Sistema de Distribución Eléctrica: Componentes y Funcionamiento

DX mediante redes implica limitaciones físicas y ambientales. Monopolio natural. Control del estado “regulación”. Estado entrega concesiones geográficas para empresas. Tarifas reguladas por Estado: MINENR, CNE, SEC. (DFL 1). DX es simil a retail.

Empresas Dx más importantes: Grupo CGE (CGE, Edelmag), Enel, Chilquinta, Empresa eléctrica del litoral, Saesa-frontel, Empresa eléctrica de puente alto, Cooperativa de Chillán, coop los Ángeles, Coop Codiner, Coop Luz Osorno. 6 distrib + 4 cooperativas. Casi 7 millones clientes.

SEN (2900 km): generación anual: 81.500 GWh. Dem MAX: 11.300 MW. SE Aysén (600km): Gen: 185 GWh, Dem MAX: 32 MW. SE Magallanes (700 km: Gen. 350 GWh, Dem MAX:65MW

Para Gx, Tx y Dx se usan sistemas eléctricos de corriente alterna (puede ser transformada a distintos V) trifásica (3 conductores). P=V*I, E=P*t, P3fásico=raíz(3)*Vff*I. Tx altos voltajes. Centros de consumo Media y Baja tensión.

Subestación primaria de distribución: frontera entre los sistemas de distribución y las instalaciones de Transmisión. No es parte de sistema DX. Equipo principal. Transformador de poder. Transforma de alta tensión a media. Capacidad: urbano: 20 a 75 MW, Rural: 2 a 15 MW. Inversión: 3 a 10 MM USD. Utiliza predios: 2000m2: Componentes: Patios (alta tensión, transformación, media tensión), caseta comando, malla tierra, cerco perimetral.

Transmisión dedicada en MT. Ley de transmisión: sistemas transmisión son de acce so abierto. Se amplia barra MT de subestación primaria, cliente libre negocia con generador, no es objeto de peajes de distribución. Contrato: AVI (8-10% inversión)+COMA (2-4% inversión)

Red media tensión aérea: Principal componente sistema Dx. Nacen en las subestaciones de poder y se originan varios circuitos de MT, por veredas. Concesión permite usar bienes de uso público y establecer servidumbres. 1-15 km en redes urbanas, 100km en rurales. MT desde 2 a 10 MW (una o más comunas). Son 3 conductores horizontalmente y soportados en postes. Componentes: Poste, cruceta y diagonales, conductores, aisladores porcelana o epóxicos. Inversión: aéreo: 16.000-35.000 USD/km; space-cab: 50.000 USD/km.

Subestación de distribución: circuitos MT deben reducir voltaje para entregar energía a consumo domiciliario. Pasa de MT a BT (380 V trifásico y 220 V fase-neutro). Transf MT/BT por MT se conecta en delta. Posee Manual de derivaciones para ajustes de V. Hay Transf bi o monofásicos (consumos bajos y aislados). Tamaño transf: KVA: 5-500. Costo: subestación 15kVA: 3.000 USD. Subetación 300kVA: 14.000 USD. Componentes: Poste, tranf de distribuión MT/BT, cruceta y diagonales, salida baja tensión con fusibles, puesta a tierra.

Red de baja tensión: Se apoya en los mismos postes en los que están circuitos de media tensión. Función: recibir energía eléctrica y entregarla de manera localizada a usuarios finales. En redes BT, para una misma P, se origina I más alta. (P=V*I). Equipos funcionan a 220V +-7,5%. Redes BT tres conductores de fase (ABS, RST) y conductor neutro (verticales). Componentes: Poste, Rack fijación vertical, conductor, aisladores de porcelana tipo carrete. Red BT: conductor cobre 53mm2 10.000 USD/km, pre-ensamblada: 25.000 USD/km.

Redes subterráneas: tecnología limpia, usa espacios públicos, más cara que aérea (5-7 veces). Voltaje fijo 380V. Dificultad compartir subsuelo urbano con otros servicios. Circuitos entubados bajo veredas. Se usan Cables de poder hacia subestaciones subterráneas. Este caso no existe concepto red baja tensión, sino que directamente se conecta cada salida a un consumo final.

Empalmes domiciliarios y equipos de medida: conexión usuarios finales es en baja tención mediante empalme (ensamble o conjunto). Costo bajo: 300-4000 USD. Empalme industrial es trifásico, equipos más robustos y más caros. Grandes clientes directamente en media tensión y son dueños de subestación MT/BT. Equipos de medición en BT: equipo compacto de medida. Empalme propiedad del dueño de predio. Componentes: Conector a red de BT, cable acometida, interruptor termo magnético, medidor, puesta a tierra.

Smart meters: 2017 obligatorios, 2019 optativos. Registran variables, aviso automático de corte. Costo: 120 USD.

Redes de AP: propiedad de municipios y es un cliente más con prioridad de tratamiento ante fallas. Distribuidoras dan apoyo físico con los postes para MT y BT. Componentes: Cable piloto de fase, gancho alumbrado, luminaria y lámpara, caja de control y medición.

Equipos de protección y maniobra: conjunto de equipos en redes de distribución que permiten aislar puntos de falla, reduciendo N° clientes afectados. En MT el equipo principal son Interruptores o Reconectadores automáticos. Constan de unidad de control que detecta falla y des energiza sector de falla. Costo: 15.000 USD. Desconectador fusible: bastón de fibra que se funde sobre cierto nivel de corriente. Arreglo trifásico de desconectadores fusible: 1000 USD. Circuito MT, reconectador de cabecera, reconectador de línea en serie y decenas de desconectadores fusibles.

