Flujo de Potencia y Compensación Reactiva en Minería

FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL
SISTEMA DE COMPENSACIÓN
REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE
NIVELES DE ARMÓNICAS
INFORME TÉCNICO
ABRIL DE 2010
ENERGÉTICA S.A.
INGENIERÍA DE SISTEMAS DE ENERGÍA Y AUTOMATIZACIÓN
Av. Víctor Maúrtua Nº 140 Oficina 501, LIMA 27, Lima – Perú
Tel: + (51) 1 421 6566 / Fax: +(51) 1 421 6536
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CONTENIDO
Pág.
1.
INTRODUCCION
5
1.1
PAN AMERICAN SILVER S.A.C. – UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
5
1.2
ENERGÉTICA S.A.
5
1.3
OBJETIVOS
6
1.4
INFORMACIÓN EXISTENTE
7
2.
EL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
8
2.1
EL SISTEMA ELECTRICO DE DISTRIBUCIÓN
8
2.2
PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LA RED
8
3.
MEDICIONES DE CANTIDAD Y CALIDAD DE ENERGÍA
10
3.1
ANALIZADORES DE ENERGÍA UTILIZADOS
10
3.2
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN SE SHOREY - 33 kV
12
3.3
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN LOS ALIMENTADORES PRINCIPALES
13
3.4
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN PRINCIPALES SUBESTACIONES Y/O
CARGAS
23
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PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
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4.
ANÁLISIS GENERAL DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA UNIDAD MINERA
QUIRUVILCA
38
4.1
ANÁLISIS GENERAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA
38
4.2
ANÁLISIS GENERAL DE LA CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA
45
4.2.1
Límites de Calidad de Energía Eléctrica
45
4.2.2
Análisis de la Calidad del Producto
46
4.2.3
Calidad de Energía en Principales Puntos del Sistema Eléctrico
49
5.
ANÁLISIS DEL SISTEMA ELÉCTRICO
50
5.1
CRITERIOS CONSIDERADOS
50
5.2
PARÁMETROS ELÉCTRICOS
50
5.3
EVALUACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO ACTUAL
50
5.3.1
Análisis en condición de Máxima Demanda
50
5.3.2
Análisis en condición de Demanda Base
51
5.4
EVALUACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO CON COMPENSACIÓN REACTIVA
58
5.4.1
Determinación básica del sistema de compensación reactiva
58
5.4.2
Evaluación de las alternativas de sistemas de compensación reactiva
59
5.5
ANÁLISIS GENERAL DE RESONANCIA DEL SISTEMA ELÉCTRICO CON EL
SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA
63
5.6
DEFINICION DEL DIMIENSIONAMIENTO FINAL DE COMPENSACIÓN REACTIVA
68
6.
DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA ELECTRICO DE COMPENSACION REACTIVA
73
6.1
CONSIDERACIONES GENERALES
73
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6.1.1
Análisis de armónicas
73
6.1.1
Normalización de los componentes del sistema de compensación reactiva
73
6.1.1
Normalización de los componentes del sistema de compensación reactiva
73
6.2
CONSIDERACIONES ADICIONALES PARA EL SISTEMA DE COMPENSACION
REACTIVA
73
6.3
CONDICIONES DE OPERACION DEL SISTEMA ELECTRICO
74
6.4
DEMANDA Y CONSUMO DE ENERGIA REACTIVA DEL SISTEMA ELÉCTRICO
74
6.5
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERISTICAS DEL BANCO DE COMPENSACION
74
6.5.1
Tensión nominal de los bancos
74
6.5.2
Capacidad del banco de compensación reactiva
75
6.6
DESCRIPCION BASICA DEL SISTEMA DE COMPENSACION REACTIVA
75
6.7
PROTECCION, MANIOBRA, CONTROL Y MEDICION
76
6.8
PRUEBAS EN FABRICA
76
6.9
PRUEBAS FINALES Y PUESTA EN SERVICIO
76
9.
RECOMENDACIONES
79
10.
CONCLUSIONES
66
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ANEXOS:
ANEXO I:
DIAGRAMAS DE PARAMETROS DE CANTIDAD DE ENERGIA
ANEXO II:
DIAGRAMAS DE PARAMETROS DE CALIDAD DE ENERGIA
ANEXO III:
PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LA RED
APÉNDICES:
APÉNDICE I:
CATÁLOGO Y CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN DEL ANALIZADOR POWER GUIDE
4400
APÉNDICE II:
CATÁLOGO Y CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN DEL ANALIZADOR POWER
PLATAFORM 4300
APÉNDICE III:
CATÁLOGO Y CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN DEL ANALIZADOR PQUBE
APÉNDICE IV:
CATÁLOGO Y CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN DEL ANÁLIZADOR CANTIDAD DE
ENERGÍA ELITE PRO
APÉNDICE V:
SOFTWARE PARA SIMULACIÓN DE FLUJO DE POTENCIA PSAF FLOW
APÉNDICE VI:
SOFTWARE PARA EL ANÁLISIS DE CALIDAD DE ENERGÍA DRAN VIEW v 6.0 DE
DRANETZ-BMI
PLANOS:
B-123-01-001
DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE DISTRIBUCIÓN DE MEDIA
TENSIÓN DE LA UNIDAD MINERA QUIRUVILCA.
B-123-01-002
DIAGRAMA DE FLUJO DE CARGA DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE MEDIA
TENSIÓN - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA.
B-123-01-003
DIAGRAMA DE FLUJO DE CARGA CON SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA
PROPUESTO - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA.
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1.
INTRODUCCIÓN
1.1
PAN AMERICAN SILVER S.A.C. – UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
Pan American Silver S.A.C. fue fundada in 1994, y hoy en día la compañía produce más
de 22 millones de onzas de plata anualmente proveniente de nueve operaciones en 5
países.
Pan American Silver S.A.C. cuenta con la unidad minera Quiruvilca, ubicada en el
departamento de La Libertad, provincia de Santiago de Chuco, en el distrito de
Quiruvilca. La zona está ubicada a aproximadamente 130 km de la ciudad costera de
Trujillo a una altitud de 3800 mts y tiene un área de 3566 hectáreas.
El suministro actual de energía eléctrica de la Unidad Minera Quiruvilca se realiza desde
la subestación eléctrica Motil en 33 kV propiedad de la empresa Hidrandina, y llevada a
través de una línea de sub - transmisión de 20 km, en 33 kV, hasta la subestación
eléctrica de Shorey 33 kV, desde donde se distribuye la energía eléctrica a través del
sistema de distribución (en 33 kV y en 2,3 kV) hacía las subestaciones de distribución
de la unidad minera.
De la subestación Shorey en 33 kV salen tres alimentadores: Línea Blanca Morococha,
Línea Azul Morococha y alimentador a SE Casa de Fuerza. De estos tres
alimentadores, el mayor consumo de energía eléctrica, se encuentra prácticamente en
el suministro de Casa de Fuerza que representa el 49% del consumo de la energía
eléctrica de la unidad minera.
El suministro de la energía eléctrica que se aplica a la unidad minera Quiruvilca es del tipo
regulado, donde para el consumo de la energía reactiva se factura solamente el exceso de
reactiva que supere el nivel de 30% de la energía activa total.
1.2
ENERGÉTICA S. A.
ENERGÉTICA S.A. (ENERGESA) es una firma peruana de Ingeniería de Consulta que fue
fundada en el año 1985, sobre la base de los recursos de personal, equipos y experiencia
de Montalván & Ingenieros cuyas actividades en el área de la energía se iniciaron en enero
de 1979.
ENERGÉTICA S.A. a lo largo de sus más de 25 años de experiencia presta servicios de
consultoría y proyectos a nivel nacional en áreas de la ingeniería energética,
electromecánica, de control e industrial, con especial énfasis en la administración de la
energía, cogeneración, generación distribuida, eficiencia energética, calidad de energía,
mejora de la seguridad, mejora del mantenimiento y mejora de la confiabilidad en sistemas
eléctricos de energía; siendo la especialidad de la empresa, el desarrollo de auditorías
energéticas detalladas, controles de suministro, diagnósticos situacionales, estudios de
compensación reactiva y filtrado de armónicas y en general los estudios para sistemas
eléctricos industriales.
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La gama de los servicios de ingeniería de consulta, que van desde la conceptualización
inicial de los proyectos hasta su puesta en marcha, incluyen Planificación, Estudios de
Factibilidad, Estudio de Alternativas, Diseño Conceptual, Ingeniería Básica, Proyecto y
Diseño, Especificaciones Técnicas, Ingeniería de Detalle, Selección de Equipos,
Supervisión de Construcción, Inspección de Obras, Pruebas, Puesta en Servicio y
Entrenamiento.
Además, del personal propio, la firma cuenta con un equipo profesional y técnico de
colaboradores independientes, con los que tiene acuerdos para la prestación de servicios
en diferentes especialidades complementarias, que se integran en equipos de trabajo de
acuerdo a las necesidades específicas de cada proyecto. Asimismo, para emprender
proyectos que requieren de especialistas que no se encuentran en nuestro medio,
ENERGETICA S.A. cuenta con la colaboración de profesionales extranjeros y también
tiene convenios con firmas extranjeras.
ENERGETICA S.A. cuenta con oficinas equipadas, vehículos para transporte de
personal y equipos, computadoras de última tecnología, analizadores de demanda y
energía eléctrica, analizador de precisión de armónicas y potencia de dos canales
simultáneos y analizador de calidad de energía eléctrica Dranetz BMI, equipos
modernos de alta precisión para pruebas de: relés, transformadores de medida,
medidores de energía e instrumentos eléctricos, así como con otros instrumentos.
Asimismo, cuenta con programas digitales para el análisis de sistemas eléctricos de
potencia, como flujo de potencia PSAF-FLOW, análisis de armónicas CYMHARMO,
análisis de cortocircuitos PSAF-FAULT, coordinación de la protección CYMTCC, análisis
de redes de distribución CYMDIST, Análisis de Sistemas de Puesta a Tierra CYMGRD,
etc. desarrollado por la firma canadiense CYME International; programas digitales para
mediciones, análisis y gráficos de las mediciones de los analizadores de energía
DRANVIEW de Dranetz BMI de USA.
1.3
OBJETIVOS
Realizar un análisis de flujo de potencia en el sistema eléctrico principal de media tensión y
determinar la ampliación del sistema de compensación reactiva en los circuitos
seleccionados por la Unidad Quiruvilca, verificándose los niveles de armónicas en dichos
circuitos.
Así mismo de acurdo a lo coordinado en campo el trabajo también se ha orientado a
establecer la distribución de la demanda de potencia entre las principales subestaciones
de distribución.
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1.4
INFORMACIÓN EXISTENTE
Para el estudio se han utilizado los siguientes planos y datos básicos existentes,
proporcionados por la Unidad Minera Quiruvilca:
•
•
•
•
•
•
•
Resumen de las facturas por consumo de energía desde Enero de 2009 hasta
Febrero de 2010.
Datos de corriente tomados en los circuitos de las subestaciones de la Unidad Minera
Quiruvilca.
Diagrama Unifilar del sistema eléctrico de la Unidad Minera Quiruvilca actualizado al
mes de Agosto de 2009.
Información de la red de distribución, como tipos de cables, secciones, longitud de
alimentadores suministrados por personal de Unidad Minera Quiruvilca.
Datos de potencia de cortocircuito en la barra 33 kV de la subestación eléctrica Motil.
Datos de carga (potencia activa y reactiva) de los circuitos principales, las
subestaciones y principales motores.
Información técnica, características nominales y ubicación de los condensadores
instalados.
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2.
EL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
La Unidad Minera Quiruvilca se encuentra ubicada en el departamento de La Libertad,
provincia de Santiago de Chuco, en el distrito de Quiruvilca. La zona está ubicada a
aproximadamente 130 km de la ciudad costera de Trujillo a una altitud de 3800 m.s.n.m.
2.1
EL SISTEMA ELÉCTRICO DE DISTRIBUCIÓN
El sistema eléctrico de la Unidad Minera Quiruvilca tiene un suministro de energía
eléctrica en 33 kV, la cual es proporcionada desde la red de distribución eléctrica, de
propiedad de la empresa Hidrandina S.A., en la subestación de suministro Motil.
La energía eléctrica, recibida desde la subestación Motil, y llevada a través de una línea
de sub transmisión de 20 km, en 33 kV hasta la subestación de Shorey, desde donde se
distribuye a través del sistema de distribución (en 33 kV y en 2,3 kV) hacía las distintas
subestaciones de la unidad minera.
De la subestación Shorey en 33 kV salen tres alimentadores: Línea Blanca Morococha,
Línea Azul Morococha y un alimentador a SE Casa de Fuerza. Estos tres alimentadores
tienen cada uno entre sus principales subestaciones las siguientes:
• Línea Blanca Morococha: SE Planta de Neutralización, SE Morococha Nº 1, SE
Morococha Nº 3 y
SE Almirvilca (compresores Atlas, compresores Joy,
Profundización mina y Bomba Mina de 150 HP).
• Línea Azul Morococha: SE Codiciada, SE Morococha Nº 1 y Centro de Control de
Fuerza.
• Alimentador a SE Casa de Fuerza: SE Molinos, SE Almirvilca (2.3 kV) SE Planta de
Chancado y Lavado, SE Santa Catalina, SE Laboratorio, SE Talleres, SE Planta
Precipitado, SE Shorey Chico, SE’s de Campamentos y Oficinas, etc.
En el Plano B-123-01-001 se muestra el esquema unifilar del sistema eléctrico de
distribución principal con las subestaciones de superficie de la Unidad Minera
Quiruvilca.
2.2
PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LA RED
Durante el desarrollo del presente estudio, se levanto la información con las siguientes
características de los componentes del sistema eléctrico, la cual ha servido de base para el
desarrollo de los parámetros de la red.
•
Datos de cortocircuito en puntos de suministro
Los datos de potencia de cortocircuito en el punto de suministro en la subestación
Motil para las condiciones actuales se muestran en el Cuadro Nº 2.1.
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Cuadro Nº 2.1
Potencia de cortocircuito en puntos de suministro subestación Motil
Potencia de Cortocircuito
ACTUAL
•
Trifásico
126.16 MVA
Monofásico
59.9 MVA
Parámetros eléctricos de los electroductos
Se consideró las características nominales de los cables descritas en los planos y
datos suministrados por PANAMERICAN SILVER S.A.C. y sus parámetros
eléctricos se especifican en el Anexo III.
•
Parámetros eléctricos de los transformadores
Se tomaron los datos nominales de los planos suministrados por por
PANAMERICAN SILVER S.A.C. y sus parámetros eléctricos se especifican en el
Anexo III.
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3.
MEDICIONES DE CANTIDAD Y CALIDAD DE ENERGÍA
3.1
ANALIZADORES DE ENERGÍA UTILIZADOS
Para el desarrollo de las actividades de mediciones de variables eléctricas, se utilizaron
cuatro distintos tipos de analizadores de redes eléctricas, cuya instalación y operación
se realizaron sin interrumpir la continuidad del servicio. Las características técnicas que
presentan cada uno de los analizadores son descritas a continuación.
3.1.1
Dos Analizadores portátiles de cantidad y calidad de energía eléctrica DRANETZ
BMI modelo Power Guide 4400
Estos analizadores portátiles permiten registrar simultáneamente los siguientes
parámetros eléctricos y perturbaciones: tensión y corriente rms verdadero, frecuencia,
desbalance de tensión, potencia activa y reactiva, factor de potencia, armónicas
individuales de tensión y corriente, THD de tensión y corriente con respecto al valor
fundamental y/o RMS, dirección de las armónicas de acuerdo a estándar IEC 61000-4-7,
flícker de acuerdo a estándar IEC 61000-4-15, e incluso tiene la opción de registrar
perturbaciones de tensión SAG y SWELL, transitorios de tensión y corriente incluyendo
dirección, entre otros parámetros relacionados con la calidad de energía eléctrica. El
analizador PG 4400 de Dranetz-BMI es un equipo Clase A según el estándar IEC
61000-4-30.
Las características del analizador son las siguientes:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Marca
Modelo
Modo de operación
Número de canales
:
:
:
:
ƒ
Precisión
:
ƒ
Rango de operación
:
Dranetz BMI Inc.
Power Guide PG 4400
Calidad y cantidad de energía
Cuatro (4) de tensión, independientes
Cuatro (4) de corriente, independientes
± 0.1% para tensión / ± 0.1% para corriente
± 0.2% para frecuencia
10 a 600 Vrms, para tensión
0 hasta 3000 Arms, para
corriente
dependiendo del tipo de pinza fase partida
47 a 63 Hz, para frecuencia
El analizador tiene una memoria interna que le permite almacenar la información así
como permite el uso de una tarjeta de memoria (memory card) de hasta 4GB para
guardar datos de programación u otro tipo de información. En el Apéndice I se muestra
el catalogo del analizador PG4400 y sus certificados de calibración vigente.
3.1.2
Un analizador portátil de cantidad y calidad de energía eléctrica DRANETZ BMI
modelo Power Plataform 4300
Este analizador portátil permite registrar simultáneamente los siguientes parámetros
eléctricos y perturbaciones: tensión y corriente rms verdadero, frecuencia, desbalance de
tensión, potencia activa y reactiva, factor de potencia, armónicas individuales de tensión y
corriente hasta la 50ma, THD de tensión y corriente con respecto al valor fundamental y/o
RMS, dirección de las armónicas, perturbaciones de tensión SAG y SWELL, transitorios
de tensión y corriente incluyendo dirección, entre otros parámetros relacionados con la
calidad de energía eléctrica.
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Las características del analizador son las siguientes:
ƒ
ƒ
ƒ
Marca
Modelo
Modo de operación
ƒ
Número de canales
ƒ
Precisión
ƒ
Rango de operación
: Dranetz BMI Inc.
: Power Platform PP 4300
: Calidad y cantidad de energía
PQ – Lite Opción H/T/E/M
: Cuatro (4) de tensión, independientes
Cuatro (4) de corriente, independientes
: ± 1% para tensión / ± 1% para corriente
± 2% para potencia
± 0.2% para frecuencia
: 10 a 600 Vrms, para tensión
0 hasta 3000 Arms, para corriente dependiendo del tipo de
pinza fase partida 30 a 450 Hz, para frecuencia
El analizador tiene una memoria interna que permite almacenar la información así como
permite el uso de una tarjeta de memoria (memory card) de hasta 32 MB para guardar su
programación u otro tipo de información; además, cuenta con interfase óptica y RS 232
para comunicación con una computadora portátil. En el Apéndice II se muestra el
catalogo del analizador PP4300 y su certificado de calibración vigente.
3.1.3
Un analizador de cantidad y calidad de energía eléctrica POWER STÁNDAR LAB
modelo PQube.
Este analizador portátil permite registrar simultáneamente los siguientes parámetros
eléctricos y perturbaciones: tensión y corriente rms verdadero, frecuencia, desbalance de
tensión, potencia activa y reactiva, factor de potencia, THD de tensión, sag, swell,
eventos transitorios de hasta 1 microsegundo y flicker.
Las características del analizador son las siguientes:
ƒ
ƒ
Marca
Número de canales
ƒ
Norma
ƒ
ƒ
Precisión
:
Rango de operación :
:
:
:
Power Standar Lab
Cuatro (4) de tensión.
