Estudio para el mejoramiento de la operación en estado estacionario del sistema eléctrico rural Chumbivilcas

Abstract

El siguiente trabajo de tesis, surge a raíz de los problemas en la operación en estado estacionario que presenta el SER Chumbivilcas (Sistema Eléctrico Rural Chumbivilcas), que es suministrado por la radial C004, AMT (Alimentador en Media Tensión) que tiene 145 km de longitud aproximadamente (desde la S.E.T. Combapata, (Subastación de Transmisión Combapata), 138/60/22.9 KV hasta el distrito más lejano de Ccapacmarca). Debido a esta excesiva longitud se presentan fenómenos de diversos tipos, provocando deficiencias en la operación, entre ellos se menciona la presencia del efecto Ferranti, ocasionando variaciones muy sensibles de tensión en los puntos más críticos del sistema. El objetivo general es desarrollar el estudio que permita mejorar la operación en estado estable del sistema eléctrico rural Chumbivilcas para el periodo 2014-2034, previa evaluación de la operación actual del SER Chumbivilcas, propuestas de alternativas de solución para mejorar la operación en estado estacionario del SER Chumbivilcas, cumpliendo los márgenes establecidos por la NTCSER y desarrollar la mejor alternativa de solución. La hipótesis que plantea este trabajo de tesis es: el mejoramiento de la operación en estado estacionario del sistema eléctrico rural Chumbivilcas, permitirá resolver problemas de efecto Ferranti, calidad de servicio (calidad de producto y suministro) y crecimiento de la demanda. El sistema eléctrico rural Chumbivilcas operará en una tensión de 60kV, que contempla la implementación de una línea de subtransmisión desde la SET de Combapata hasta la SET Llusco. Con el cambio de nivel de tensión en el SER Chumbivilcas, se mejora considerablemente la operación en estado estacionario del SER Chumbivilcas, obteniendo niveles adecuados de tensión en todos los nodos del sistema, los cuales operan dentro de la tolerancia establecida por la NTCSER, aseverando de este modo a la hipótesis planteada. Descripción de los capítulos: En el Capítulo I, Se tiene el ámbito geográfico, planteamiento del problema, formulación del problema, objetivos ele investigación, justificación del estudio, alcances, limitaciones, hipótesis general y específicas, antecedentes del tema de estudio, variables e indicadores, diseño metodológico, marco normativo y terminología, simbología básica y la matriz de consistencia. En el Capítulo II, Se tiene el marco teórico que es el sustento de la elaboración de la tesis tales como: Los sistemas eléctricos de potencia, generación distribuida, limite térmico de una línea de transmisión, capacidad máxima de transmisión de líneas aéreas, efecto Ferranti, compensación de potencia reactiva, calidad de los servicios eléctricos, flujo de carga y regulación de tensión. En el Capítulo III, Se describe la operación actual del Sistema Eléctrico Rural Chumbivilcas, cuando éste opera en estado estacionario, resaltando los problemas de caídas de tensión, efecto Ferranti, operación de la línea troncal cercano a su límite térmico, limitación de atención a suministros proyectados, por operar cercano a su capacidad máxima de transmisión de potencia. En el Capítulo IV, De las cuatro alternativas de solución que se proponen en el capítulo IV, las que ofrecen una solución a largo plazo, son la instalación de una central térmica Diesel de 4.8MW con compensación de potencia reactiva, y el cambio de nivel de tensión del sistema de 22.9kV a 60kV, de las cuales la opción más adecuada técnica y económicamente, es el cambio de nivel de tensión, porque además de producir un menor impacto ambiental es más rentable. Para el cambio de nivel de tensión, se requiere de las siguientes instalaciones: - La ampliación de la subastación de Combapata en la barra de 60Kv. - La instalación de una Subastación de Transformación en Llusco de 9-11/9-11/3-4 MVA ONAN/ONAF en 60/22.9/1 O kV. - La instalación de 87km de línea de subtransmisión en 60kV de la SET Combapata. - Nueva SET Llusco, con conductor AAAC de 185mm2. En el Capítulo V, Se desarrolla la mejor alternativa de solución seleccionada del capítulo IV, mencionando el equipamiento necesario para el cambio de nivel de tensión, que consiste en la ampliación de la barra de 60kV de la SET Combapata, la implementación de la SET Llusco y la instalación de 87km de línea de subtransmisión en 60kV. La inversión inicial del cambio de nivel de tensión, asciende a S/. 33'882,798.60 nuevos soles, el cual se recupera en 7 años, y a partir del 8vo año, se obtiene una ganancia anual promedio de 4.6 millones de nuevos soles, por consiguiente es rentable. Además de la evaluación económica, se obtuvo un resultado del V.A.N.= 28'528,374.73, que significa que el valor presente de los flujos futuros es superior al coste inicial, y una T.I.R.=15.87%, que siendo esta T.I.R.=15.87%>tasa de descuento=6%, el cambio de nivel de tensión es aceptable, pues genera valor.