Edición No. 21, Issue I, Julio 2024
1. INTRODUCCIÓN
En la industria, los motores eléctricos generan
potencia reactiva-inductiva ocasionando pérdidas en los
elementos del sistema por efecto Joule. Mediante la
ubicación óptima de bancos de condensadores u otros
dispositivos de compensación, se mejora la eficiencia
energética. El objetivo es la reducción de pérdidas de
potencia y el control de voltaje, adicional de la mejora del
factor de potencia en una subestación, incrementar la
disponibilidad del alimentador para recibir carga, en el
transformador la liberación en la capacidad en el
suministro eléctrico de corrientes reactivas que
representen pérdidas de energía con la empresa
distribuidora evitar penalización y recargos por un bajo
factor de potencia [1]. La finalidad de la compensación
reactiva es aumentar la seguridad y confiabilidad del
sistema eléctrico, mediante la corrección del factor de
potencia, el mejoramiento del perfil de voltaje y la
disminución tanto en pérdidas técnicas de energía como
en costos relacionados [2].
Novacero S.A., planta Lasso es una empresa
siderúrgica que cuenta con trenes de laminación y hornos
de arco eléctrico. En su mayoría de carga en el entorno
industrial, cuenta con variadores de frecuencia, lámparas
de descarga, soldadura por arco, rectificadores, entre
otros [3]. Cargas que generan armónicos y alteran la onda
sinusoidal original creando distorsiones que perturban el
funcionamiento normal de los equipos, generados por la
quinta armónica en el alimentador de 13,8 kV [4], para
compensar la energía reactiva que necesitan los motores
de la industria se tiene instalado un filtro pasivo
sintonizado a la quinta armónica de manera de no entrar
en resonancia al momento de realizar la compensación al
alimentador.
El ingreso de la compensación reactiva para el
alimentador del anillo de distribución de la empresa a
13,8 kV es maniobrado de manera local, el proceso se
ejecuta cuando el factor de potencia se encuentra bajo los
niveles mínimos permisibles de 0,92, evitando así
penalización por bajo factor de potencia [5], a través de
un disyuntor de apertura y cierre de contactos que se
encuentra instalado en el centro de control y que es
maniobrado de manera local, representado un peligro
para el personal operativo que labora en la subestación,
para dar solución a esta problemática se implementa un
control de mando remoto para la operación de un
reconectador de la marca Schneider Electric serie U27,
llevando desde un nivel 0 hasta un nivel 2 en sistemas de
automatización de subestaciones.
El propósito es realizar maniobras de campo con
mayor confiabilidad, seguridad, rapidez y el respaldo de
maniobra en la bahía 13,8 kV y a su vez precautelar la
vida y la seguridad, reduciendo la exposición del
personal técnico a peligros potenciales en la subestación,
en especial del operador que manipula este equipo
maniobrado de manera local. El objetivo es adaptar un
proceso de implementación de control remoto para
apertura y cierre de compensación reactiva al
alimentador de 13,8 kV mediante una tarjeta ADVC-
IOEX en la subestación eléctrica de la empresa Novacero
S.A., para optimizar parámetros de seguridad,
confiabilidad y calidad del suministro eléctrico de la
subestación. Este documento es organizado de la
siguiente manera: el análisis de la teoría de la
automatización de subestaciones y equipos utilizados
para el control remoto de operación se presenta en la
sección 2, el desarrollo de la implementación, diseño y
configuración del equipo se discute en la sección 3 y
finalmente las conclusiones y recomendaciones en la
sección 4.
2. ANÁLISIS TEÓRICO
2.1 Revisión literaria
La norma internacional en subestaciones eléctricas
para comunicación es el protocolo IEC 61850, que es
diseñado para la interoperabilidad de los equipos de
diferentes fabricantes dentro de una misma subestación,
además de cumplir con requisitos de disponibilidad y
seguridad, para la operación y control de sistemas,
optimizando la transmisión de datos y el suministro de
energía eléctrica [6].
En [7] manifiesta que los esquemas de
automatización de distribución eléctrica dependen de
ordenadores basados en subestaciones para el control en
subestaciones primarias. A medida que varía la carga
reactiva en los alimentadores, este esquema de
compensación permite la colocación y dimensionamiento
óptimo de condensadores variables en el tiempo.
En [8] determina la influencia de compensación
reactiva en dos subestaciones peruanas para disminuir las
pérdidas por transmisión eléctrica mediante la
implementación de un banco de condensadores en el lado
de baja tensión de las subestaciones, concluyen que el
proyecto tuvo influencia positiva tanto en la parte
económica mediante la reducción en la facturación, como
en la parte técnica logrando elevar el factor de potencia
de 0,77 a 0,95.
Proponen un método de compensación de potencia
reactiva para mejorar la calidad de energía de un horno
de arco eléctrico en un sistema de distribución de energía
mediante un compensador estático y un filtro activo.
Modifican el factor de potencia y equilibran las corrientes
trifásicas. Los autores realizan una simulación para
demostrar la viabilidad del método propuesto para una
fábrica metalúrgica [9].
En [10] menciona que los sistemas electromecánicos
encargados de proteger y controlar las redes eléctricas
tienen limitantes que no permiten funcionalidades como
la comunicación, la auto-supervisión ni la capacidad de
monitoreo en tiempo real en la operación de redes
eléctricas. A través de la automatización de
subestaciones, se provee, entre otros, el control remoto
de todo tipo de instalación eléctrica, añadiendo capacidad