Cuatro (4) de corriente, independientes
IEC-61000-4-2, IEC-61000-4-30 clase A para eventos
de tensión Sag/Swell
± 0.05% para tensión / ± 0.2% para corriente
100 a 690 Vrms, para tensión
0 hasta 1 Arms, transductor de corriente XCT4
0 hasta 100 Arms, transductor de corriente CT4
40 a 70 Hz, para frecuencia
Este analizador se empleo para el monitoreo de transitorios de tensión en Tableros de
Sistema de Resonancia por un periodo de 05 días. En el Apéndice III se muestra el
catalogo del analizador PQUBE y su certificado de calibración vigente.
3.1.4
Dos analizadores de cantidad de energía eléctrica DENT INSTRUMENTS modelo
Elite Pro.
Este analizador portátil permite registrar simultáneamente los siguientes parámetros
eléctricos: tensión y corriente rms verdadero, potencia activa, potencia reactiva, potencia
aparente, factor de potencia.
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Sus características técnicas son las siguientes:
•
•
•
•
Marca
Modelo
Modo de operación
Número de Canales
•
Precisión
•
•
Rango de operación
Armónicas
: DENT INSTRUMENTS
: Elite Pro
: Cantidad de energía y armónicas
: Tres (3) de tensión, y un canal para el neutro,
cuatro (4) para corriente
: Menos de 1% (<0.5% típico) para V, A, kW,
kVAR, kVA, PF
: 0-600 Voltios AC o DC
: DC, fundamental hasta 50ma, distorsión total
armónica THD de corriente y voltaje.
En el Apéndice IV se muestra el catalogo de los analizadores de cantidad de energía
ELITE PRO y sus certificados que muestran su calibración vigente.
3.2
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN SE SHOREY - 33 kV
El circuito medido corresponde al alimentador principal en la SE Shorey que provee
energía al sistema eléctrico de la Unidad Minera Quiruvilca y viene desde la
subestación Motil a un nivel de tensión de 33 kV.
Los registros se efectuaron entre los días 29/03/2010 y el 31/03/2010, los diagramas
de las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos de las mediciones son los
siguientes:
Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
5056 kW
3476 kW
4362 kW
91%
86.3 %
2358 kVAr
1376 kVAr
2009 kVAr
En cuanto a los resultados de las mediciones de calidad de energía, se obtuvieron los
siguientes resultados:
a. La frecuencia del sistema se encuentra entre 59.68 Hz y 60.36 Hz, es decir dentro
del -0.53% y +0.6% de la frecuencia nominal (60 Hz).
b. La tensión rms registrada se encuentra entre 30996 Vrms y 32642 Vrms – 93.92%
y el 98.92% de la tensión nominal (33 kV) - con un perfil de tensión estable;
además, la tensión presenta un desbalance máximo de 0.45%.
c. Los valores del Flicker registrados se encuentran entre 0.10 Pst y 1.01 Pst, siendo
el valor promedio 0.44 Pst.
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d. La distorsión total armónica THD de tensión en promedio es 1.64% y presenta un
valor máximo de 2.59% siendo las armónicas individuales predominantes la 5ta
(1.57%), la 7ma (0.29%) y la 3ra (0.19%)
e. En cuanto a la distorsión total armónica THD de corriente presenta un máximo de
2.06 A de la corriente fundamental, correspondiente a 98.16 A rms; siendo además
las armónicas predominantes la 5ta (1.14 A), la 7ma (0.43 A) y la 3ra (0.19 A).
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.5 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
3.3
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN LOS ALIMENTADORES PRINCIPALES
3.3.1
Alimentador F2 - SE Casa de Fuerza 2.3 kV
El Alimentador denominado F2 ubicado en la SE Casa de Fuerza provee de energía
en 2.3 kV, en paralelo con el alimentador F3, a los circuitos F6, F8, F9, y F10 en la
Unidad Minera Quiruvilca.
Los registros se efectuaron entre los días 29/03/2010 y el 30/03/2010, los diagramas
de las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos durante las mediciones
son los siguientes:
Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
1214 kW
762.9 kW
1014 kW
98%
83.5%
292.1 kVAr
-84.91 kVAr
186.1 kVAr
La corriente rms registrada se encuentra entre 197.9 Arms y 329.1 Arms y el valor
promedio de corriente es 273.8 Arms.
En cuanto a los resultados de las mediciones de calidad de energía, se obtuvieron los
resultados:
•
La tensión rms registrada se encuentra entre 2203 Vrms y 2293 Vrms –
95.78% y el 99.70% de la tensión nominal (2.3 kV) - con un perfil de tensión
estable.
•
La distorsión total armónica THD de tensión en promedio es 1.94% y presenta
un valor máximo de 3.59% siendo las armónicas individuales predominantes la
5ta (1.88%), la 7ma (0.43%) y la 3ra (0.26%)
•
En cuanto a la distorsión total armónica THD de corriente presenta un
promedio de 10.89 A de la corriente fundamental, correspondiente a 196.9 A
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rms; siendo además las armónicas predominantes la 5ta (9.67 A), la 7ma (4.29
A) y la 3ra (1.07 A).
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.5 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
3.3.2
Alimentador F3 - SE Casa de Fuerza 2.3 kV
El Alimentador denominado F3 ubicado en la SE Casa de Fuerza provee de energía
en 2.3 kV, en paralelo con el alimentador F2, a los circuitos F6, F8, F9, y F10 en la
Unidad Minera Quiruvilca.
Los registros se efectuaron entre los días 29/03/2010 y el 30/03/2010, los diagramas
de los parámetros eléctricos medidos en este periodo se muestran en el Anexo I.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos de las mediciones son los
siguientes:
Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
1232.1 kW
1110.2 kW
1158.3 kW
89%
94%
617.9 kVAr
556.7kVAr
581.1 kVAr
En cuanto a las variables de tensión y corriente, se obtuvieron los siguientes valores:
•
La tensión rms registrada se encuentra entre 2210.7 Vrms y 2315.4 Vrms –
96.1% y el 100.7% de la tensión nominal (2.3 kV) - con un perfil de tensión
estable.
•
La corriente rms registrada se encuentra entre 318.83 Arms y 360.25 Arms y el
valor promedio de corriente es 337.92 Arms.
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.3 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente y demanda.
3.3.3
Alimentador F6 - SE Casa de Fuerza 2.3 kV
El circuito medido corresponde al alimentador denominado F6 que sale de la SE Casa
de Fuerza en 2.3 kV y provee de energía a la SE Molino en la Planta de la Unidad
Minera Quiruvilca. En el Ítem Nº 3.4 se indican los resultados de las mediciones en los
principales circuitos y/o cargas de este alimentador.
Los registros se efectuaron el día 30/03/2010, los diagramas de los parámetros
eléctricos medidos en este periodo se muestran en el Anexo I.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos durante las mediciones
son los siguientes:
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
1210.58 kW
1146.79 kW
1161.73 kW
90%
95.9%
574.11 kVAr
549.22k VAr
561.67 kVAr
En cuanto a las variables de tensión y corriente, se obtuvieron los siguientes valores:
•
La tensión rms registrada se encuentra entre 2237.1 Vrms y 2320.9 Vrms –
97.3% y el 100.9% de la tensión nominal (2.3 kV) - con un perfil de tensión
estable.
•
La corriente rms registrada se encuentra entre 328.5 Arms y 347.3 Arms y el
valor promedio de corriente es 333.8 Arms.
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.3 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente y demanda.
3.3.4
Alimentador F8 - SE Casa de Fuerza 0.46 kV
El circuito medido corresponde al alimentador denominado F8 que sale de la SE Casa
de Fuerza en 0.46 kV y provee de energía al Motor Bomba Goulds de 120 HP, a la
Planta Filtros y Molino Cal. En el Ítem Nº 3.4 se indican los resultados de las
mediciones en los principales circuitos y/o cargas de este alimentador.
Los registros se efectuaron el día 30/03/2010, los diagramas de los parámetros
eléctricos medidos en este periodo se muestran en el Anexo I.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos durante las mediciones
son los siguientes:
Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
98.86 kW
89.55 kW
91.17 kW
97%
92.2%
23.48 kVAr
22 k VAr
20.72 kVAr
En cuanto a las variables de tensión y corriente, se obtuvieron los siguientes valores:
•
La tensión rms registrada se encuentra entre 460.3 Vrms y 467.9 Vrms – 100%
y el 101.7% de la tensión nominal (460 V) - con un perfil de tensión estable.
•
La corriente rms registrada se encuentra entre 190.3 Arms y 227.87 Arms y el
valor promedio de corriente es 203.3 Arms.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 16 de 80
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.3 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente y demanda.
3.3.5
Alimentador F9 - SE Casa de Fuerza 2.3 kV
El circuito medido corresponde al alimentador denominado F9 que sale de la SE Casa
de Fuerza en 2.3 kV y provee de energía a las siguientes principales cargas: SE Santa
Catalina, SE Planta de Lavado y Chancado, SE Almirvilca entre otras. En el Ítem Nº
3.4 se indican los resultados en los principales circuitos y/o cargas de este
alimentador.
Los registros se efectuaron entre los días 29/03/2010 y el 30/03/2010, los diagramas
de las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos durante las mediciones
son los siguientes:
Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
780.8 kW
339.3 kW
573.5 kW
99%
73.5%
41.61 kVAr
-326.5 kVAr
-52.63 kVAr
La corriente rms registrada se encuentra entre 165.4 Arms y 312.4 Arms y el valor
promedio de corriente es 233.5 Arms.
En cuanto a los resultados de las mediciones de calidad de energía, se obtuvieron los
resultados:
•
La tensión rms registrada se encuentra entre 2210 Vrms y 2282 Vrms – 96.1%
y el 99.2% de la tensión nominal (2.3 kV) -, además presenta un desbalance
máximo de tensión de 0.94 con un perfil de tensión.
•
Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 2.03% y alcanzó un máximo de 3.75% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.93%), la 7ma (0.50%) y la 3ra (0.29%).
•
La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
promedio de 18.62 A para una corriente rms de 187.7 A, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (16.57 A), la 7ma (6.96 A) y la 3ra (2.11 A).
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.5 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
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3.3.5
Alimentador F10 - SE Casa de Fuerza 2.3 kV
El circuito medido corresponde al alimentador denominado F10 que sale de la SE
Casa de Fuerza en 2.3 kV y provee de energía a las siguientes cargas: SE Casino, SE
Circulo, SE Pueblo Shorey, SE Shorey Chico, SE Talleres, SE Omega, Área de
computo, Área de Contabilidad y Campamento Anexo Mina. En el Ítem Nº 3.4 se
indican los resultados de las mediciones en los principales circuitos y/o cargas de este
alimentador.
Los registros se efectuaron el día 30/03/2010, los diagramas de las variables eléctricas
de demanda y de calidad de energía medidas en este periodo se muestran en el
Anexo I y Anexo II respectivamente.
Los parámetros eléctricos de cantidad de energía obtenidos durante las mediciones
son los siguientes:
Máxima demanda activa
Mínima demanda activa
Demanda media activa
Factor de potencia promedio
Factor de carga
Máxima demanda reactiva
Mínima demanda reactiva
Demanda media reactiva
:
:
:
:
:
:
:
:
400 kW
220 kW
303 kW
90%
75.7%
181 kVAr
124 kVAr
146 kVAr
La corriente rms registrada se encuentra entre 65 Arms y 110 Arms y el valor
promedio de corriente es 85 Arms.
En cuanto a los resultados de las mediciones de calidad de energía, se obtuvieron los
resultados:
•
La tensión rms registrada se encuentra entre 2212 Vrms y 2323 Vrms – 96.2%
y el 101% de la tensión nominal (2.3 kV).
•
Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 2.46% y alcanzó un máximo de 3.30%.
En los Cuadros Nº 3.1 al Nº 3.4 se muestran los principales resultados en cuanto a
parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Cuadro Nº 3.1
SHOREY
CASA DE FUERZA
SUMINISTRO
PRINCIPAL
33kV
CIRCUITO F10 - 2300V
CIRCUITO F9
2300V
CIRCUITO F8
460V
CIRCUITO F6
2300V
CIRCUITO F3
2300V
CIRCUITO F2
2300V
PUNTO DE MEDICIÓN
SUBESTACIÓN
Vmin
2210.70
2215.30
2237.10
2300.60
464.60
RS
ST
RS
ST
RS
2212.00
2216.00
TR
LN
2210.00
ST
2231.00
2210.00
S
RS
2203.00
R
460.30
30996.00
TR
ST
31135.00
31237.00
V
ST
RS
Tensión
96.17
96.35
96.09
97.00
100.07
101.00
100.03
97.27
96.32
96.12
96.09
95.78
93.93
94.35
94.66
% Vn
Vmax
2323.00
2303.00
2295.00
2319.00
463.30
467.90
2320.90
2256.90
2315.40
2301.60
2293.00
2282.00
32395.00
32525.00
32642.00
V
101.00
100.13
99.78
100.83
100.72
101.72
100.91
98.13
100.67
100.07
99.70
99.22
98.17
98.56
98.92
% Vn
2274.59
2267.00
2260.00
2282.00
461.56
465.94
2308.91
2245.34
2277.86
2266.93
2258.00
2247.00
31823.00
31952.00
97.62
99.04
98.56
98.17
97.70
96.43
96.82
97.18
% Vn
98.90
98.57
98.26
99.22
100.34
101.29
100.39
Vmed
32071.00
V
NIVELES DE TENSIÓN EN LOS CIRCUITOS DE LAS SUBESTACIONES SHOREY Y CASA DE FUERZA
----
0.65
----
----
----
----
0.50
Desbalance
máximo (%)
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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Cuadro Nº 3.2
NIVELES DE CORRIENTE EN LOS CIRCUITOS DE LAS
SUBESTACIONES SHOREY Y CASA DE FUERZA
Imin
Imax
Imed
A
A
A
R
68.75
102.90
88.15
S
66.88
101.30
86.49
T
67.77
99.92
85.99
CIRCUITO F2
2300V
R
197.90
322.70
264.40
S
195.80
329.10
273.80
CIRCUITO F3
2300V
R
318.83
354.16
331.24
T
325.43
360.25
337.92
CIRCUITO F6
2300V
R
328.50
343.46
331.21
T
330.44
347.28
333.83
CIRCUITO F8
460V
R
208.05
227.87
211.71
T
190.30
219.86
203.29
R
174.70
312.40
233.50
S
165.40
291.40
215.80
T
179.10
298.20
226.90
L1
65.00
110.00
85.00
SUBESTACIÓN
PUNTO DE
MEDICIÓN
SHOREY
SUMINISTRO
PRINCIPAL
33kV
CASA DE FUERZA
CIRCUITO F9
2300V
CIRCUITO F10
2300V
FASE
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
762.90
1110.20
1146.79
CIRCUITO F2 - 2300V
CIRCUITO F3- 2300V
CIRCUITO F6 - 2300V
CASA DE FUERZA
3476.00
SUMINISTRO PRINCIPAL - 33kV
SHOREY
89.55
507.70
220.00
CIRCUITO F8 - 460V
CIRCUITO F9 - 2300V
CIRCUITO F10 - 2300V
P (kW)
PUNTO DE MEDICIÓN
SUBESTACIÓN
124.00
-489.70
20.72
549.22
556.71
-84.91
949.70
Q (kVAR)
MINIMA DEMANDA
0.80
-0.99
0.97
0.90
0.88
0.96
0.88
f.d.p.
303.03
861.00
91.17
1161.73
1158.28
1014.00
4362.00
P (kW)
146.43
-79.71
22.00
561.67
581.13
186.10
2102.00
Q (kVAR)
DEMANDA MEDIA
0.90
0.02
0.97
0.90
0.89
0.98
0.91
f.d.p.
400.00
1171.00
98.86
1210.58
1232.10
1214.00
5056.00
P (kW)
181.00
62.42
23.48
574.11
617.86
292.10
3305.00
Q (kVAR)
0.93
0.99
0.97
0.90
0.91
1.00
0.93
f.d.p.
MÁXIMA DEMANDA
NIVELES DE DEMANDA DE ENERGÍA EN LOS CIRCUITOS DE LAS SUBESTACIONES SHOREY Y CASA DE FUERZA
Cuadro Nº 3.3
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
SHOREY
CASA DE FUERZA
SUMINISTRO
PRINCIPAL
33kV
CIRCUITO F10 - 2300V
CIRCUITO F9
2300V
CIRCUITO F2
2300V
PUNTO DE MEDICIÓN
SUBESTACIÓN
0.46
RS
RN
2.00
0.58
0.53
SN
TR
0.40
RN
0.43
0.36
TR
ST
0.29
0.36
3.30
3.72
3.72
3.75
3.59
3.61
2.47
2.53
2.60
(%)
(%)
ST
RS
Tensión
THDV
MÁXIMO
THDV
MÍNIMO
2.46
2.03
1.88
1.91
1.94
1.77
1.58
1.45
1.64
(%)
THDV
PROMEDIO
----
3ra(0.29 %)
7ma(0.50 %)
5ta(1.93 %)
5ta(1.88 %)
7ma(0.43 %)
3ra(1.07 %)
3ra(0.19 %)
7ma(0.30 %)
5ta(1.58 %)
Armónica
Predominante
Valor Promedio
(%)
VELES DE THD DE TENSIÓN EN LOS CIRCUITOS DE LAS SUBESTACIONES SHOREY Y CASA DE FUERZ
Cuadro Nº 3.4
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
SHOREY
CASA DE FUERZA
SUMINISTRO
PRINCIPAL
33kV
CIRCUITO F9
2300V
CIRCUITO F2
2300V
PUNTO DE MEDICIÓN
SUBESTACIÓN
3.33
4.44
R
S
5.13
5.87
S
T
7.05
0.71
T
R
0.63
0.84
(A)
S
R
Fase
THDI MÍNIMO
37.27
36.92
38.38
23.60
22.45
1.86
1.75
2.06
(A)
THDI MÁXIMO
17.72
16.39
18.62
10.89
9.49
1.11
1.10
1.28
(A)
THDI PROMEDIO
DE LAS SUBESTACIONES SHOREY Y CASA DE FUERZA
NIVELES DE THD DE CORRIENTE EN LOS CIRCUITOS
Cuadro Nº 3.5
3ra(2.11 A)
7ma(6.96 A)
5ta(16.57 A)
5ta(9.67 A)
7ma(4.29 A)
3ra(1.07 A)
3ra(0.19 A)
7ma(0.43 A)
5ta(1.14 A)
Armónica
Predominante
Valor Promedio
(A)
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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3.4
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN PRINCIPALES SUBESTACIONES Y/O
CARGAS
Los principales circuitos del Área de Planta y Área de Mina de la Unidad Minera
Quiruvilca, fueron medidos empleando los analizadores portátiles descritos en Ítem Nº
3.1, debido a que, además de las principales cargas, existen otras cargas con menor
demanda, éstas solo se tomaron mediciones de muestreo.
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas durante el
periodo de campo.