Reguladores de voltaje: V consumo = V subestac. poder – delta V sistema. Artefactos deben recibir un voltaje con estándar de calidad. En hora de mayor consumo más caídas de voltaje, aumentando corriente. Mitigación: Banco trifásico de reguladores de voltaje de MT. Equipo automático que tiene unidad de control que ajusta voltajes. Costo: 45.000 USD

Bancos de condensadores: FP depende de potencia reactiva. Pérdida de calor es R*I^2. Potencia reactiva: Q=XL*I^2. Pérdida potencia Joule (PPJ) son inevitables y pueden ser compensadas con generación adicional, instalación de condensadores en MT. Hay incentivos de multas para instalarlos. Recargos de hasta 100.000 USD/mes. Costo: 3.000-10.000 por punto.

Planificación y expansión sistema DX: Programa de inversiones, 2do semestre anual. N=10 años, capturar economías de escala. Incide en fijación de tarifa según valor agregado de distribución (VAD), de la CNE. Plan de obras en base a costos estandarizados o modulares, costos líneas y transformadores consideran economía de escala.

Proyectos de expansión: nuevos clientes, compiten para reducir pérdidas de potencia y energía. Sistemas operan a 70% de capacidad, más puede ser poco económico. Técnica “flujos de potencia” para calcular pérdidas de potencia y detectar sectores a ser optimizados mediante refuerzo conductores. Tipos de inversiones: expansión comercial, abastecimiento demanda y reducción pérdidas, mejoramiento sistema Dx, mejoramiento continuidad suministro, compra equipos especiales, automatización red, renovación flota vehículos.

Gestión de las inversiones: cadena logística (materiales, ruta crítica, grandes volúmenes), prevención de riesgos (accidentes eléctricos, ing. Prev. De riesgos), control del plan de inversiones (monitoreo avance físico y presupuestario, desviaciones, flujo caja, control empresas contratistas).

Tiempos inversiones: materiales nacionales 3-5 meses. Materiales internacionales: 6-8 meses. Ingeniería 1 mes. Permiso vialidad: 4 meses. Servidumbres: 6-12 meses. Construcción 2-3 meses. Incorporación al sistema de inventario físico. 1 mes.

O&M: red eléctrica es segura y confiable, están expuestas a agentes externos: falla aguas arriba, temporal, terremoto, choques, aves, terceros, falla material. Además de desconexiones programadas.

Ciclo de atención reclamo:  Fallas mayores: (miles de clientes) se conocen por telemetría. Fallas menores: requiere llamado telefónico: llamado a central, ticket, centro de despacho, móvil a terreno (por radio o Tablet), se entera, hace reparaciones, informa a centro de llamado y se cierra ticket.

Centros de despacho regionales: reciben avisos automáticos y avisos de call center. 1 despacho atiene a 300.000-400.000 clientes a 24/7. Costos: 30 USD por cliente al año.

Mantenimiento: preventivo (se saca antes que falle, como regulador de voltaje), correctivo (cuando falla se repara, como poste chocado), predictivo (se miden parámetros y se diagnostica posible falla, por ejemplo, con termografía).

Calidad de servicio: calidad atención comercial + calidad de producto eléctrico (voltaje, 400 mediciones mensuales) + continuidad de suministro (cortes, SAIFI (veces): clientes interrumpidos/clientes conectados, SAIDI (horas): clientes inter. Por tiempo inter / clientes conectados).

Compensación & multas: se paga duplo costo de falla: 2*0,8=1,6 USD/kWh no suministrado. Compensación impacta a 2 o 3% clientes. FIC: suma interrupciones cliente, TIC: suma horas sin servicio cliente. Hay bases de datos y mapas GIS. Tienen cuentas corrientes por cliente.

Autoridad: SEC: fiscaliza: procedimiento atención emergencia, continuidad suministro, niveles voltaje, estado mantenimiento. Genera ranking: 50% índice de continuidad, 37,5% encuestas, 12,5 reclamos.

Tarifas:  Tarifa final regulada: precio nudo generación + cargo uso sistema transmisióno + calor agregado de distribución (VAD). Regulación: empresa modelo + ajuste por ubicación geográfica. Tarifas de distribución se traspasa a usuarios (no todo, CNE): gastos fijos, pérdidas eléctricas, costos inversión, O&M.

Área típica: tiene valores agregados por la actividad de distribución muy parecidos entre sí. Hay densas, o más dispersas. De 1(Enel) a 6 (Codiner). BT1 0,16USD/kWh, área típica 4 es 25% mayor. 2016, ley de equidad tarifaria. BT1 hasta 10kW, AT4 (media tensión).

PMGD: pequeños medios de generación distribuida. Potencia menor a 9MW que se conecta a instalaciones de distribución. Aspec técnico: factibilidad, solicitud conexión a red, criterios y costos de conexión, procedimiento operativo, convenio conexión, puesta de servicio, operación. Aspec. Comerciales: servicios a prestar, costos adm, costos O&M, balance ahorro pérdidas, venta de energía y potencia a SEN.

Generadores residenciales: Ley 20571. Conectar e inyectar excedentes a la red en base a EERR. Precio de venta igual a precio de nudo, se descuenta de boleta, normas de seguridad, máximo 100kW (ahora 300kW) y menor a 20% potencia transformador distribución MT/BT.