin que fueron, pruebas instantneas de arranque y desconexin de un banco de Capacitores de 100 KVAR Voltaje 220 / 127 volts, Servicio trifsico.PERFIL DE POTENCIA APARENTE EN EL LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

Fig. 8. Perfil de potencia aparente en el lado secundario del transformador, PSa,PSb,PSc y PST,Escala: 2da/div

En la Fig. 8 se muestra el perfil de potencia aparente en un periodo de 89:47 hrs. Los valores mximos instantneos para PSA, PSB, PSC y PST, son 62.2kVA, 61.9kVA, 62.1kVA y 184.2kVA, respectivamente. Los valores mnimos instantneos enunciados en el mismo orden son, 11.5kVA, 11.3kVA, 12.1kVA y 36.0kVA. La potencia total promedio demandada por la carga en el periodo de 89:47 hrs es de 70.8kVA. Se registr un valor mximo instantneo de potencia compleja total de 184.2kVA y un valor mnimo instantneo de 36.0kVA.

Resultados de Pruebas de relacin de transformador T.T.R

Esta prueba se le fue realizada al transformador de 1000KVA en la fecha 05-abril-2012

Resultados de pruebas de aislamiento MEGGER

Esta prueba se le fue realizada al transformador de 1000KVA en la fecha 05-abril-2012

Imgenes del transformador de 1000KVA

Exterior

Interior

Foto de interruptor principal de la subestacin. (Nota: el equipo de medicin fue instalado en el gabinete del interruptor principal)

Reporte de consumos anual (de todas las subestaciones)

Facturacin de los cuatro medidores que forman parte de la subestacin de Rayn

En la revisin que realizamos mensualmente se encuentran los siguientes aspectos: Demanda Mxima, Consumos en Kw, Factor de Potencia y el costo facturado. Para conciliar contra lo que CFE cobra y el equipo ha demandado en trabajo.

Resumen de resultados

Se realiz un monitoreo de consumo de energa en la subestacin unidad Rayn.

Del monitoreo de tensin se obtuvieron los datos de la Tabla 1.

TABLA 1. RESULTADOS DEL MONITOREO DE TENSIN

TENSIN (V)% VARIACINStd. IEEE 1100-999Reglamento Ley del Servicio

MximoPromedioMnimoMximaMnimaPblico de Energa Elctrica

Va135.04132.68130.326.332.61NO CUMPLECUMPLE

Vb134.85132.53130.216.152.52NO CUMPLECUMPLE

Vc134.66128.33130.36.032.59NO CUMPLECUMPLE

De la Tabla 1, se observa que la variacin de tensin en el lado secundario del transformador es mayor al 5 % del valor nominal (127V). Esto considerando el estndar IEEE 1100-1999 implica una operacin no recomendada. De la Tabla 1 tambin se puede ver que el porcentaje de variacin mnimo se encuentra dentro del rango de operacin establecido por el mismo estndar. Sin embargo, la variacin mxima es la que presenta un NO CUMPLIMIENTO.

Por otro lado, considerando el Reglamento de la Ley del Servicio pblico de Energa Elctrica 2012, que contempla un porcentaje de variacin de tensin permitido de 10% del valor nominal (127V), el sistema se encuentra dentro del rango de operacin establecido.

En la Tabla 2 se muestran los valores mximos, mnimos y promediados obtenidos en la medicin.

TABLA 2. RESULTADOS DE PARMETROS DE CONSUMO DE ENERGA

VALORES

Parmetro medidoMximoPromedioMnimo

CORRIENTE (A)477.817785

FP DE DESPLAZAMIENTO TOTAL1.00.930.76

FP TOTAL1.00.920.72

POTENCIA ACTIVA TOTAL (KW)180.365.327.6

POTENCIA REACTIVA TOTAL (KVAR)14.1-25.3-62.9

POTENCIA COMPLEJA TOTAL (KVA)184.270.836.0

De la Tabla 2 se observa que el valor de corriente mximo es de 477.8A. El FP de potencia de desplazamiento total y el FP total presentan valores promediados similares por arriba del 0.9, lo que representa un valor adecuado para no incurrir en penalidades por parte del suministrador (CFE) y a su vez demuestra una nula distorsin armnica. La potencia activa total promediada en 89:47 horas de consumo es de 65.3 kW, con consumos mximos y mnimos de 180.3 y 27.6 kW, respectivamente. La potencia reactiva total promediada es de -25.3 kVAR con consumos mximos de 14.1 y -62.9 kVAR. Finalmente, la potencia compleja presenta un valor promediado de 70.8 KVA, sin embargo el mayor consumo es de 184.2 kVA, lo que representa el 18.42% de la capacidad mxima del transformador.

Conclusiones y recomendaciones

Considerando que el objetivo principal del monitoreo fue determinar el consumo de energa elctrica que demanda la carga en el sitio, se concluye lo siguiente:

La demanda mxima de energa elctrica en kVA es de 184.2 kVA.

Considerando la demanda mxima y dado que la capacidad del transformador es de 1000 kVA, el factor de utilizacin del transformador es del 18.42%. El consumo en KWh que fue medido por los cuatro das fue de 6699KWh.

El factor de potencia est por arriba de 0.9, por lo que no hay indicios de incurrir en penalidades por este concepto. Comparando el DPF y el FP se observa que son valores similares por lo que se concluye que existe baja distorsin armnica casi nula en el sitio de medicin, esto gracias a un banco de capacitores automticos instalados en paralelo a la subestacin.

La tensin de suministro cumple con los estndares establecidos por el Reglamento de la Ley del Servicio pblico de Energa Elctrica 2012, sin embargo bajo el estndar IEEE 1100-999 la tensin de suministro no cumple con el valor de regulacin.