3.4.1
Subestaciones del Área de Planta
3.4.1.1 Subestación Molinos:
La subestación Molinos cuenta con dos transformadores de 750 kVA y 700 kVA los
cuales alimentan a los MCC’s de la Planta Molinos y al Molino 9½x12 de 500 HP y el
Molino 6x4½ de 100 HP.
Adicionalmente dentro de los resultados de las mediciones de la subestación Molinos
se incluirán los resultados de la medición efectuada en la subestación Holding Tank,
debido a que ésta subestación se encuentra en una etapa intermedia entre el
Chancado y Molienda.
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas en los
circuitos de la subestación Molinos.
a.
Transformador 750 kVA – 2300/480 V:
El Transformador de 750 kVA, a un nivel de tensión de 480 V, alimenta los
circuitos del MCC Nº 2, MCC Nº 3 y MCC Nº 3. Los registros se efectuaron el día
30/03/2010, los diagramas de las variables eléctricas de demanda y de calidad de
energía medidas en este periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II
respectivamente.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.10 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 519.8 kW y 547.6 kW, siendo potencia activa
promedio 538.1 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
273.4 kVAR y su valor promedio fue de 247.5 kVAr. El valor promedio del factor
de potencia fue de 0.91.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 719.1 Arms y 789.6 Arms y el
valor promedio de corriente es 757.5 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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• La tensión rms registrada se encuentra entre 446.7 Vrms y 459.3 Vrms – 93% y
el 95.7% de la tensión nominal (480V) -, además presenta un desbalance
máximo de tensión de 0.39 %.
• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.03% y alcanzó un máximo de 1.17% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (0.98%), la 7ma (0.11%) y la 3ra (0.11%).
• La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
máximo de 17.30 para una corriente rms de 744.83 Arms, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (14.36 A), la 7ma (2.94 A) y la 3ra (1.54 A).
b.
Transformador 700 kVA – 2300/480 V:
El Transformador de 700 kVA alimenta, a un nivel de tensión de 480 V, los
circuitos de las 2 Bombas Goulds de 100 HP cada una, celda DR 300, celda DR
24, Blower, planta de tratamiento y espesadores. Los registros se efectuaron el
día 30/03/2010, los diagramas de los parámetros eléctricos medidos en este
periodo se muestran en el Anexo I.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.8 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente y demanda.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 294.2 kW y 308.9 kW, siendo potencia activa
promedio 301.1 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
124.16 kVAR y su valor promedio fue de 118 kVAr. El valor promedio del factor
de potencia fue de 0.93. Su diagrama de carga muestra un consumo
ligeramente constante.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 392.9 Arms y 422.4 Arms y el
valor promedio de corriente es 413.9 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
• La tensión rms registrada se encuentra entre 459.8 Vrms y 470.1 Vrms – 95.8%
y el 97.9% de la tensión nominal (480V) con un perfil de tensión ligeramente
variable.
• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.11% y alcanzó un máximo de 1.22% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.07%), la 7ma (0.23%) y la 3ra (0.15%).
• La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
máximo de 11.61 para una corriente rms de 422 Arms, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (10.40 A), la 7ma (0.65 A) y la 3ra (1.25 A).
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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En las dos cargas restantes que se alimentan desde la subestación Molinos se
efectuaron mediciones de muestreo, con las siguientes máximas potencias activas y
reactivas, y factor de potencia promedio: Molino 9½x12 de 500 HP (386.9 kW, -78.6
kVAr, -98%) y Molino 6x4½ de 100 HP (120.4 kW, y 128.4 kVAr, 67%) y Circuito
Bomba Geho (123.5 kW, 66.1 kVAr, 0.88).
En la subestación Holding Tank también se efectuaron mediciones de muestreo con las
fajas en operación, como resultado se obtuvo una potencia activa máxima de 41.9 kW,
y una potencia reactiva máxima de 23.8 kVAr. El factor de potencia promedio es de
0.87.
Las mediciones de muestreo se efectuaron el 30/03/2010 y en el Cuadro Nº 3.11 se
muestran los resultados obtenidos.
3.4.1.2 Subestación Santa Catalina
La subestación Santa Catalina cuenta con dos transformadores de 250 kVA (2300/440
V), el primero alimenta el circuito de Decantación y Relaves y el segundo alimenta los
circuitos de Bomba Geho de 200 HP y Bomba Denver; también hay un banco de dos
transformadores de 100 kVA (2300/440) que alimenta el circuito de Planta de
Neutralización, Molinos y Bombas
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas en los
circuitos de la subestación Santa Catalina.
a.
Planta de Neutralización-Molinos y Bombas – 480 V:
Los registros en este circuito se efectuaron el día 31/03/2010, los diagramas de
las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.10 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 56 kW y 65 kW, siendo potencia activa promedio
59 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de 59 kVAR y su
valor promedio fue de 53.8 kVAr. El valor promedio del factor de potencia fue de
0.73.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 88.97 Arms y 116.5 Arms y el
valor promedio de corriente es 104.5 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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• La tensión rms registrada se encuentra entre 464.7 Vrms y 479.8 Vrms – 96.8%
y el 99.9% de la tensión nominal (480V) -, además presenta un desbalance
máximo de tensión de 0.82 con un perfil de tensión ligeramente variable.
• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.92% y alcanzó un máximo de 2.19% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.88%), la 7ma (0.34%) y la 3ra (0.22%).
• La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
máximo de 3.94 para una corriente rms de 103.3 Arms, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (3.01 A), la 7ma (1.32 A) y la 3ra (0.61 A).
En las tres cargas restantes que se alimentan desde la subestación Santa Catalina se
efectuaron mediciones de muestreo, con las siguientes máximas potencias activas y
reactivas, y factor de potencia promedio: Circuito Decantación y Relaves (144.8 kW,
26.8 kVAr, 0.99), Circuito Bomba Denver (43.1 kW, y 66.1 kVAr, 0.77) y Circuito
Bomba Geho (123.5 kW, 66.1 kVAr, 0.88).
Las mediciones de muestreo se efectuaron el 31/03/2010 y en el Cuadro Nº 3.11 se
muestran los resultados obtenidos.
3.4.1.3 Subestación de Planta Lavado y Chancado
La subestación de Planta de Lavado y Chancado cuenta con dos transformadores de
300 kVA (2300/440 V), el primero alimenta el circuito de Planta de chancado
Secundario y el segundo alimenta el circuito de Planta de Lavado; también está el
transformador de 200 kVA (2300/480 V) encargado de alimentar el circuito de Planta
de chancado Primario.
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas en los
circuitos de la subestación de Planta Lavado y Chancado.
a.
Planta de Chancado Primario – 480 V:
Las mediciones se llevaron a cabo del 30/03/2010 al 31/03/2010, los diagramas
de los parámetros eléctricos medidos en este periodo se muestran en el Anexo I.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.8 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente y demanda.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 5.47 kW y 63.5 kW, siendo potencia activa
promedio 45.4 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de 76.4
kVAR y su valor promedio fue de 62.7 kVAr. El valor promedio del factor de
potencia fue de 56%. Su diagrama de carga muestra un consumo variable.
En cuanto a las variables de tensión y corriente se obtuvieron los siguientes
valores:
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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• La tensión rms registrada se encuentra entre 438.20Vrms y 464 Vrms – 91.3% y
el 96.7% de la tensión nominal (480V)-, el perfil de tensión es ligeramente
variable.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 7.1 Arms y 143 Arms y el valor
promedio de corriente es 101.39 Arms.
b.
Planta de Chancado Secundario – 480 V:
Las mediciones se llevaron a cabo del 30/03/2010 al 31/03/2010, los diagramas
de las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.10 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 0 kW y 203.4 kW, siendo potencia activa
promedio 127.2 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
90.5 kVAR y su valor promedio fue de 63.9 kVAr. El valor promedio del factor de
potencia fue de 0.87. Su diagrama de carga muestra un consumo ligeramente
constante y se observa una caída en el consumo el día 31/03/2010 alrededor de
las 7:00 horas.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 2.1 Arms y 245.4 Arms y el valor
promedio de corriente es 161.7 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
• La tensión rms registrada se encuentra entre 443.5Vrms y 482.7 Vrms – 92.4%
y el 100.6% de la tensión nominal (480V)-.
• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.72% y alcanzó un máximo de 3.95% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.64%), la 7ma (0.36%) y la 3ra (0.20%).
• La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
máximo de 10.05 para una corriente rms de 209.8 Arms, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (5.61 A), la 7ma (1.15 A) y la 3ra (0.81 A).
c.
Planta de Lavado – 480 V:
Las mediciones se llevaron a cabo el día 30/03/2010, los diagramas de los
parámetros eléctricos medidos en este periodo se muestran en el Anexo I.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.8 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente y demanda.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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• La potencia activa varía entre 31.6 kW y 90.9 kW, siendo potencia activa
promedio 79.9 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
13.93 kVAR y su valor promedio fue de 6.67 kVAr. El valor promedio del factor
de potencia fue de 0.76. Su diagrama de carga muestra un consumo variable.
En cuanto a las variables de tensión y corriente, se obtuvieron los siguientes
valores:
• La tensión rms registrada se encuentra entre 452.3 Vrms y 477.1 Vrms – 94.2%
y el 99.3% de la tensión nominal (480V) con un perfil de tensión ligeramente
variable.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 32.78 Arms y 124.9 Arms y el
valor promedio de corriente es 110.47 Arms.
3.4.1.4 Planta de Neutralización:
La Planta de Neutralización se alimenta desde un transformador de 800 kVA y 33/0.46
kV, que a la vez recibe su energía en 33 kV de la Línea Blanca-estructura Nº 13.
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas en el circuito
MCC Principal – 460 V de la Planta de Neutralización:
Las mediciones se llevaron a cabo del 30/03/2010 al 31/03/2010, los diagramas
de las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.10 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 142.4 kW y 166.1 kW, siendo potencia activa
promedio 160.4 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
122.9 kVAR y su valor promedio fue de 115.8 kVAr. El valor promedio del factor
de potencia fue de 0.81. Su diagrama de carga muestra un consumo variable.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 216.5 Arms y 264.9 Arms y el
valor promedio de corriente es 254.5 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
• La tensión rms registrada se encuentra entre 444.7Vrms y 460.2 Vrms – 96.7%
y el 100% de la tensión nominal (460V)-, además presenta un desbalance
máximo de tensión de 0.40 con un perfil de tensión ligeramente variable.
• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.46% y alcanzó un máximo de 2.05% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.42%), la 7ma (0.24%) y la 3ra (0.24%).
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• La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
máximo de 8.52 para una corriente rms de 256.4 Arms, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (5.3 A), la 7ma (1.7 A) y la 3ra (1.3 A).
En el circuito de MCC Ampliación que trabaja a una tensión de 460 V, también se
encuentra en planta de Neutralización, se efectuaron mediciones de muestreo, y se
obtuvo una potencia máxima de 61.8 kW, la potencia reactiva máxima fue de 43.2.
Las mediciones de muestreo se efectuaron el 30/03/2010 y en el Cuadro Nº 3.11 se
muestran los resultados obtenidos.
3.4.2
Subestaciones del Área de Mina
3.4.2.1 Subestación Almirvilca:
La subestación Almirvilca recibe la energía en 33 kV desde la Línea Blanca-estructura
19 y en 2.3 kV desde el alimentador F9 de la subestación Casa de Fuerza.
La subestación Almirvilca alimenta a los circuitos de Profundización Mina, Bomba Mina
de 150 HP, Compresora Atlas Nº 01, Compresora Atlas Nº 03, Compresora Joy 10,
Compresora Joy 11, Compresora Ingersoll Rand y el circuito a Relleno Hidraulico.
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas en el circuito
de Profundización Mina – 4.16 kV de la subestación Almirvilca:
Los registros en este circuito se efectuaron el día 31/03/2010, los diagramas de
las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.10 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 261.5 kW y 600 kW, siendo potencia activa
promedio 396.4 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
263.2 kVAR y su valor promedio fue de 132.2 kVAr. El valor promedio del factor
de potencia fue de 0.95. Su diagrama de carga muestra un consumo es
variable.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 37.8 Arms y 95.5 Arms y el valor
promedio de corriente es 60.02 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
• La tensión rms registrada se encuentra entre 3960 Vrms y 4223 Vrms – 95% y
el 101.5% de la tensión nominal (4.16 kV) -, además presenta un desbalance
máximo de tensión de 0.47 % con un perfil de tensión ligeramente constante.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.64% y alcanzó un máximo de 2.57% siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.56%), la 7ma (0.39%) y la 3ra (0.20%).
• La distorsión total armónica THD de corriente del circuito presenta un valor
máximo de 2.68 para una corriente rms de 744.83 Arms, siendo las armónicas
predominantes la 5ta (1.08 A), la 7ma (1.24 A) y la 3ra (0.50 A).
En los otros circuitos que se alimentan desde la subestación Almirvilca se efectuaron
mediciones de muestreo, con las siguientes máximas potencias activas y reactivas, y
factor de potencia promedio: Circuito Bomba Mina de 150 HP (93.4 kW, 13.3 kVAr,
0.99), Circuito Compresora Atlas Nº 1 (229.9 kW, y 41.1 kVAr, 0.98), Circuito
Compresora Atlas Nº 3 (229.9 kW, y 41.1 kVAr, 0.98), Circuito Compresora Ingersoll
Rand (149.6 kW, y 104.5 kVAr, 0.85), Circuito Compresora Joy 10 (153.4 kW, y 10.1
kVAr, 0.99) y Circuito a Relleno Hidráulico (28.3 kW, 31.7 kVAr, 0.66 – medido desde
la salida en la S.E. Almirvilca – ).
Las mediciones de muestreo se efectuaron el 31/03/2010 y en el Cuadro Nº 3.11 se
muestran los resultados obtenidos.
3.4.2.2 Subestación Morococha Nº 3:
La Subestación Morococha Nº 3 alimenta a tres cargas las cuales son: Compresora
Atlas Nº 3 (460 V), Compresora Atlas Nº 6 (460 V), Interior Mina (2.3 kV) y Winche
central (460 V).
En los circuitos que alimenta la Subestación Morococha Nº 3 se efectuaron mediciones
de muestreo, con las siguientes máximas potencias activas y reactivas, y factor de
potencia promedio: Circuito Compresora Atlas Nº 5 (202.3 kW, y 109.2 kVAr, 0.88),
Circuito Compresora Atlas Nº 6 (145.7 kW, y 78.6 kVAr, -0.99), Circuito Interior Mina
(74.9 kW, 38.4 kVAr, 0.89) y el Winche Central (38.6 kW, y 44.4 kVAr, 0.88)
Las mediciones de muestreo se efectuaron el 01/04/2010 y en Cuadro Nº 3.11 se
muestran los resultados obtenidos.
3.4.2.3 Subestación Codiciada:
La Subestación Codiciada alimenta a tres cargas las cuales son: Compresora Atlas Nº
2 (460 V), Compresora Atlas Nº 4 (460 V) y circuito a Interior Mina (2.3 kV).
A continuación se presentan los resultados de las mediciones efectuadas en el circuito
de la Compresora Atlas Nº 2 de la subestación Almirvilca:
Los registros en este circuito se efectuaron el día 01/04/2010, los diagramas de
las variables eléctricas de demanda y de calidad de energía medidas en este
periodo se muestran en el Anexo I y Anexo II respectivamente.
En los Cuadros Nº 3.6 al Nº 3.10 se muestran los principales resultados en
cuanto a parámetros de tensión, corriente, demanda y armónicas.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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De las mediciones efectuadas se obtuvieron los siguientes valores de los
parámetros de demanda:
• La potencia activa varía entre 0.10 kW y 230.8 kW, siendo potencia activa
promedio 165.9 kW, en cuanto a su potencia reactiva alcanzó un máximo de
183.1 kVAR y su valor promedio fue de 159.2 kVAr. El valor promedio del factor
de potencia fue de 0.65. Su diagrama de carga muestra un consumo
ligeramente constante.
• La corriente rms registrada se encuentra entre 4.53 Arms y 376 Arms y el valor
promedio de corriente es 301 Arms.
En cuanto a las variables de calidad de energía, se obtuvieron los siguientes
valores:
• La tensión rms registrada se encuentra entre 445.8 Vrms y 466.6 Vrms – 96.9%
y el 101.4% de la tensión nominal (460 V) -, con un perfil de tensión ligeramente
constante.
• Respecto a la distorsión total armónica THD de tensión el circuito presenta un
valor promedio de 1.18% y alcanzó un máximo de 1.39%.
En los circuitos de la Subestación Codiciada se efectuaron mediciones de muestreo,
con las siguientes máximas potencias activas y reactivas, y factor de potencia
promedio: Circuito Compresora Atlas Nº 4 (182.7 kW, y 98.6 kVAr, -0.88) y Circuito
Interior Mina (86 kW, 86 kVAr, 0.90).
Las mediciones de muestreo se efectuaron el 01/04/2010 y en el Cuadro Nº 3.11 se
muestran los resultados obtenidos.
3.4.3
Subestaciones del Área de Oficinas, Campamentos y Otros
En las subestaciones del Área de campamentos se efectuaron mediciones de muestreo
de corrientes que fueron realizadas entre el 31/03/2010 y el 01/04/2010. En base a las
mediciones de corriente y la medición de demanda en la salida del alimentador F10 de
la Subestación Casa de Fuerza se ha repartido la demanda en éstas subestaciones.
En el Cuadro Nº 3.11 se muestran el nombre de las subestaciones y los resultados.
De los resultados obtenidos se observa que la Subestación Nº 13 – Shorey Chico es la
que presenta mayor demanda, alcanzando una potencia máxima de 88.87 kW, su
potencia reactiva máxima fue de 42.94 kVAR y su factor de potencia fue 0.90.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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MINA
(SUBESTACIONES
EN SUPERFICIE)
PLANTA
AREA
Cuadro Nº 3.6
ALMIRVILCA
CODICIADA
PROFUNDIZACIÓN MINA
4.16kV
COMPRESORA ATLAS Nº 2
460V
TABLERO PRINCIPAL
460V
PLANTA DE LAVADO
480V
PLANTA DE CHANCADO
SECUNDARIO - 480V
PLANTA DE CHANCADO
PRIMARIO - 480V
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
MOLINO Y BOMBA
480V
TRANSFORMADOR 700 kVA
480V
TRANSFORMADOR 750 kVA
480 V
PUNTO DE MEDICIÓN
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
PLANTA DE LAVADO
Y CHANCADO
SANTA
CATALINA
MOLINOS
SUBESTACIÓN
446.00
RS
448.70
445.80
TR
448.70
RS
ST
3960.00
3984.00
TR
ST
3983.00
452.30
ST
RS
452.50
RS
444.70
443.50
ST
TR
443.60
RS
447.90
439.40
ST
Vmin
ST
438.20
RS
471.90
RS
467.80
459.80
ST
TR
462.20
RS
464.70
449.00
TR
ST
446.70
449.30
V
ST
RS
Tensión
96.91
97.54
97.54
95.19
95.77
95.75
96.67
97.37
96.96
94.23
94.27
92.40
92.42
91.54
91.29
97.46
96.81
98.31
95.79
96.29
93.54
93.06
93.60
% Vn
462.40
466.40
466.60
4191.00
4223.00
4212.00
457.40
460.20
458.60
477.00
477.10
482.70
481.30
463.70
464.00
475.40
473.20
479.80
467.50
470.10
458.90
456.50
459.30
V
Vmax
100.52
101.39
101.43
100.75
101.51
101.25
99.43
100.04
99.70
99.38
99.40
100.56
100.27
96.60
96.67
99.04
98.58
99.96
97.40
97.94
95.60
95.10
95.69
% Vn
Vmed
454.10
456.90
457.20
4089.00
4117.00
4110.00
450.70
453.60
451.90
459.38
459.65
456.10
456.10
446.08
445.02
471.40
468.80
475.50
463.63
466.09
455.10
452.70
455.30
V
NIVELES DE TENSIÓN EN LOS CIRCUITOS DE LAS ÁREAS DE PLANTA Y MINA (SUPERFICIE)
98.72
99.33
99.39
98.29
98.97
98.80
97.98
98.61
98.24
95.70
95.76
95.02
95.02
92.93
92.71
98.21
97.67
99.06
96.59
97.10
94.81
94.31
94.85
% Vn
----
0.47
0.40
----
----
----
0.82
----
0.40
Desbalance
máximo (%)
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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Cuadro Nº 3.7
NIVELES DE CORRIENTE EN LOS CIRCUITOS DE LAS ÁREAS DE PLANTA Y MINA (SUPERFICIE)
AREA
SUBESTACIÓN
Imin
Imax
Imed
A
A
A
R
729.60
789.60
755.30
S
733.50
789.30
757.50
T
719.10
778.10
745.70
R
392.90
407.50
400.57
T
406.10
422.40
413.90
R
97.73
116.50
104.50
S
89.10
105.70
95.07
T
88.97
105.10
94.52
PLANTA DE CHANCADO
PRIMARIO - 480V
R
7.28
138.19
101.39
T
7.07
143.00
97.24
PLANTA DE CHANCADO
SECUNDARIO - 480V
R
2.15
236.40
153.80
T
2.79
245.40
161.70
PLANTA DE LAVADO
480V
R
32.78
108.68
95.26
T
45.78
124.90
110.47
R
221.90
264.30
254.50
S
216.50
261.80
250.60
T
219.80
264.90
253.60
R
37.90
92.01
58.03
S
37.86
95.50
59.26
T
38.56
95.46
60.02
R
4.53
371.90
294.90
S
5.28
376.00
301.00
T
8.86
360.70
283.10
R
10.17
14.22
12.78
S
11.62
15.92
14.44
T
11.38
15.77
14.17
PUNTO DE
MEDICIÓN
TRANSFORMADOR 750 kVA
480 V
MOLINOS
TRANSFORMADOR 700 kVA
480V
SANTA CATALINA
PLANTA
PLANTA DE LAVADO
Y CHANCADO
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
ALMIRVILCA
MINA
(SUBESTACIONES
EN SUPERFICIE)
CODICIADA
MOROCOCHA Nº 01
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
MOLINO Y BOMBA
480V
TABLERO PRINCIPAL
460V
PROFUNDIZACIÓN MINA
4.16kV
COMPRESORA ATLAS Nº 2
460V
CIRCUITO
TOTALIZADOR - 33kV
FASE
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
MINA
(SUBESTACIONES
EN SUPERFICIE)
PLANTA
AREA
TABLERO PRINCIPAL - 460V
PROFUNDIZACIÓN MINA - 4.16kV
COMPRESORA ATLAS Nº 2 - 460V
ALMIRVILCA
CODICIADA
0.10
261.50
142.40
31.63
PLANTA DE LAVADO - 480V
5.47
PLANTA DE CHANCADO
PRIMARIO - 480V
-0.04
56.14
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
MOLINO Y BOMBA - 480V
PLANTA DE CHANCADO
SECUNDARIO - 480V
294.19
519.80
-0.46
68.09
99.93
-5.12
-2.37
0.53
49.81
112.78
-273.80
Q (kVAR)
MINIMA DEMANDA
P (kW)
TRANSFORMADOR 700 kVA - 480V
TRANSFORMADOR 750 kVA - 480 V
PUNTO DE MEDICIÓN
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
PLANTA DE LAVADO
Y CHANCADO
SANTA CATALINA
MOLINOS
SUBESTACIÓN
-0.28
0.89
0.80
-0.99
0.02
0.45
0.72
0.93
-0.92
f.d.p.
165.90
396.40
160.40
79.92
127.20
45.37
59.01
301.11
159.20
132.20
115.80
6.67
63.98
62.66
53.84
118.00
-248.00
Q (kVAR)
DEMANDA MEDIA
538.10
P (kW)
0.65
0.95
0.81
0.76
0.87
0.59
0.73
0.93
-0.91
f.d.p.
230.80
600.50
166.10
90.96
203.40
63.47
64.99
308.87
547.60
183.10
263.20
122.90
13.93
90.53
76.43
59.01
124.16
-229.20
Q (kVAR)
0.79
0.98
0.82
1.00
0.99
1.00
0.75
0.94
-0.89
f.d.p.
MÁXIMA DEMANDA
P (kW)
NIVELES DE DEMANDA DE ENERGÍA EN LOS CIRCUITOS DE LAS ÁREAS DE PLANTA Y MINA (SUPERFICIE)
Cuadro Nº 3.8
Página 34 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
MINA
(SUBESTACIONES
EN SUPERFICIE)
PLANTA
AREA
ALMIRVILCA
CODICIADA
PROFUNDIZACIÓN MINA
4.16kV
COMPRESORA ATLAS Nº 2
460V
TABLERO PRINCIPAL
460V
SANTA CATALINA
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
MOLINO Y BOMBA
480V
MOLINOS
PLANTA DE CHANCADO
SECUNDARIO
480V
TRANSFORMADOR 750 kVA
480 V
PLANTA DE LAVADO
Y CHANCADO
PUNTO DE MEDICIÓN
SUBESTACIÓN
0.93
0.78
TR
0.87
RS
ST
0.81
TR
0.90
0.87
RS
ST
0.74
TR
0.93
RS
0.84
0.85
SN
ST
0.54
RN
1.63
TR
1.53
RS
1.40
0.95
TR
ST
0.86
0.95
(%)
ST
RS
Tensión
1.19
1.32
1.39
2.57
2.49
2.36
1.96
2.05
2.01
3.95
3.72
2.20
1.92
2.05
1.18
1.04
1.14
(%)
1.02
1.15
1.18
1.64
1.58
1.49
1.31
1.30
1.46
1.73
1.45
1.92
1.66
1.80
1.03
0.94
1.02
(%)
THDV MÍNIMO THDV MÁXIMO THDV PROMEDIO
NIVELES DE THD DE TENSIÓN EN LOS CIRCUITOS DE LAS ÁREAS DE PLANTA Y MINA (SUPERFICIE)
Cuadro Nº 3.9
-----
3ra(0.20 %)
7ma(0.39 %)
5ta(1.56 %)
3ra(0.24 %)
7ma(0.24 %)
5ta(1.42 %)
5ta(1.64 %)
7ma(0.36 %)
3ra(0.20 %)
3ra(0.22 %)
7ma(0.34 %)
5ta(1.88 %)
3ra(0.11 %)
7ma(0.11 %)
5ta(0.98 %)
Armónica
Predominante
Valor Promedio
(%)
Página 35 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
MINA
(SUBESTACIONES
EN SUPERFICIE)
PLANTA
AREA
ALMIRVILCA
MOROCOCHA Nº 01
PROFUNDIZACIÓN MINA
4.16kV
CIRCUITO
TOTALIZADOR - 33kV
TABLERO PRINCIPAL
460V
SANTA CATALINA
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
MOLINO Y BOMBA
480V
MOLINOS
PLANTA DE CHANCADO
SECUNDARIO
480V
TRANSFORMADOR 750 kVA
480 V
PLANTA DE LAVADO
Y CHANCADO
PUNTO DE MEDICIÓN
SUBESTACIÓN
0.27
0.27
T
0.26
R
S
0.98
T
1.11
0.96
R
S
2.42
T
3.26
R
3.20
0.34
S
S
0.78
R
2.37
T
2.79
R
2.39
12.13
T
S
13.78
12.33
(A)
S
R
Fase
THDI MÍNIMO
0.32
0.31
0.31
2.68
2.73
2.34
8.35
8.52
8.28
9.71
10.05
3.52
3.44
3.95
15.50
17.30
15.07
(A)
THDI MÁXIMO
0.30
0.28
0.28
1.73
1.86
1.53
4.97
5.53
5.86
5.83
5.85
3.00
2.96
3.42
13.70
15.22
13.48
(A)
THDI PROMEDIO
NIVELES DE THD DE CORRIENTE EN LOS CIRCUITOS DE LAS ÁREAS DE PLANTA Y MINA (SUPERFICIE)
Cuadro Nº 3.10
7ma(0.06 A)
3ra(0.08 A)
5ta(0.26 A)
3ra(0.50 A)
5ta(1.08 A)
7ma(1.24 A)
3ra(1.3 A)
7ma(1.7 A)
5ta(5.3 A)
5ta(5.61 A)
7ma(1.15 A)
3ra(0.81 A)
3ra(0.61 A)
7ma(1.32 A)
5ta(3.01 A)
3ra(1.54 A)
7ma(2.94 A)
5ta(14.36 A)
Armónica
Predominante
Valor Promedio
(A)
Página 36 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 37 de 80
Cuadro Nº 3.11
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE MUESTREO EN LOS CIRCUITOS DE LAS
AREAS DE CAMPAMENTOS, OFICINAS, PLANTA Y MINA (SUPERFICIE)
AREA
SUBESTACIÓN
PUNTO DE MEDICIÓN
DEMANDA MEDIA
MÁXIMA DEMANDA
P (kW)
Q (kVAR)
f.d.p.
P (kW)
Q (kVAR)
f.d.p.
MOLINO DE BOLAS 6x4 1/2
2300 V
113.99
123.21
0.67
120.37
128.38
0.70
MOLINO DE BOLAS 9 1/2 x 12
2300 V
365.27
-74.17
-0.98
386.90
-78.56
-0.98
HOLDING TANK
460 V
41.91
23.75
0.87
41.91
23.75
0.87
DECANTACION Y RELAVES
460
142.40
24.14
0.99
144.80
26.77
0.98
BOMBA GEHO
460 V
112.27
61.08
0.88
123.50
66.07
0.88
BOMBA DENVER
460 V
41.54
34.42
0.77
43.13
35.74
0.77
MCC AMPLIACION
460 V
61.82
43.15
0.82
61.82
43.15
0.82
BOMBA MINA 150 HP
4160 V
93.45
13.31
0.99
93.45
13.31
0.99
COMPRESORA ATLAS Nº1
460 V
229.90
41.05
0.98
229.90
41.05
0.98
COMPRESORA ATLAS Nº3
460 V
229.90
41.05
0.98
229.90
41.05
0.98
COMPRESORA IR
(INGERSOLL RAND) - 2300 V
149.65
104.46
0.85
149.65
104.46
0.85
COMPRESORA JOY 10
2300 V
151.00
7.76
0.99
153.40
10.10
0.99
CIRCUITO A RELLENO HIDRAULICO
2300 V
24.68
27.91
0.66
28.28
31.68
0.67
COMPRESORA ATLAS Nº 5
460 V
202.28
109.18
0.88
202.28
109.18
0.88
COMPRESORA ATLAS Nº 6
460V
145.66
78.62
-0.99
145.66
78.62
-0.99
INTERIOR MINA
2300 V
74.92
38.38
0.89
74.92
38.38
0.89
COMPRESORA ATLAS Nº 4
460 V
182.68
98.60
0.88
182.68
98.60
0.88
INTERIOR MINA
2300 V
86.05
41.68
0.90
86.05
41.68
0.90
SHOREY CHICO
S.E. 13 - SHOREY CHICO
440 V
64.52
36.37
0.87
88.87
42.94
0.90
PUEBLO SHOREY
S.E.PUEBLO SHOREY
220 V
43.62
24.59
0.87
60.09
29.04
0.90
OMEGA
S.E. OMEGA
220 V
26.28
14.81
0.87
36.20
17.49
0.90
CIRCULO
S.E. CIRCULO
220 V
32.47
18.30
0.87
44.72
21.61
0.90
CASINO
S.E. CASINO
220 V
32.44
18.29
0.87
44.69
21.59
0.90
COMPUTO Y
CONTABILIDAD
S.E. COMPUTO Y
CONTABILIDAD - 220 V
14.39
8.11
0.87
19.83
9.58
0.90
TALLERES
S.E. TALLERES
220 V
6.27
3.53
0.87
8.64
4.17
0.90
LABORATORIO
S.E. LABORATORIO
220 V
9.18
2.68
0.96
9.18
2.68
0.96
MOLINOS
PLANTA
SANTA CATALINA
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
ALMIRVILCA
MINA
(SUPERFICIE)
MOROCOCHA Nº 3
CAMPAMENTOS,
OFICINAS
Y OTROS
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 38 de 80
4.
ANÁLISIS GENERAL DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA UNIDAD MINERA
QUIRUVILCA
4.1
ANÁLISIS GENERAL DEL CONSUMO DE ENERGIA ELÉCTRICA
4.1.1
Consumo Total de Energía
La unidad minera Quiruvilca recibe la energía eléctrica en la SE Motil en 33 kV, siendo
actualmente la empresa suministradora Hidrandina.
En base a los datos de facturación por consumo de energía eléctrica suministrados por
el Área de Energía y Eléctricidad, se ha elaborado el Cuadro Nº 4.1 con los datos de
consumo histórico en el período de enero del 2009 a febrero del 2010.
De los resultados indicados en la Cuadro Nº 4.1 se observa que la Unidad Quiruvilca
posee una máxima demanda activa facturada de 5061 kW.
Con los datos de energía activa y reactiva consumidos, se ha calculado el factor de
potencia promedio de la Unidad Minera Quiruvilca en punto de suministro para los 14
últimos meses, teniendo el valor de 92.2%.
Así mismo, se tiene que en horas punta (HP), periodo en el cual se factura la máxima
demanda de la Unidad Quiruvilca, el factor de carga de la mina de los últimos 14 meses
es en promedio de 64.6%.
En el Diagrama No 4.1 se indica la distribución de máxima demanda (MD) en horas
punta y demanda media (DM) en horas punta y fuera de punta desde enero del 2009
hasta febrero del 2010.
4.1.2
Costos de la energía eléctrica
En la Cuadro Nº 4.2, se indica un resumen de los consumos promedios facturados de
energía eléctrica para la Unidad Minera Quiruvilca, en el último año, en donde se
indican los costos unitarios y los costos totales mensuales. El costo promedio del
consumo energía es de US $ 166 420 mensuales.
La demanda activa factura corresponde a la máxima demanda activa registrada en el
periodo de horas punta (HP), entre las 18:00 hrs y las 23:00 hrs. El cargo por máxima
demanda es de US $ 52 248 mensuales y representa el 31.4% del costo total.
El cargo por consumo total de energía activa de US $ 110 111 mensuales y representa
el 66.2% de costo total.
La energía reactiva es facturada a partir del exceso del 30% del consumo de la energía
activa. La energía reactiva tiene un costo promedio de US $ 4 061 mensuales y
representa el 2.4% del costo total por consumo de energía.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
468,443
PROM 1 - 2010
2,127,539
2,093,211
29,373,611
2,595,981
2,570,814
36,041,727
1,158,203
1,070,505
15,162,463
1,149,518
379,409
299,261
4,349,945
377,969
380,848
352,203
91.3%
92.3%
92.2%
91.3%
91.4%
91.8%
5,061
4,860
4,987
5,134
4,983
4,894
4,745
4,892
4,764
4,721
4,816
4,899
4,959
4,762
4,877
5,010
MD HP
(kW)
Energía Activa Hora Punta
Energía Activa Fuera de Punta
Energía Activa Total
Energía Reactiva Consumida
Energía Reactiva Facturada
Máxima Demanda Hora de Punta
Demanda Media Hora de Punta
Demanda Media Fuera de Punta
Relación entre la Demanda Media y la Máxima Demanda
477,603
PROM 1 - 2009
2,571,829
1,166,888
1,156,587
91.3%
91.8%
91.1%
91.3%
91.4%
92.0%
93.2%
93.8%
93.7%
93.0%
93.2%
Factor de
Potencia
Promedio
LEYENDA:
- EA HP
- EA FP
- EA TOT
- ER
- ER Fact
- MD HP
- DM HP
- DM FP
- Factor de Carga
6,668,116
TOTAL
2,106,297
2,620,133
2,681,281
376,076
347,181
393,197
374,616
368,535
314,637
232,681
174,508
188,912
228,354
240,228
ER Fact
(kVArh)
CONSIDERA LOS ULTIMOS 14 MESES
CONSIDERA EL AÑO 2009
CONSIDERA EL AÑO 2010
465,532
Febrero 2010
2,148,780
2,221,647
1,137,286
1,136,375
1,162,659
1,135,842
1,138,761
1,062,032
1,014,610
931,517
971,341
959,552
1,039,497
ER
(kVArh)
NOTAS:
PROM - TOT
PROM 1 - 2005
PROM 1 - 2006
471,353
Enero 2010
2,537,366
2,630,646
2,564,872
2,537,421
2,567,419
2,491,316
2,606,429
2,523,363
2,608,097
2,437,326
2,664,229
EA TOT
(kWh)
DATOS HISTÓRICOS DE FACTURACIÓN PROPORCIONADO POR PANAMERICAN SILVER - UNIDAD QUIRUVILCA
459,634
Diciembre 2009
2,063,739
2,125,117
2,069,341
2,077,327
2,100,048
2,032,688
2,130,342
2,054,341
2,114,025
1,974,800
2,155,119
EA FP
(kWh)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Adicional en FP
(kW)
PANAMERICAN SILVER - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
FUENTE:
505,529
495,531
Setiembre 2009
473,627
460,094
Agosto 2009
Noviembre 2009
467,371
Julio 2009
Octubre 2009
476,087
458,628
Junio 2009
Abril 2009
Mayo 2009
494,072
469,022
Marzo 2009
509,110
462,526
Febrero 2009
EA HP
(kWh)
Enero 2009
MESES
CUADRO Nº 4.1
CONSUMOS DE DEMANDA Y ENERGÍA ELÉCTRICA
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Exceso en HP
(kW)
3,183
3,142
3,325
3,041
2,965
3,158
3,261
3,304
2,968
3,015
3,058
3,072
3,127
3,188
3,304
3,285
DM HP
(kW)
3,804
3,623
3,959
3,648
3,772
3,621
3,608
3,630
3,527
3,565
3,566
3,617
3,604
3,589
3,712
3,659
DM FP
(kW)
62.9%
64.6%
64.4%
66.7%
59.2%
59.5%
64.5%
68.7%
67.5%
62.3%
63.9%
63.5%
62.7%
63.1%
66.9%
67.7%
65.6%
Factor de Carga
HP
Página 39 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
JUN 09
MAY 09
ABR 09
MAR 09
FEB 09
ENE 09
DEMANDA (kW)
LEYENDA:
(1) MD HP: Máxima Demanda Hora de Punta
(2) DM HP: Demanda Media Hora de Punta
(3) DM FP: Demanda Media Fuera de Punta
DATOS HISTÓRICOS DE FACTURACIÓN PROPORCIONADO POR PANAMERICAN SILVER S.A.C. - UNIDAD QUIRUVILCA
MD HP
Meses
DM HP
DM FP
ENERO 2009 / FEBRERO 2010
JUL 09
FUENTE:
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
PANAMERICAN SILVER - UNIDAD QUIRUVILCA
DIAGRAMA DE DEMANDA Y ENERGIA ELECTRICA
Diagrama Nº 4.1
Página 40 de 80
FEB 10
ENE 10
DIC 09
NOV 09
OCT 09
SET 09
AGO 09
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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Cuadro Nº 4.2
COSTOS DE LA ENERGIA
Referido al Ultimo Año
CONSUMOS PROMEDIOS MENSUALES
C
O
N
S
U
M
O
POTENCIA
ENERGIA ACTIVA
(kW)
(kWh)
Consumo
Facturad
Consumo
ENERGIA REACTIVA
(kVArh)
Facturad
HP
5,061
5,061
HP
477,603
477,603
Δ1
-
-
FP
2,093,211
2,093,211
Consumo
Facturad
1,070,505
299,261
Δ1 = MDHP-MDFP
COSTOS UNITARIOS
PEAJE
CONCEPTO
POTENCIA
US $/kW
TARIFA
N S/./kW
Peaje por interc al SPT
----
HP
Cargo por GRP Camisea
---
FP
Cargos por trasn secu.
---
ENERGIA ACTIVA
US $/kW
29.29
10.32
----
N S/./kWh
HP
0.1444
5.0896
FP
0.1163
4.0991
----
TIPO DE CAMBIO ( NS/./ US$.):
NOTA:
ENERGIA REACTIVA
ct.$/kWh
TOTAL POR kWh
N S/./kVarh
ct.$/kVarh
N S/./kWh
0.0385
1.3571
0.1837
ct.$/kWh
6.4734
2.837
Precios no incluyen IGV
COSTOS PROMEDIOS MENSUALES
PEAJE
POTENCIA
US $
N S/.
N S/.
ENERGIA REACTIVA
US $
Peaje por interc al SPT
---
HP
148,227
52,248
HP
68,962
24,308
Cargo por GRP Camisea
---
FP
----
----
FP
243,423
85,803
Cargos por trasn secu.
--148,227
52,248
312,385
110,111
TOTAL
-
RELACION
0.0%
NOTA:
ENERGIA ACTIVA
US $
31.4%
N S/.
US $
11,522
4,061
11,522
4,061
66.2%
TOTAL Mensual
N S/.
US $
472,134
166,420
2.4%
100%
Precios no incluyen IGV
COSTOS TOTALES ANUALES
PEAJE
N S/.
POTENCIA
US $
TARIFA
-
HP
FP
TOTAL
-
RELACION
NOTA:
-
ENERGIA ACTIVA
N S/.
US $
1,778,727
626,975
---
--1,778,727
0.0%
ENERGIA REACTIVA
N S/.
US $
N S/.
HP
827,542
291,696
138,258
48,734
FP
2,921,076
1,029,636
3,748,618
1,321,332
138,258
48,734
626,975
31.4%
66.2%
US $
2.4%
TOTAL Anual
N S/.
US $
5,665,604
1,997,040
100%
Precios no incluyen IGV
COMPONENTES DEL COSTO TOTAL
ENERGIA REACTIVA
48.734
2,44%
POTENCIA
626.975
31%
ENERGIA ACTIVA
1.321.332
66%
POTENCIA
ENERGIA ACTIVA
ENERGIA REACTIVA
FUENTE: Datos proporcionados por el área de Energía y Eléctricidad de la Unidad Minera Quiruvilca
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4.1.3
Demanda de Potencia Eléctrica en los Principales Alimentadores
Las cargas de la Unidad Minera Quiruvilca han sido agrupadas en tres áreas
principales:
1. Área de Planta: SE Molino, SE Chancado y Lavado, SE Neutralización, SE Santa
Catalina.
2. Área de Mina (SE’s en superficie): SE Almirvilca, SE Morococha, SE Codiciada.
3. Área de Campamentos, Oficinas y Talleres: Pueblo Shorey, SE Omega, SE Circulo,
SE Casino, SE Laboratorio, SE Talleres.
En el caso de las áreas de Planta y Mina se hicieron mediciones con registro en los
circuitos principales con carga variable y mediciones puntuales de demanda y/o
corriente en cargas de comportamiento estable.
Para el área de Campamentos, Oficinas y Talleres se realizo un registro en el circuito
alimentador principal y se distribuyo la demanda en forma proporcional de acuerdo a los
niveles de corriente “pinzados” en cada subestación.
De los resultados de las mediciones efectuadas en cada una de las principales
subestaciones del sistema eléctrico, se ha efectuado el Cuadro Nº 4.3 donde se indica
la demanda de las principales cargas registradas, agrupadas dentro las principales
áreas.
De los resultados indicados en el Cuadro Nº 4.3, se tienen los siguientes principales
resultados:
Demanda de Potencia Activa:
•
•
•
•
La potencia activa máxima simultánea de la Unidad Quiruvilca es de 5 056 kW.
El Área de Planta tiene una potencia activa máxima de 2 325 kW, que representa el
45.6% de la demanda máxima de la Unidad Quiruvilca. La subestación de planta
con mayor demanda es la SE Molino, que tiene una máxima demanda de 1 363 kW.
El Área de Mina tiene una potencia activa máxima de 2 465 kW, que representa el
48.3% de la demanda máxima de la Unidad Quiruvilca. La subestación de planta
con mayor demanda es la SE Almirvilca, que tiene una máxima demanda de 1 485
kW.
El Área de Oficinas, Talleres y Otros tiene una máxima demanda de 312 kW y
representa el 6.1% de la demanda máxima de la Unidad Quiruvilca.
Demanda de Potencia Reactiva:
•
•
La potencia reactiva máxima simultánea de la Unidad Quiruvilca es de 3 305 kVAr.
El Área de Planta tiene una potencia reactiva máxima de 926 kVAr. La subestación
de planta con mayor demanda es la SE Molino, que tiene una máxima demanda de
391 kVAr.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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•
•
El Área de Mina tiene una potencia activa máxima de 888 kVAr. La subestación de
planta con mayor demanda es la SE Almirvilca, que tiene una máxima demanda de
504 kVAr.
El Área de Oficinas, Talleres y Otros tiene una máxima demanda de 149 kVAr.
Factor de Potencia:
•
•
•
•
El Factor de Potencia promedio medido de la Unidad Quiruvilca es de 90.8%.
Las cargas de Área de Planta tienen un factor de potencia promedio de 92.5%
Las cargas del Área de Mina tienen un factor de potencia promedio de 94.9%.
Las cargas del Área de Oficinas, Talleres y otros tienen un factor de potencia
promedio de 90%.
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Cuadro Nº 4.3
DISTRIBUCIÓN DE DEMANDA DE POTENCIA POR SUBESTACIÓNES ELÉCTRICAS
AREA / ALIMENTADOR / SUBESTACIÓN
Tensión
POTENCIA ACTIVA (kW)
POTENCIA REACTIVA (kVAr)
FACTOR DE POTENCIA
kV
PRO
MAX
PRO
MAX
PRO
MAX
TOTAL NO SIMULTANEO
33
4588.4
5103.6
1738.9
1964.2
0.935
0.933
TOTAL SIMULTANEO
33
4362.0
5056.0
2102.0
3305.0
0.908
0.931
CIRCUITO F6
2.3
1161.7
1210.6
561.7
574.1
0.90
0.90
CIRCUITO F8
2.3
91.2
98.9
22.0
23.5
0.97
0.97
CIRCUITO F9
2.3
573.5
780.8
-52.6
41.6
1.00
1.00
CIRCUITO F10
2.3
303.0
400.0
146.4
181.0
0.90
0.93
2129.4
2490.2
677.5
820.2
0.95
0.95
2148.4
2325.9
880.8
926.3
0.925
0.929
COMPENSACION REACTIVA
OBSERVACION
TIPO
kVAr
FIJA
600
Medición con el alimentador compensado
A.- SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN PRINCIPALES
S.E. SHOREY
S.E. CASA DE FUERZA
TOTAL NO SIMULTANEO
B.- SUBESTACIONES DEL AREA DE PLANTA
S.E. MOLINO
MOLINO DE BOLAS 6x4 1/2
2.3
114.0
120.4
123.2
128.4
0.67
0.70
MOLINO DE BOLAS 9 1/2 x 12
2.3
365.3
386.9
-74.2
-78.6
-0.98
-0.98
TRANSFORMADOR 750 kVA
0.46
538.1
547.6
248.0
229.2
0.91
0.89
AUTOMATICA
200
La medicion es con la carga compensada
TRANSFORMADOR 700 kVA
0.46
301.1
308.9
118.0
112.8
0.93
0.93
AUTOMATICA
200
La medicion es con la carga compensada
HOLDING TANK
0.46
41.9
41.9
23.8
23.8
0.87
0.87
1318.5
1363.7
415.0
391.8
0.95
0.96
FIJO
100
La medicion es con la carga compensada
TOTAL NO SIMULTANEO
S.E. SANTA CATALINA
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN-MOLINO Y BOMBA
0.46
59.0
65.0
53.8
59.0
0.73
0.75
DECANTACION Y RELAVES
0.46
142.4
144.8
24.1
26.8
0.99
0.98
BOMBA GEHO
0.46
112.3
123.5
61.1
66.1
0.88
0.88
BOMBA DENVER
0.46
41.5
43.1
34.4
35.7
0.77
0.77
355.2
376.4
173.5
187.6
0.90
0.90
TOTAL NO SIMULTANEO
S.E. Nº 7-PLANTA DE LAVADO Y CHANCADO
PLANTA DE LAVADO
79.9
91.0
6.7
13.9
0.76
1.00
PLANTA DE CHANCADO
127.2
203.4
64.0
90.5
0.87
0.99
ZONA DE CHANCADO
45.4
63.5
62.7
76.4
0.59
1.00
TOTAL NO SIMULTANEO
252.5
357.8
133.3
180.9
2.22
2.99
222.2
227.9
159.0
166.1
0.81
0.81
MCC PRINCIPAL
0.46
160.4
166.1
115.8
122.9
0.81
0.82
MCC AMPLIACION
0.46
61.8
61.8
43.2
43.2
0.82
0.82
2210.9
2465.5
731.4
888.7
0.949
0.941
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
C.- SUBESTACIONES DEL ÁREA DE MINA (EN SUPERFICIE)
SE ALMIRVILCA
PROFUNDIZACIÓN MINA
4.16
396.4
600.5
132.2
263.2
0.95
0.98
FIJA DISTRIB.
225
Medición con carga compensada en SE's dentro de Mina
BOMBA MINA 150 HP
4.16
93.4
93.4
13.3
13.3
0.99
0.99
FIJA
45
La medición es con la carga compensada
0.46
229.9
229.9
41.1
41.1
0.98
0.98
FIJA
100
La medición es con la carga compensada
COMPRESORA ATLAS Nº3
0.46
229.9
229.9
41.1
41.1
0.98
0.98
FIJA
100
La medición es con la carga compensada
COMPRESORA IR (INGERSOLL RAND)
2.3
149.6
149.6
0.85
2.3
151.0
153.4
104.5
10.1
0.85
COMPRESORA JOY 10
104.5
7.8
0.99
0.99
CIRCUITO A RELLENO HIDRAULICO
2.3
COMPRESORA ATLAS Nº1
TOTAL NO SIMULTANEO
24.7
28.3
27.9
31.7
0.66
0.67
1275.0
1485.1
367.7
504.8
0.96
0.95
Medición puntual en la salida de la SE Almirvilca
TOTAL AREA MOROCOCHA SIMULTANEO
33
433.5
478.0
197.3
217.5
0.91
0.91
TOTAL AREA MOROCOCHA NO SIMULTANEO
33
486.1
488.2
247.5
248.6
0.89
0.89
COMPRESORA ATLAS Nº 5
0.46
202.3
202.3
109.2
109.2
0.88
0.88
FIJA
100
La medición es con la carga sin compensar
COMPRESORA ATLAS Nº 6
0.46
145.7
145.7
78.6
78.6
-0.99
-0.99
FIJA
100
La medición es con la carga compensada
INTERIOR MINA
2.3
74.9
74.9
38.4
38.4
0.89
0.89
63.2
65.3
21.3
22.4
0.95
0.95
S.E. MOROCOCHA Nº 3
CENTRO DE CONTROL FUERZA MOROCOCHA
S.E. CODICIADA
COMPRESORA ATLAS Nº 2
0.46
233.7
182.7
26.1
0.99
0.99
FIJA
100
La medición es con la carga compensada
0.46
233.7
182.7
26.1
COMPRESORA ATLAS Nº 4
98.6
98.6
0.88
0.88
FIJA
100
Compensación fuera de servicio en medicion
2.3
86.0
86.0
41.7
41.7
0.90
0.90
502.4
502.4
166.4
166.4
0.95
0.95
229.2
312.2
126.7
149.1
0.875
0.902
INTERIOR MINA
TOTAL SE CODICIADA NO SIMULTANEO
D.- SUBESTACIONES DE CAMPAMENTOS, OFICINAS Y OTROS
SE 13 - SHOREY CHICO
0.44
64.5
88.9
36.4
42.9
0.87
0.90
PUEBLO SHOREY
0.22
60.1
29.0
17.5
0.90
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
0.22
24.6
14.8
0.87
SE OMEGA
43.6
26.3
0.87
0.90
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
SE CIRCULO
0.22
21.6
21.6
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
44.7
18.3
18.3
0.90
0.22
32.5
32.4
0.87
SE CASINO
0.87
0.90
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
14.4
19.8
8.1
9.6
0.87
0.90
36.2
44.7
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
SE COMPUTO Y CONTABILIDAD
0.22
SE TALLERES
0.22
6.3
8.6
3.5
4.2
0.87
0.90
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
SE LABORATORIO
0.22
9.2
9.2
2.7
2.7
0.96
0.96
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
Demanda en funcion a pinzado de corrientes
Nota: Distribución basada en mediciones de campo de demanda y corriente eléctrica realizadas las principales cargas y
subestaciones en marzo del 2010.
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4.2
ANÁLISIS GENERAL DE LA CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Con la información obtenida de los registros de armónicas, y cuyos principales resultados
se indican en el Capítulo 3, se ha procedido a desarrollar un análisis comparativo de los
niveles existentes con respecto a lo que las normas indican. Se debe señalar que esta
comparación es solo referencial entre los valores obtenidos en las mediciones y lo
establecido por las normas.
4.2.1
Límites de Calidad de Energía Eléctrica
NORMA TÉCNICA DE CALIDAD DE LOS SERVICIOS ELÉCTRICOS PERÚ
Los niveles de calidad de energía eléctrica, se hallan normados en la legislación vigente
por la Norma Técnica de Calidad de Servicios Eléctricos (NTCSE) promulgada por el
Ministerio de Energía y Minas.
La NTCSE establece niveles mínimos de calidad de energía eléctrica, que las empresas
eléctricas se encuentran obligadas a suministrar a sus clientes dentro del marco tarifario
existente.
Además, establece que las empresas de electricidad, adviertan a sus clientes la
existencia de estas perturbaciones para que rectifiquen o atenúen los disturbios que
ocasionan en el sistema eléctrico y que dentro de un plazo no menor de seis meses
estos sean controlados y si no lograse esta corrección las empresas de electricidad
están con el derecho de cortarles el suministro de energía eléctrica.
En la Cuadro Nº 4.4, se muestran los límites de calidad de energía del producto existentes
para la Norma Técnica de Calidad de Servicios Eléctricos (NTCSE).
Cuadro Nº 4.4
Limites de Calidad de Energía Eléctrica del Producto
PARAMETROS
Según NTCSE
ELECTRICOS
Vigente al 04/99
Estándar
TENSION
Tolerancia
+/- 5%
Tiempo acumulado fuera de rango menor o igual al 5%
período medición
Menor a 60kV: 8%
TENSION Estándar
ARMONICA
Tiempo acumulado fuera de rango menor o igual al 5%
Tolerancia
THD
período medición
Notas para la NTCSE: En tensión y armónicas: medición es 1 semana, y tiempo
acumulado tolerable es menor de 8.6 h
ESTANDAR IEEE-519 - 1992
El estándar IEEE-519 “Recommended Practice For Harmonic Control In Power
Systems” recomienda límites de armónicos de tensión para las empresas distribuidoras
en el punto de suministro así como límites para corrientes armónicas en el circuito
principal de los clientes.
En el Cuadro Nº 4.5 y Nº 4.6 se muestran los límites recomendados por la IEEE-519
para el nivel de tensión de 33 kV.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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Cuadro Nº 4.5
Limite de Armónicas de Tensión IEEE-519
Tensión de
Servicio
33 kV
Limite IEEE
THD V
5
Vi
3.0
Cuadro Nº 4.6
Limite de Armónicas de Tensión IEEE-519
MÁXIMAS DE CORRIENTES ARMÓNICAS IMPARES (%)
h < 11
Limite
4.2.2
4
11 < h < 17 17 < h < 23 23 < h < 35
2
1.5
0.6
35 < h
TDD
0.3
5
Análisis de la Calidad del Producto
Con los resultados de las mediciones, detallados en el Capítulo 3, se verificará si las
mediciones de calidad de energía en el punto de entrada de energía eléctrica en la SE
Shorey 33 kV, cumplen con los rangos permisibles exigidos por la NTCSE y el
estándar IEEE-519. En los Cuadros Nº 4.7 y Nº 4.8 se muestran los datos y su
respectiva comparación con las normas IEEE 519 y NTSCE.
• Variación de tensión RMS: Las variaciones de Vrms no superan el valor máximo de
32.64 kV (-1.1%) y el valor mínimo de 30.99 kV (-6.0%), calculados con respecto a
su tensión nominal (33.0 kV). Los periodos de tiempo con tensiones fuera del rango
permisible de variación de tensión de la NTCSE (+/- 5.0 %) han sucedido en las
horas de máxima demanda de la unidad (06:00 hrs a 11:00 hrs y de 18:00 hrs a
23:00 hrs). Fuera de este rango los límites están dentro del +/-5%.
• Distorsión armónica de tensión: Para las condiciones normales de operación, la
barra principal del sistema eléctrico de Quiruvilca – Shorey 33 kV posee valores que
no superan el valor máximo de 2.59% de distorsión armónica total (THD) de
tensión.
Los valores registrados se encuentran por debajo de los límites establecidos por la
NTCSE y la IEEE-519.
• Armónicas individuales de tensión: Para las condiciones normales de operación, la
barra principal del sistema eléctrico de Quiruvilca – Shorey 33 kV tiene como
armónica predominantes a la 5ta armónica (2.55%), 7ma armónica (0.52%) y la 3ra
armónica (0.38%).
Sin embargo todas las armónicas individuales se encuentran por debajo de los
límites establecidos por la NTCSE y la IEEE-519.
• Distorsión armónica de tensión: Para las condiciones normales de operación, el
TDD de corriente en el circuito principal de Shorey 33 kV se encuentra dentro de los
límites establecidos por la IEEE-519
• Armónicas individuales de corriente: Para las condiciones normales de operación, el
circuito principal de Shorey 33 kV tiene como armónica predominantes a la 5ta
armónica (1.86%), 3ra armónica (0.45%) y la 7ma armónica (0.73%).
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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CUADRO Nº 4.7
LIMITES DE TENSIONES ARMONICAS (%)
NORMA TÉCNICA DE CALIDAD DE LOS SERVICIOS ELÉCTRICOS
CIRCUITO PRINCIPAL SHOREY 33 kV
ORDEN (n) DE LA
ARMÓNICA DE
TENSIÓN Y THD
LIMITES (%)
(Referido a la nominal)
33 kV
REGISTRADO MÁXIMO (%)
(Referido al valor nominal)
SE SHOREY
BARRA 33 kV
H02
2.00
0.145
H03
5.00
0.371
H04
1.00
0.118
H05
6.00
2.503
H06
0.50
0.047
H07
5.00
0.509
H08
0.20
0.034
H09
1.50
0.057
H10
0.20
0.034
H11
3.50
0.178
H12
0.20
0.029
H13
3.00
0.065
H14
0.20
0.013
H15
0.30
0.051
H16
0.20
0.020
H17
2.00
0.176
H18
0.20
0.015
H19
1.50
0.093
H20
0.20
0.019
H21
0.20
0.035
H22
0.20
0.013
H23
1.50
0.044
H24
0.20
0.012
H25
1.50
0.056
H26
0.20
0.013
H27
0.20
0.033
H28
0.20
0.012
H29
0.63
0.042
H30
0.20
0.011
H31
0.60
0.065
H32
0.20
0.012
H33
0.20
0.020
H34
0.20
0.009
H35
0.56
0.028
H36
0.20
0.008
H37
0.54
0.025
H38
0.20
0.007
H39
0.20
0.013
H40
0.20
0.007
THD (máximo)
8
2.545
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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CUADRO Nº 4.8
LIMITES DE TENSIONES ARMONICAS (%)
STANDARD IEEE-519
CIRCUITO PRINCIPAL SHOREY 33 kV
SET
SHOREY
CIRCUITO
kV
Principal
33
Limite IEEE
THD V
Vi
5
THD V Max. Medido
%
3.0
Vi Max. Medido
Nº
%
2.598
5
2.555
NOTA:
THD V: Distorsión Total Armónica de Tensión
Vi : Armonicos individuales de tensión
CUADRO Nº 4.9
LIMITES DE CORRIENTES ARMONICAS IMPARES(%)
STANDARD IEEE-519
CIRCUITO PRINCIPAL SHOREY 33 kV
SUMINISTRO
h < 11
MÁXIMAS DE CORRIENTES ARMÓNICAS IMPARES (%)
11 ≤ h < 17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h < 35
35 ≤ h
TDD
SHOREY
Limite
4
2
1.5
0.6
0.3
5
Subestacion
Nº Armonico
Valor Maximo
11
0.17
17
0.17
23
0.05
41
0.01
‐‐‐
33kV
5
1.87
2.01
CUADRO Nº 4.10
LIMITES DE TENSIONES ARMONICAS PARES(%)
STANDARD IEEE-519
CIRCUITO PRINCIPAL SHOREY 33 kV
SUMINISTRO
h < 11
MÁXIMAS DE CORRIENTES ARMÓNICAS PARES (%)
11 ≤ h < 17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h < 35
35 ≤ h
TDD
SHOREY
Limite
1
0.500
0.375
0.150
0.075
5
Subestacion
Nº Armonico
Valor Maximo
12
0.052
20
0.019
26
0.008
38
0.005
‐‐‐
33 kV
2
0.446
2.01
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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4.2.3
Calidad de Energía en Principales Puntos del Sistema Eléctrico
En base a los registros de Calidad Energía en las diversas subestaciones del sistema
eléctrico de la Unidad Quiruvilca se ha elaborado el Cuadro Nº 4.11, en el cual se
muestra en resumen los valores de armónicas de tensión registradas. Se puede apreciar
que los niveles de Distorsión Armónica Total (THD) y las Armónicas Individuales se
encuentran dentro de lo recomendado por la Norma técnica de Calidad de Servicios
Eléctricos y el estándar IEEE-519.
Cuadro Nº 4.11
NIVELES DE DISTROSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN EN
PRINCIPALES SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN
(%)
(%)
(%)
Armónica
Predominante
Valor Promedio
(%)
RS
0.95
1.14
1.02
5ta(0.98 %)
ST
0.86
1.04
0.94
7ma(0.11 %)
TR
0.95
1.18
1.03
3ra(0.11 %)
RS
1.53
2.05
1.80
5ta(1.88 %)
ST
1.40
1.92
1.66
7ma(0.34 %)
TR
1.63
2.20
1.92
3ra(0.22 %)
RN
0.54
3.72
1.45
SN
0.85
3.95
1.73
5ta(1.64 %)
7ma(0.36 %)
3ra(0.20 %)
RS
0.93
2.01
1.46
5ta(1.42 %)
THDV MÍNIMO THDV MÁXIMO THDV PROMEDIO
AREA
SUBESTACIÓN
MOLINOS
PUNTO DE MEDICIÓN
TRANSFORMADOR 750 kVA
480 V
SANTA CATALINA
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
MOLINO Y BOMBA
480V
PLANTA DE LAVADO
Y CHANCADO
PLANTA DE CHANCADO
SECUNDARIO
480V
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
TABLERO PRINCIPAL
460V
PLANTA
ALMIRVILCA
PROFUNDIZACIÓN MINA
4.16kV
MINA
(SUBESTACIONES
EN SUPERFICIE)
CODICIADA
COMPRESORA ATLAS Nº 2
460V
Tensión
ST
0.84
2.05
1.30
7ma(0.24 %)
TR
0.74
1.96
1.31
3ra(0.24 %)
RS
0.87
2.36
1.49
5ta(1.56 %)
ST
0.90
2.49
1.58
7ma(0.39 %)
TR
0.81
2.57
1.64
3ra(0.20 %)
RS
0.87
1.39
1.18
ST
0.93
1.32
1.15
TR
0.78
1.19
1.02
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
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5.
ANÁLISIS DEL SISTEMA ELÉCTRICO
5.1
CRITERIOS CONSIDERADOS
El presente capitulo tiene por objetivo presentar el estado de operación de los
principales componentes del sistema eléctrico actual de la Unidad Minera Quiruvilca.
Para el análisis se tendrá presente los siguientes criterios de evaluación:
5.2
•
Verificación de los niveles de tensión en las barras del sistema eléctrico en media
tensión y las barras principales de BT de las subestaciones.
•
Verificación de los factores de utilización de los principales componentes de la red,
tales como los principales transformadores de potencia y electroductos.
PARÁMETROS ELÉCTRICOS
Para el desarrollo de los análisis del sistema eléctrico existente, se han utilizado la
siguiente información:
a. Diagrama Unifilar del Sistema Eléctrico – 2009, suministrado por el Área de
Energía y Electricidad de la Unidad Minera Quiruvilca, donde se muestran la
topología de las redes de distribución en MT.
b. Datos de carga en función a los registros efectuados en las subestaciones de
distribución en MT y los circuitos principales en BT.
c. Levantamiento de información de los principales componentes del sistema
eléctrico (transformadores de potencia, bancos de compensación reactiva,
motores, tipos de estructura de soporte de las redes de MT).
d. Datos de longitudes de las líneas, tipos y secciones de cable y actualización de la
topología de la red suministrados por el Área de Energía y Electricidad, sección
Mantenimiento de Líneas de Transmisión.
Se verifico la consistencia de la información, se genero la base de datos de los
componentes del sistema y luego se modelo el sistema eléctrico a través del programa
de análisis para redes eléctricas PSAF (Power System Analysis Framework) de CYME
Internacional Inc. Los parámetros eléctricos del sistema eléctrico se muestran en el
Anexo III.
5.3
EVALUACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO ACTUAL
Las simulaciones de flujo de carga para las condiciones normales de operación del
sistema eléctrico actual de la Unidad Minera Quiruvilca, se realizaron para las
condiciones de máxima demanda y demanda base.
5.3.1
Análisis en condición de Máxima Demanda
Para esta condición se trabajó con los datos de demanda que se presentaron en cada
una de las subestaciones de distribución y principales cargas de la Unidad Minera
Quiruvilca, las cuales fueron registradas en las mediciones de campo.
Así mismo se ha empleado para la selección de cargas conectadas en la condición de
máxima demanda, el diagrama de carga diario registrado de la Unidad Minera
Quiruvilca y los horarios de operación de las principales cargas del área de mina y
planta que han sido proporcionados por el área de Energía y Electricidad y que se
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
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muestra en el Diagrama Nº 5.1, para identificar el periodo del día de máxima demanda
de la Unidad Minera Quiruvilca, los cuales están comprendidos entre 10:00 y 12:00 hrs
y entre las 21:00 y 23:00 hrs.
Los principales resultados que se obtienen del análisis de flujo de carga, para las
condiciones normales de operación del sistema de distribución se muestran en los
Cuadros Nº 5.1 hasta el Nº 5.4., donde se observan los siguientes resultados:
a.
La demanda de la Unidad Quiruvilca en la SE Motil es 5 102.8 kW y 2 343.8 kVAr,
con un factor de potencia de 90.9%, siendo las pérdidas totales del sistema de
220.25 kW y 479.28 kVAr (no incluyen las perdidas transversales de los
transformadores)
b.
En el sistema los elementos que presentan mayores pérdidas son los
electroductos que tiene un 82.5% del total de pérdidas (181.8 kW).
c.
En cuanto a la capacidad de carga de los electroductos, para las condiciones de
máxima demanda, los resultados se muestran en el Cuadro N° 5.4.
De los resultados, se observa que todos los electroductos se encuentran
trabajando por debajo del 50 % de su capacidad admisible.
d.
Los transformadores de distribución tienen un factor de utilización menor a 100%,
es decir, estos se encuentran operando dentro de sus capacidades nominales. En
el Cuadro Nº 5.3 se muestran los niveles de carga y los factores de utilización de
los transformadores de distribución.
e.
Los niveles de caída de tensión, en la red de media tensión de 33 kV, se
encuentra dentro de un rango de +1.52% y -2.61% alrededor del valor nominal.
Cumple con lo recomendado por NTCSE.
En la red de media tensión de 2.3 kV, la caída de tensión en el alimentador F9 se
encuentra dentro del rango del +/-5% desde la SE Casa de Fuerza hasta la SE
Chancado. Las subestaciones más alejadas (SE Santa Catalina, Almirvilca 2.3 kV,
SE relleno Hidráulico) tiene caídas tensión entre -6% y -13% en la red de 2.3 kV.
f.
En cuanto a los niveles de tensión en baja tensión, se aprecia que los rangos de
caída de tensión entre -0.0 y -6.25% de los valores nominales respectivos, lo cual
se considera aceptable sabiendo que en estos circuitos las cargas predominante
son motores, los cuales tienen un rango aceptable de tensión de +/- 10%.
g.
Se debe hacer notar que a nivel de utilización en BT y MT, las tensiones pueden
alcanzar mejores niveles empleando adecuadamente los tap’s fijos de regulación
de tensión de los transformadores.
En el Plano Nº B-123-01-002, se muestra los principales resultados indicados en
estos acápites.
5.3.2
Análisis en condición de Demanda Base
Para la condición de demanda media se trabajó con los datos de demanda de cada una
de las subestaciones de distribución y principales cargas de la Unidad Minera
Quiruvilca.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
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Página 52 de 80
Así mismo se ha empleado para la selección de cargas conectadas en la condición de
demanda media, el diagrama de carga diario registrado de la Unidad Minera Quiruvilca
y los horarios de operación de las principales cargas del área de mina y planta que han
sido proporcionados por el área de Energía y Electricidad, para identificar el periodo del
día en el cual la Unidad Minera Quiruvilca presenta su nivel de demanda promedio, los
cuales están comprendidos entre 03:00 y 04:00 hrs y entre las 15:00 y 16:00 hrs. Este
horario está caracterizado por la baja de carga por uso de menor cantidad de
compresores para el área de mina.
Los principales resultados que se obtienen del análisis de flujo de carga, para las
condiciones normales de operación del sistema de distribución se muestran en los
Cuadros Nº 5.1 hasta el Nº 5.4., donde se observan los siguientes resultados:
a.
La demanda de la Unidad Quiruvilca en la SE Motil es 4 241.28 kW y 1798.23
kVAr, con un factor de potencia de 93.3%, siendo las pérdidas totales del sistema
de 159.24 kW y 324.66 kVAr (no incluyen las perdidas transversales de los
transformadores)
b.
En el sistema los elementos que presentan mayores pérdidas son los
electroductos que tiene un 78% del total de pérdidas (124.3 kW).
c.
En cuanto a la capacidad de carga de los electroductos, para las condiciones de
demanda base, los resultados se muestran en el Cuadro N° 5.4. De los
resultados, se observa que los electroductos se encuentran por debajo del 50 %
de su capacidad admisible.
d.
Los transformadores de distribución tienen un factor de utilización menor a 100%,
es decir, estos se encuentran operando dentro de sus capacidades nominales. En
el Cuadro Nº 5.3 se muestran los niveles de carga y los factores de utilización de
los transformadores de distribución.
e.
Los niveles de caída de tensión, en la red de media tensión de 33 kV, se
encuentra dentro de un rango de +0.02% y -1.58% alrededor del valor nominal.
Cumple con lo recomendado por la NTCSE.
f.
En la red de media tensión de 2.3 kV, la caída de tensión en el alimentador F9 se
encuentra dentro del rango del +/-5% desde la SE Casa de Fuerza hasta la SE
Chancado y SE Línea Troley. Las subestaciones más alejadas (SE Santa Catalina,
Almirvilca 2.3 kV, SE relleno Hidráulico) tiene caídas tensión entre -6% y -7.8% en
la red de 2.3 kV.
g.
En cuanto a los niveles de tensión en baja tensión, se aprecia que los rangos de
caída de tensión están entre 0.0 y -4.17% de los valores nominales respectivos, lo
cual se considera aceptable sabiendo que en estos circuitos las cargas
predominante son motores, los cuales tienen un rango aceptable de tensión de +/10%.
h.
Se debe hacer notar que a nivel de utilización en BT y MT, las tensiones pueden
alcanzar mejores niveles empleando adecuadamente los taps fijos de regulación
de tensión de los transformadores.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
BOMBAS MINA
AREA DE PLANTA
CHANCADO
MOLIENDA
PLANTA DE NEUTRALIZACIÓN
PLANTA SANTA CATALINA
CAMPAMENTOS Y OFICINAS
1.6
2
5
ITEM
AREA
1
AREA DE MINA
1.1 FAJAS
1.2 PIQUE INCLINADA
1.3 PIQUE ELVIRA
1.4 WINCHES
1.5 COMPRESORAS
CODICIADA
1.5.1 ATLAS Nº 2
1.5.2 ATLAS Nº 4
ALMIRVILCA
1.5.2 ATLAS Nº 1
1.5.3 ATLAS Nº 3
1.5.4 IR
1.5.5 JOY 10
1.5.6 JOY 11
MOROCOCHA
1.5.6 ER‐6
1.5.7 ATLAS Nº 5
EN REPARACION
2‐3
3‐4
4‐5
5‐6
6‐7
7‐8
8‐9
9‐10 10‐11 11‐12 12‐13 13‐14 14‐15 15‐16 16‐17 17‐18 18‐19 19‐20 20‐21 21‐22 22‐23 23‐24
HORA DE MAXIMA DEMANDA COINCIDENTE DE UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
1‐2
HORA DE MAXIMA DEMANDA COINCIDENTE DE UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
0‐1
DIAGRAMA N 5.1
HORARIOS DE OPERACIÓN DE PRINCIPALES CARGAS DE UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
Opera en este horario en meses de lluvia
Horario normal que es dependiente del requerimiento de planta
Las bombas operan las 24 horas del día
Horario normal de operación de acuerdo a requerimiento de mina
Horario normal de operación de acuerdo a requerimiento de mina
Horario normal de operación de acuerdo a requerimiento de mina
OBSERVACION
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
S.E. MOTIL 33kV
TOTAL SUMINISTRO
MINA‐QUIRUVILCA
SHOREY
LINEA BLANCA
33kV
LINEA AZUL
33kV
CASA DE FUERZA
244.89
801.78
417.04
1647.3
TOTAL LINEA AZUL 33kV
DEMANDA
901.65
2133.43
479.28
1652.75
4869.90
125.53
4995.43
220.25
5102.80
TOTAL LINEA BLANCA 33kV
DEMANDA
PERDIDAS
TOTAL CASA DE FUERZA
PERDIDAS TOTALES
TOTAL CASA DE FUERZA
2343.80
257.01
1876.42
99.87
5.45
PERDIDAS
2.92
5.34
241.97
PERDIDAS
411.70
DEMANDA
986.89
154.22
114.74
2925.64
832.67
2810.90
TOTAL CASA DE FUERZA
REACTIVA
(kVAR)
DEMANDA MAXIMA
ACTIVA
(kW)
PERDIDAS
DEMANDA
RUBRO
90.9%
…….
92.0%
…….
93.3%
87.8%
…….
89.9%
86.2%
…….
86.2%
94.8%
…….
95.9%
F.P.
(%)
4241.28
159.24
4168.96
26.96
4142.00
1127.09
3.79
1123.3
360.93
2.43
358.50
2680.94
20.74
2660.20
ACTIVA
(kW)
Cuadro N°5.1
RESULTADOS GLOBALES DEL FLUJO DE CARGA MINA‐QUIRUVILCA
1798.23
324.66
1680.64
205.56
1475.08
557.01
6.92
550.09
190.18
1.18
189.00
933.45
197.46
735.99
REACTIVA
(kVAR)
DEMANDA BASE
92.1%
…….
92.7%
…….
94.2%
89.6%
…….
89.8%
88.5%
…….
88.5%
94.4%
…….
96.4%
F.P.
(%)
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FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
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Cuadro Nº 5.2
RESULTADOS DE CAIDA DE TENSION
UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
SUBESTACION
S.E. MOTIL
S.E. SHOREY
1.‐ LINEA BLANCA 33kV
S.E. NEUTRALIZACION
S.E. ALMIRVILCA
CELDA A COMPRESORAS IR
CELDA A PROFUNDIZACION
TABLERO COMPRESORAS ATLAS 1 Y 3
S.E. MOROCOCHA
TRANSDORMADOR PRINCIPAL MOROCHA 2 Y 3
TRANSDORMADOR CENTRO CONROL DE FUERZA
2.‐ LINEA AZUL 33 kV
S.E. PUEBLO QUIRUVILCA
S.E. CODICIADA
TABLERO COMPRESORAS ATLAS 2
TABLERO COMPRESORAS ATLAS 4
CELDA INTERIOR MINA
3.‐ SUMINISTRO DESDE CASA FUERZA
BARRA LINEA AZUL (ALIMENTADORES F6 Y F7)
BARRA LINEA BLANCA (ALIMENTADORES F8 , F9 Y F10)
ALIMENTADOR F6
S.E. MOLINO
TRANSFORMADOR DE 700 kVA‐480V
TRANSFORMADOR DE 750 kVA‐480V
ALIMENTADOR F8
TRANSFORMADOR DE 3x150 kVA‐480V
ALIMENTADOR F9
S.E. HOLDING TANK
S.E. CAMPAMENTO MINA
S.E. PLANTA CHANCADO
CHANCADO PRIMARIO
CHANCADO SECUNDARIO
PLANTA LAVADO
S.E. LABORATORIO QUIMICO
S.E. TROLEY
S.E. PRECIPITADO
S.E. BOMBA WORTHINGTON
S.E. SERVICIOS AUXILIARES
TABLERO COMPRESORAS JOY10
S.E. RELLENO HIDRAULICO
S.E. SANTA CATALINA
MOLINO DE CAL (NEUTRALIZACION)
BOMBA DE DECANTACIÓN
BOMBA GEHO
ALIMENTADOR F10
S.E. TALLERES
S.E. SHOREY CHICO
S.E. COMPUTO CONTABILIDAD
S.E. CASINO
S.E. CIRCULO
S.E. OMEGA
S.E. PUEBLO SHOREY
Tensión
Nominal
(kV)
DEMANDA MAXIMA
Tensión
Caida de
(kV)
Tensión
33.00
33.00
33.50
32.23
0.46
33.00
2.30
4.16
0.46
33.00
2.30
2.30
DEMANDA BASE
F.P.
(%)
Tensión
Caida de
(kV)
Tensión
F.P.
(%)
1.52%
‐2.33%
91.0%
91.0%
33.50
32.49
0.02
‐0.02
92.4%
92.4%
0.46
32.16
2.24
4.14
0.45
33.19
2.23
2.23
0.00%
‐2.55%
‐2.61%
‐0.48%
‐2.17%
0.58%
‐3.04%
‐3.04%
80.0%
89.7%
82.0%
85.0%
97.5%
87.1%
88.7%
70.3%
0.46
32.47
2.26
4.19
0.46
32.46
2.26
2.25
0.00%
‐1.61%
‐1.74%
0.72%
0.00%
‐1.64%
‐1.74%
‐2.17%
80.0%
93.2%
82.0%
96.6%
100.0%
88.8%
91.3%
70.4%
33.00
33.00
0.46
0.46
2.30
32.22
32.22
0.45
0.44
2.24
‐2.36%
‐2.36%
‐2.17%
‐4.35%
‐2.61%
87.4%
85.2%
86.8%
66.5%
90.1%
32.48
32.48
0.45
0.46
2.26
‐1.58%
‐1.58%
‐2.17%
0.00%
‐1.74%
87.4%
88.6%
86.9%
100.0%
90.1%
2.30
2.30
2.28
2.28
‐0.87%
‐0.87%
93.3%
95.9%
2.30
2.30
0.00%
0.00%
93.5%
95.9%
2.30
0.48
0.48
2.26
0.46
0.48
‐1.74%
‐4.17%
0.00%
96.0%
92.5%
88.9%
2.27
0.46
0.48
‐1.30%
‐4.17%
0.00%
96.1%
92.8%
89.2%
0.46
0.45
‐2.17%
84.0%
0.45
‐2.17%
84.6%
2.30
2.30
2.30
0.48
0.48
0.48
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
0.48
0.44
0.48
2.20
2.19
2.17
0.46
0.46
0.46
2.22
2.14
2.13
2.08
2.05
2.03
2.03
2.13
0.46
0.42
0.45
‐4.35%
‐4.78%
‐5.65%
‐4.17%
‐4.17%
‐4.17%
‐3.48%
‐6.96%
‐7.39%
‐9.57%
‐10.87%
‐11.74%
‐11.74%
‐7.39%
‐4.17%
‐4.55%
‐6.25%
83.2%
89.4%
79.7%
80.6%
88.4%
98.4%
96.5%
87.0%
84.2%
80.0%
94.9%
99.1%
66.5%
86.2%
69.6%
96.5%
83.2%
2.23
2.22
2.21
0.46
0.46
0.47
2.25
2.19
2.19
2.15
2.14
2.13
2.12
2.16
0.47
0.43
0.46
‐3.04%
‐3.48%
‐3.91%
‐4.17%
‐4.17%
‐2.08%
‐2.17%
‐4.78%
‐4.78%
‐6.52%
‐6.96%
‐7.39%
‐7.83%
‐6.09%
‐2.08%
‐2.27%
‐4.17%
83.2%
89.4%
73.7%
78.2%
48.4%
98.1%
96.5%
87.0%
84.2%
80.0%
94.9%
99.1%
66.5%
86.3%
70.0%
96.6%
83.4%
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
2.30
2.27
2.23
2.26
2.24
2.23
2.23
2.23
‐1.30%
‐3.04%
‐1.74%
‐2.61%
‐3.04%
‐3.04%
‐3.04%
95.0%
75.1%
95.8%
98.0%
74.7%
95.1%
96.2%
2.29
2.25
2.28
2.27
2.25
2.25
2.25
‐0.43%
‐2.17%
‐0.87%
‐1.30%
‐2.17%
‐2.17%
‐2.17%
95.0%
75.1%
95.8%
98.0%
74.7%
95.1%
96.2%
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
2
N°
Circuito
Circuito F2
Circuito F3
Circuito F8
NEUTRALIZACIÓN Circuito P14
Circuito Profundización Mina‐1
Circuito Compresoras Atlas 1‐3
ALMIRVILCA
Circuito Compresoras IR, Joy
Circuito Profundización Mina‐2
Circuito Tranformador TR‐700
MOLINO
Circuito Tranformador TR‐750
Planta de Neutralización
SANTA CATALINA Planta de Decantación
Bombas GEHO
Planta Chancado Primario
CHANCADO Y LAVADO Planta Chancado
Planta de Lavado
Circuito Compresor Atlas 2
CODICIADA
Circuito Compresor Atlas 4
Circuito Interior Mina
CASA DE FUERZA
Subestación
SUBESTACION
2000
2000
3x150
800
3x500
1000
2000
1000
700
750
2x100
250
250
200
300
300
3x100
3x100
3x200
Potencia
(kVA)
33/2.3
33/2.3
2.3/0.46
33/0.46
33/4.16
33/0.46
33/2.3
33/4.16
2.3/0.48
2.3/0.48
2.3/0.48
2.3/0.46
2.3/0.48
2.3/0.46
2.3/0.48
2.3/0.48
33/0.46
33/0.46
33/2.3
Relacion de
Transformación
84.36%
71.16%
41.39%
34.59%
33.49%
21.96%
9.12%
9.36%
49.41%
81.25%
48.43%
50.52%
73.08%
48.10%
52.22%
25.81%
69.73%
26.60%
16.01%
Factor de Utilización
Demanda Máxima
DATA DEL TRANSFORMADOR
RESULTADOS DE CAPACIDAD DE CARGA EN TRANSFORMADORES
Cuadro Nº 5.3
72.64%
70.46%
40.87%
34.02%
17.81%
0.00%
9.12%
9.40%
49.23%
81.18%
48.10%
51.35%
71.84%
47.48%
48.50%
23.19%
68.85%
0.00%
16.04%
Factor de Utilización
Demanda Base
Página 56 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 57 de 80
Cuadro Nº 5.4
RESULTADOS DE CAPACIDAD DE CORRIENTE EN ELECTRODUCTOS PARA DEMANDA MÁXIMA Y DEMANDA MEDIA
BARRA
CODIGO
DATOS DEL CONDUCTOR
DEMANDA MÁXIMA
DEMANDA MEDIA
De procedencia
De destino
Sección - Tipo
Capacida
Nom inal (A)
L0
S.E. MOTIL
S.E. SHOREY
300 MCM - ASCR
492
96.8
19.7
79.4
16.1
LB - 1
S.E. SHOREY
LÍNEA BLANCA
Estructura 13
4/0 AWG - Cu
457
33.7
7.4
22.3
4.9
LB - 2
LÍNEA BLANCA
Estructura 13
PLANTA DE
NEUTRALIZACIÓN
4/0 AWG - Cu
457
4.9
1.1
4.9
1.1
LB - 3
LÍNEA BLANCA
Estructura 13
LÍNEA BLANCA
Estructura 19
6/0 AWG - Cu
119
29
24.4
17.5
14.7
LB - 4
LÍNEA BLANCA
Estructura 19
SE MOROCOCHA
6/0 AWG - Cu
119
11.2
9.4
8.1
6.8
LB - 5
LÍNEA BLANCA
Estructura 19
SE ALMIRVILCA
6/0 AWG - Cu
119
17.7
14.9
9.5
8.0
LA - 1
S.E. SHOREY
LÍNEA AZUL
Estructura 19
4/0 AWG - Cu
119
8.7
7.3
7.2
6.1
LA - 2
LÍNEA AZUL
Estructura 19
SE-CODICIADA
2 AWG - ASCR
169
6.9
4.1
5.4
3.2
LA - 2
LÍNEA AZUL
Estructura 19
QUIRUVILCA
6/0 AWG - Cu
119
1.8
1.5
1.8
1.5
SE MOLINOS
3xCU 2/0 AWG
825
44
5.3
43.5
5.3
SE MOLINOS
3xCU 2/0 AWG
825
344.2
41.7
339.7
41.2
LM - 1
LM - 2
S.E. CASA DE
FUERZA
Alimentador F6
S.E. CASA DE
FUERZA
Alimentador F6
Corriente de Porcentaje Corriente de Porcentaje
Carga(A)
de carga (%)
Carga(A)
de carga (%)
L DLT-SC
De la derivación a
Línea Troley
SE
SANTA CATALINA
2/0 AWG - Cu
338
107.5
31.8
106.3
31.4
L DSC-T
De la derivación a la
S.E. Sta. Catalina
Línea Troley
2/0 AWG - Cu
338
117.5
34.8
74.9
22.2
L SEA-J10
S.E. ALMIRVILCA
COMPRESORA
JOY 10
2/0 AWG - Cu
338
50.1
14.8
10.1
3.0
L CJ10-RH
COMPRESORA
JOY 10
RELLENO
HIDRAULICO
1/0 AWG - ASCR
220
11
5.0
10.3
4.7
L DCM-LC
De la derivación a
Campamento Mina
S.E. PLANTA DE
LAVADO Y
CHANCADO
4/0 AWG - Cu
457
75.4
16.5
67.1
14.7
L C-Cir
S.E. CASINO
S.E. CIRCULO
1/0 AWG - ASCR
220
38.5
17.5
38.2
17.4
L CF-SCh
S.E. CASA DE
FUERZA
Alimentador F10
S.E. SHOREY CHICO
4/0 AWG - Cu
457
53.8
11.8
53.3
11.7
N OT A :
- Para designar la codificación de las líneas en algunos casos se empleó el nombre asignado en el diagrama unifilar y en otros las primeras letras de los
nombres de las barras de procedencia y de destino, así "LB - 1" significa : "Primera parte de la Línea Blanca", mientras que: "LDCM-LC" significa
"Derivación Campamento Mina a SE Planta de Lavado y Chancado".
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 58 de 80
5.4
EVALUACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO CON COMPENSACIÓN REACTIVA
Para la evaluación de la compensación reactiva del sistema eléctrico de la Unidad Minera
Quiruvilca se han planteado dos alternativas las cuales se presentan a continuación:
5.4.1
Determinación de los requerimientos reactivos del sistema eléctrico
En el Diagrama Nº 5.2 se muestra el diagrama de carga de la Demanda Activa y Reactiva
de la Unidad Minera Quiruvilca. Se observa que la demanda Reactiva varía entre 1376
kVAr y 2358 kVAr (valor promedio de 2009 kVAr) y con un factor de potencia que varía
entre 0.88 y 0.93 (valor promedio de 0.91), debido a que actualmente la Unidad ya cuenta
con equipos de compensación reactiva (ver Capitulo 4).
A partir del diagrama de carga, se ha evaluado el requerimiento neto de reactivos
necesarios para obtener un factor de potencia diario superior a 0.958, que es el mínimo
requerido para evitar la facturación por exceso de consumo de energía reactiva
(considerando que se factura el exceso sobre el 30% de energía activa consumida).
El requerimiento de compensación reactiva mínimo para lograr un factor de potencia
mínimo de 0.97 es de 1100 kVAr. Para determinar la distribución del sistema de
compensación reactiva en el sistema eléctrico se tienen las siguientes alternativas básicas:
a. Alternativa de Compensación 1
Esta alternativa comprende una compensación en subestaciones principales donde
exista requerimiento de energía reactiva. Las subestaciones a compensar son las
siguientes:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
En la SE Casa de Fuerza, Línea Azul, con un requerimiento de reactivos de 600
kVAr.
En la SE Planta de Neutralización, en barra del tablero general del MCC Principal
en 460 V, con un requerimiento de reactivos de 100 kVAr.
En la SE Almirvilca, en el circuito de Profundización Mina en 4.16 kV, con un
requerimiento de reactivos de 200 kVAr.
En la SE Morococha N°03, con un requerimiento de reactivos de 200 kVAr.
El Cuadro Nº 5 muestra los resultados de ésta alternativa.
Cuadro No 5.5
Alternativa de Compensación Nº 1
kV
Requerimiento
(kVAr)
2300
600
4160
200
460
100
440
200
TOTAL COMPENSACION ALTERNATIVA Nº 1 (kVAR)
1100
SUBESTACION DE REFERENCIA
Casa de Fuerza Alimentador F3
Barra Principal alimentador F3
SE Almirvilca
Circuito Profundización Mina
SE Planta de Neutralización
Barra del Secundario del Transformador de
800kVA
SE Morococha N°03
Barra del Secundario del Transformador de
2000kVA
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 59 de 80
b. Alternativa de Compensación 2
Esta alternativa está siendo considerada para cubrir los requerimientos de energía
reactiva, lo más cercano posible a los mismos tableros de distribución de baja tensión,
básicamente en los motores que presentan un factor de potencia bajo y que a su vez
presenten continuidad en su operación; bajo esta modalidad se estaría reduciendo las
perdidas y mejorando el nivel de tensión en las cargas más alejadas, en ese sentido, se
estarían instalando condensadores en los siguientes puntos del sistema.
En caso de esta alternativa de compensación distribuida, se hace necesario un
adicional de compensación reactiva, para llegar al objetivo de un 97% de factor de
potencia en el suministro total del sistema en máxima demanda, tal como se plantea en
Alternativa Nº1. Por lo tanto se requerirá instalar adicionalmente 400 kVAr en la barra
2.3 kV de la Línea Azul de la subestación Casa de Fuerza en el Alimentador F3. En el
Cuadro N° 5.6 se muestra la ubicación y capacidad de los bancos de capacitores
Cuadro No 5.6
Alternativa de Compensación Nº 2
SUBESTACION DE REFERENCIA
kV
Casa de Fuerza Alimentador F3
Barra Principal alimentador F3
2300
Planta de Chancado y Lavado
Circuito P15 Planta chancado Primario
480
Circuito P16 Planta chancado Secundario
460
Subtotal compensación Planta Chancado
Subestación Santa Catalina
Circuito M6 Bomba Geho
480
Circuito P13 Planta de Neutralización
480
Subtotal compensación SE Santa Catalina
SE Almirvilca
Circuito Profundización Mina
4160
Subtotal compensación SE Almirvilca
SE Planta de Neutralización
Barra del Secundario del Transformador de 800kVA
460
Subtotal compensación SE Planta de Neutralización
SE Morococha N°03
Barra Secundario Transformador 2000kVA
440
Subtotal compensación SE Morococha N°03
TOTAL ALTERNATIVA DE COMPENSACION Nº 2
5.4.2
Requerimiento
(kVAr)
400
80
80
160
100
60
160
200
200
100
100
200
200
1220
Evaluación de las alternativas de compensación reactiva
Se ha realizado la simulación del flujo de carga del sistema en condición de máxima
demanda con ambas alternativas de compensación reactiva. Para ambos casos las
tensiones se encuentren dentro de los límites de +/- 5.0% y el factor de potencia en el
punto de suministro es mayor de 0.97. En estos aspectos ambas Alternativas cumplen con
lo requerido técnicamente. Los resultados globales de flujo de carga, para ambas
condiciones evaluadas en el sistema eléctrico, se muestran en el Cuadro N° 5.8.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 60 de 80
Los resultados en niveles de pérdidas para las dos disposiciones de compensación
reactiva indicadas, se muestran en el Cuadro Nº 5.7. De los resultados obtenidos, para
ambas alternativas planteadas, se observa que la reducción del nivel de perdidas en los
dos casos no son muy significativas; la Alternativa de Compensación Nº 1 tiene un nivel de
pérdidas de 184.9 kW la Alternativa de Compensación Nº 2 tiene un nivel de pérdidas de
162.84 kW.
Respecto al tema operativo, se debe considerar que la Alternativa Nº 1 considera
compensar las SE Casa de Fuerza (Línea Azul), SE Almirvilca (Profundización Mina),
Planta de Neutralización y SE Morococha Nº 3, las cuales son circuitos con requerimiento
de reactivos. En el caso de Alternativa Nº 2 considera compensar la entre otros las SE de
Santa Catalina y la SE Chancado y Lavado, sin embargo estas dos subestaciones
pertenecen al alimentador F9, el cual ya esta compensado en la SE Casa de Fuerza,
motivo por el cual la compensación adicional generaría una sobre compensación en dicho
circuito, lo cual no sería muy recomendable técnicamente.
Respecto al tema de mantenimiento, el contar con menos puntos de compensación
reactiva facilita la verificación y el mantenimiento de los mismos, por lo que en este
aspecto la alternativa de compensación Nº 1 es más ventajosa.
Cuadro N° 5.7
RESULTADOS DE PÉRDIDAS TOTALES
CONDICIÓN DE DEMANDA MÁXIMA - CARGA EXISTENTE
ITEM
1.
2.
3.
ALTERNATIVAS DE
COMPENSACIÓN
Sistema con carga existente
Alternativa de Compensación
Nº 1
Alternativa de Compensación
Nº 2
PÉRDIDAS
AHORRO EN
PERDIDAS (X – 1)
Activa
kW
Reactiva
kVAr
Activa
kW
Reactiva
kVAr
232.90
479.28
----
----
184.99
402.14
47.92
77.14
162.84
379.53
70.06
99.75
Nota:
1. Las alternativas de compensación consideran los bancos de condensadores
indicados en el Cuadro Nº 5.5 y Cuadro Nº 5.6.
En base a lo expuesto, considerando las ventajas operativas y de supervisión y
mantenimiento se considera la Alternativa de Compensación Nº 1 como la más adecuada,
por lo que será la base para determinar el dimensionamiento final del sistema de
compensación reactiva propuesto.
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
DIAGRAMA Nº 5.2
DIAGRAMA DE CARGA – UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
Página 61 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
EXISTENTE
COMPENSADO
Cuadro Nº 5.8
4869.90
---
232.90
5102.80
4869.90
---
184.99
5054.89
47.92
DEMANDA
COMPENSACIÓN
PÉRDIDAS
TOTAL DEL SISTEMA
DEMANDA
COMPENSACIÓN
PÉRDIDAS
TOTAL DEL SISTEMA
DIFERENCIA EN PÉRDIDAS
DEMANDA ACTIVA
(kW)
77.14
1145.94
402.14
-2293.46
3037.26
2343.80
479.28
-1172.74
3037.26
DEMANDA REACTIVA
(kVAR)
ALTERNATIVA 1
98%
42%
---
85%
91%
44%
---
85%
FP (%)
70.057
5032.74
162.84
---
4869.90
5102.80
232.90
---
4869.90
DEMANDA ACTIVA
(kW)
S.E. MOTIL - 33 kV - Punto de sum inistro
99.751
1178.32
379.53
-2238.47
3037.26
2343.80
479.28
-1172.74
3037.26
DEMANDA REACTIVA
(kVAR)
ALTERNATIVA 2
RESULTADOS DE COMPENSACIÓN REACTIVA ALTERNATIVA 1 Y ALTERNATIVA 2
97%
39%
---
85%
96%
43%
98%
FP (%)
Página 62 de 80
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
PAN AMERICAN SILVER S.A. - UNIDAD MINERA QUIRUVILCA
B-123
Página 63 de 80
5.5
ANÁLISIS GENERAL DE FRECUENCIAS DE RESONANCIA DEL SISTEMA
ELÉCTRICO CON EL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA PROPUESTO
5.5.1
INTRODUCCIÓN
Una condición de resonancia es un factor importante, queda determinado la frecuencia de
resonancia en el punto donde se instala un condensador shunt y por el nivel de armónicas
de corriente en el mismo punto del sistema eléctrico.
Cuando las condiciones de resonancia no son un factor de peligro, un sistema de potencia
tiene la capacidad para absorber una significativa cantidad de armónicas de corriente. Pero
en el caso de presentarse corrientes armónicas a la frecuencia o armónica de resonancia,
los niveles de distorsión armónica pueden ser amplificados.
La resonancia ocurre cuando las reactancias inductiva y capacitiva del sistema son iguales
a cierta frecuencia. Si la combinación del condensador y la impedancia del sistema (en la
barra en análisis) resultan en una resonancia paralelo a una determinada frecuencia, y
esta frecuencia esta cercana a una de las armónicas de corriente características
inyectadas (en la barra de análisis), dichas armónicas de corriente causaran una
amplificación de corriente oscilante entre el condensador y el resto del sistema. La
ampliación de corriente puede causar una excesiva distorsión en el voltaje.
5.5.2
FRECUENCIAS DE RESONANCIA EN EL SISTEMA ELÉCTRICO
La frecuencia de resonancia de un punto cualquiera del sistema eléctrico en cual será
instalado un banco de condensadores puede ser calculado de la siguiente manera:
vR =
S K"
QC1
Donde
vR
: Frecuencia de resonancia
SK : Potencia de Cortocircuito en el punto de análisis
QC : Potencia de capacitor
En el Cuadro Nº 5.9 se muestra la armónica de resonancia, calculada en base a la
potencia de cortocircuito de la barra y el tamaño del banco de condensadores en las barras
donde se instalaran los condensadores de sistema de compensación reactiva propuesto.
Adicionalmente, se han verificado las curvas de impedancia vs frecuencia utilizando el
programa de simulación digital PSAF - HARMO, los cuales se muestran en los
Diagramas Nº 5.3 al Nº 5.8. Estas gráficas permiten verificar cuales son las frecuencias
de resonancia, mediante la revisión de frecuencia a la cual suceden los picos de
impedancia. Se debe mencionar que para el presente estudio, se ha tomado en cuenta
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un equivalente de impedancia del sistema eléctrico interconectado en el punto de
suministro reflejado en la SE Motil en 33 kV considerando el nivel de cortocircuito actual
trifásico de 126.1 MVA, para la condición de operación normal.
Así mismo en el Cuadro Nº 5.9 se muestran las armónicas de corriente predominantes
inyectadas en cada una de las barras de análisis. Las corrientes armónicas predominantes
no se encuentren cercanas a la armónica de resonancia, lo cual indica que las armónicas
inyectadas a la frecuencia de resonancia son mínimas o nulas y no producirán condiciones
de resonancia armónica.
Cuadro Nº 5.9
Frecuencias de Resonancia en Puntos de Instalación de Compensación Proyectada
Scc
Compensa
ción
Armónica
de
Armónicas de Corriente
Predominantes
THD V
Subestación
MVA
kVAr
Resonancia
H1
H2
H3
Max(%)
CASA DE FUERZA - LINEA
AZUL - 2.3 kV
32.1
600
7.3
PLANTA DE
NEUTRALIZACION - 0.48 kV
8.2
100
9.1
ALMIRVILCA - 4.16 kV
26.1
200
11.4
MOROCOCHA Nº 3 - 2.3 kV
30.9
200
12.4
5ta
(16.5A)
5ta
(9.64A)
7ma
(1.24A)
5ta
(3.73A)
7ma
(6.96A)
7ma
(4.29A)
5ta
(1.08A)
3ra
(1.15A)
3ra
(2.11A)
3ra
(1.07A)
3ra
(0.50A)
7ma
(0.86A)
BARRA
3.61
3.95
2.57
1.39
Además, se aprecia que los valores de armónicas de tensión máximos, registrados en
dichas barras, están muy por debajo del 5% de THD de tensión, por lo que se esperaría
que los condensadores a ser instalados no presenten problemas de resonancia en sus
puntos de instalación.
Sin embargo, se debe remarcar que el suministrador de los condensadores deberá realizar
la evaluación de las armónicas y el impacto de ellas sobre el sistema eléctrico incluyendo
las propias características de sus condensadores propuestos.
En base a los diagramas de impedancia vs frecuencia se puede observar lo siguiente:
1. En la SE Casa de Fuerza 2.3 kV, barra Línea Blanca, se observa que los picos de
impedancia para las frecuencias de 4ta, 7ma, y 12da (frecuencias de resonancia).
De las mediciones de armónicas, se observa que las armónicas de corriente
predominantes son la 5ta (9.64 A) y 7ma armónica (4.29 A), sin embargo estas son
de baja magnitud para el nivel de impedancia al sus respectivas frecuencias (aprox.
1.3 ohm) por lo que la posibilidad de condiciones de resonancia es muy baja.
2. En la SE Casa de Fuerza 2.3 kV, barra Línea Azul, se observa que los picos de
impedancia para las frecuencias de 4ta y 12da (frecuencias de resonancia). De las
mediciones de armónicas, se observa que las armónicas de corriente predominantes
son la 5ta (16.57 A) y 7ma armónica (6.96 A) y no están sintonizadas con las
frecuencias de resonancia.
3. En la SE Planta de Neutralización 480 V, se observa el pico de impedancia para la
frecuencia de 15ta (frecuencia de resonancia). De las mediciones de armónicas, se
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observa que las armónicas de corriente predominante son la 5ta y 7ma armónica y
no están sintonizadas con la frecuencia de resonancia.
4. En la SE Almirvilca 4.16 kV, se observa el pico de impedancia para la frecuencia de
1ma (frecuencia de resonancia). De las mediciones de armónicas, se observa que
las armónicas de corriente predominante son la 5ta y 7ma armónica y no están
sintonizadas con la frecuencia de resonancia.
5. En la SE Morococha Nº 3, se observa el pico de impedancia para la frecuencia de
17ma (frecuencia de resonancia). De las mediciones de armónicas, se observa que
las armónicas de corriente predominante son la 5ta y 7ma armónica y no están
sintonizadas con la frecuencia de resonancia.
La Unidad Minera Quiruvilca, cuenta en su mayoría con motores de inducción con una
mínima presencia de variadores de velocidad de baja potencia, motivo por el cual el nivel
de corrientes armónicas es bajo.
Diagrama N° 5.3
DIAGRAMA DE IMPEDANCIA VS FRECUENCIA
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Diagrama N° 5.4
DIAGRAMA DE IMPEDANCIA VS FRECUENCIA
Diagrama N° 5.5
DIAGRAMA DE IMPEDANCIA VS FRECUENCIA
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Diagrama N° 5.6
DIAGRAMA DE IMPEDANCIA VS FRECUENCIA
Diagrama N° 5.7
DIAGRAMA DE IMPEDANCIA VS FRECUENCIA
FLUJO DE POTENCIA, DISEÑO DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA Y VERIFICACIÓN DE NIVELES DE ARMONICAS
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Diagrama N° 5.8
DIAGRAMA DE IMPEDANCIA VS FRECUENCIA
5.6
DEFINICIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO FINAL DE COMPENSACIÓN REACTIVA
Para el dimensionamiento final del sistema de compensación reactiva se están
considerando los siguientes parámetros:
1. Tensión normalizada, si bien el nivel de operación en la unidad Quiruvilca es de 2.3 kV,
440 V y 480 V; los equipos eléctricos se hallan definidos a tensiones normalizadas en
este caso, se estarán fijando en 2.4 kV y 480 V.
2. Los valores de potencia de los bancos de condensadores se fijarán a los niveles de
tensión normalizada, por lo tanto se seguirá el siguiente criterio:
Q nom = Q oper x (V norm / V oper)2
Donde:
Q nom
Q oper
Vnorm
Voper
:
:
:
:
Potencia nominal
Potencia operativa
Tensión normalizada
Tensión operativa
En los acápites líneas abajo se indican dos propuestas de compensación reactiva y que
serán descritas a continuación:
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5.6.1
Dimensionamiento del sistema de compensación reactiva bajo el criterio de una
compensación fija
Para las premisas inicialmente planteadas se requerirá un sistema de compensación
reactiva automática de las siguientes características:
a. El tamaño del banco de condensadores propuesto para la Casa de Fuerza – barra
Azul será de:
Q nom = Q oper x (V norm / V oper)2
Q nom = 600 x (2.4 / 2.3)2 = 650 kVAr en 2.4 kV
Por propósitos de normalización el banco de condensadores en MT será de 600
kVAr.
b. El tamaño del banco de condensadores propuesto para la Almirvilca Profundización
Mina – 4.16 kV será de:
Q nom = Q oper x (V norm / V oper)2
Q nom = 200 x (2.4 / 2.3)2 = 217 kVAr en 2.4 kV
Por propósitos de normalización el banco de condensadores en MT será de 200
kVAr.
c. El tamaño del banco de condensadores propuesto para la Morococha Nº 3 – 2.3 kV
será de:
Q nom = Q oper x (V norm / V oper)2
Q nom = 200 x (2.4 / 2.3)2 x 1.25 = 217 kVAr en 2.4 kV
Por propósitos de normalización el banco de condensadores en MT será de 200
kVAr.
d. El tamaño del banco de condensadores propuesto para la SE Planta de Neutralización
en 0.48 kV será de 100 kVAr.
Los ahorros que se obtendrían de esta configuración, con respecto a la situación existente
sin compensación, se indica en el Cuadro Nº 5.10, con lo cual la unidad Quiruvilca llegaría
a un factor de potencia promedio de 97.0% visto desde el punto de suministro de energía
SE Motil 33 kV.
5.6.2
Evaluación Económica del Sistema de Compensación Reactiva Propuesto
En este aspecto se debe tener en consideración que de acuerdo al alcance del servicio, se
ha evaluado la compensación en las Subestaciones Almirvilca (Circuito Profundización
Mina 4.16 kV) y SE Morococha Nº 3 (Circuito en 2.3 kV), indicando sus requerimientos de
compensación reactiva para alcanzar el objetivo de lograr un factor de potencia en el punto
de suministro mayor de 95.8%.
El sistema de compensación reactiva propuesto considerando una compensación fija bajo
la puede darse bajo las siguientes disposiciones:
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A.
Compensación en Circuitos MT
Los bancos de condensadores fijos centralizados instalados en las siguientes
barras:
• Barra Linea Azul 2.3 kV de SE Casa de Fuerza
• Barra Profundización Mina 4.16 kV de SE Almirvilca
• Barra 2.30 kV de SE Morococha
: 200 kVAr
• Barra 480 V MCC Principal – Planta Neutralización
B.
: 600 kVAr
: 200 kVAr
: 200 kVAr
: 100 kVAr
Compensación solo en circuitos BT
Los bancos de condensadores fijos serían instalados en forma distribuida en las
los tableros de distribución de baja tensión alimentados desde las subestaciones
mencionadas de tal modo que se cumpla con los requerimientos de reactivos
propuestos:
• Barra Línea Azul 2.3 kV - SE Casa de Fuerza
: 600 kVAr
En este caso existen dos posibilidades para conectar los bancos de
compensación reactiva. La línea azul alimenta a la SE Molinos y al circuito
F7, por lo cual el banco de compensación podría instalarse en cualquiera
de los tableros de 480 V de ambos. Se recomienda instalar dos bancos de
condensadores fijos de 300 kVar cada uno (2x300 kVAr).
• Barra Profundización Mina 4.16 kV de SE Almirvilca : 200 kVAr
En este caso los bancos de compensación reactiva pueden conectarse en
cualquiera de las subestaciones ubicadas dentro de la mina y que sean
alimentadas desde el circuito Mina Profundización. Se recomienda instalar
dos bancos de condensadores fijos de 100 kVar cada uno (2x100 kVAr).
• Barra 2.30 kV de SE Morococha
: 200 kVAr
: 200 kVAr
En este caso los bancos de compensación reactiva pueden conectarse en
cualquiera de las subestaciones ubicadas dentro de la mina y que sean
alimentadas desde el circuito Interior Mina alimentado desde la Se
Morococha Nº 3. Se recomienda instalar dos bancos de condensadores
fijos de 100 kVar cada uno (2x100 kVAr).
• Barra 480 V MCC Principal – Planta Neutralización
: 100 kVAr
En este caso el banco de compensación reactiva se instala directamente en
la barra de 480 V del MCC Principal.
En el Cuadro Nº 5.11 y Cuadro Nº 5.12 se observa los costos de los bancos de
condensadores bajo las dos disposiciones posible de compensación mencionadas.
Resulta mucho más ventajoso desde el punto de vista económico implementar la
compensación solo en baja tensión. Por lo tanto la inversión inicial del sistema propuesto
es de US $ 59,517, sin considerar costos de instalación electromecánica y pruebas en el
sitio. Considerando este costo y la actual tarifa por consumo de energía reactiva el tiempo
de retorno simple de la inversión sería de aproximadamente 01 año y dos meses.
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52,248
52,248
Costo mensual
(US $)
Costo unitario promedio de demanda máxima (US$ / kW) i : 10.32
Costo unitario promedio de energía activa (US$ / kWh)
: 0.0509
Costo unitario de energía reactiva (US$ / kVarh)
w : 0.0135
Tipo de cambio (N S/. / US$ )
: 2.84
5,061
CON COMPENSACIÓN
PROPUESTO
NOTA:
5,061
Mensual (kW)
EXISTENTE
CONDICIÓN
MÁXIMA DEMANDA
451,717
451,717
Mensual
(kWh)
110,111
110,111
Costo mensual
(US $)
ENERGÍA ACTIVA
318,105
1,070,505
Mensual
consumo
(kVArh)
0
4,061
Costo mensual
(US $)
Diferencia Existente – Nº 1
0
229,261
Mensual
facturado
(kVArh)
ENERGÍA REACTIVA
COSTO MENSUAL DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA COMPENSACION AUTOMATICA 900 kVAr – 2.4 Kv
Cuadro Nº 5.10
4,061
162,359
166,420
COSTO TOTAL
(US$)
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Cuadro Nº 5.11
COSTOS DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA PROPUESTO
DISPOSICIÓN DE COMPENSACIÓN EN CIRCUITOS MT
ÍTEM
1
2
3
4
UND.
COSTO
(US $)
PARCIAL
TOTAL
1
81,000
81,000
1
54,000
54,000
1
54,000
54,000
1
2,963
2,963
DESCRIPCIÓN
Banco fijo de 600 kVAr – 2.40 kV. Incluye
equipos de protección y accesorios
Banco fijo de 200 kVAr – 4.16 kV. Incluye
equipos de protección y accesorios
Banco fijo de 200 kVAr – 2.3 kV. Incluye
equipos de protección y accesorios
Banco fijo de 100 kVAr – 480 V. Incluye
equipos de protección y accesorios
TOTAL GENERAL (SIN IGV) US $
191,963
Nota: Los precios indicados se hallan referidos en Lima.
Cuadro Nº 5.12
COSTOS DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA PROPUESTO
DISPOSICIÓN DE COMPENSACIÓN EN CIRCUITOS BT
ÍTEM
1
2
UND.
COSTO
(US $)
PARCIAL
TOTAL
2
22,351
44,702
5
2,963
14,815
DESCRIPCIÓN
Banco de 300 kVAr (3 pasos de 100 kVAr–
480 V. Incluye equipos de protección y
accesorios.
Banco fijo de 100 kVAr –480 V. Incluye
equipos de protección y accesorios
TOTAL GENERAL (SIN IGV) US $
59,517
Nota: Los precios indicados se hallan referidos en Lima.
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6.
DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA ELECTRICO DE COMPENSACIÓN REACTIVA
6.1
CONSIDERACIONES GENERALES
En este Capítulo se fijarán las pautas que deberá tener en cuenta el proveedor para la
fabricación de los bancos de compensación reactiva propuestos.
6.1.1
Armónicas
La empresa encargada de suministrar los bancos condensadores verificará los niveles de
armónicas presentes en el sistema, con la finalidad de que sus condensadores puedan
soportar dicho nivel.
6.1.2
Normas de fabricación y prueba
Los equipos electromecánicos deberán ser diseñados, fabricados y probados de acuerdo
con las normas ANSI, IEC (Comisión Electrotécnica Internacional, IEC por sus siglas en
ingles) u otras que aseguren igual o mejor calidad.
En el caso de que en las normas IEC no existiera recomendaciones para ciertos equipos
eléctricos se recurrirán a otras normas como ASA, BSA, NEMA, SEV, VDE, etc.
6.1.3
Normalización de los componentes del sistema de compensación reactiva
Con el fin de evitar una diversidad de repuestos, el proveedor debe normalizar el uso de
condensadores, interruptores, contactores, fusibles, relés, etc.
6.2
CONSIDERACIONES ADICIONALES PARA EL SISTEMA DE COMPENSACION
REACTIVA
• El fabricante debe efectuar la verificación de armónicas que estime conveniente con el
fin de garantizar el correcto funcionamiento sus bancos de condensadores.
• El fabricante debe calcular correctamente el valor nominal del banco de condensadores
con el fin de no tener reducción en su tiempo de vida.
• El diseño del tanque de los condensadores deberá ser resistente a manipulaciones
mecánicas de manera que no se deteriore y se oxide el tanque ya que a la larga se
traduce en una perforación del tanque por oxidación.
• El diseño de los bancos de condensadores debe ser de tipo modular y prefabricado de
tal manera que su instalación sea simple y rápida.
• El fabricante realizará las verificaciones que estime convenientes con la finalidad de
asegurar que su diseño (incluyendo posibles reactancias limitadoras) interactué con el
sistema eléctrico evitando posibles sobretensiones a la frecuencia de red en los bancos
de condensadores.
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6.3
CONDICIONES DE OPERACION DEL SISTEMA ELECTRICO
Media Tensión
Tensión nominal
Tensión máxima en estado estable
Tensión mínima en estado estable
Tensión máxima de secuencia negativa
Frecuencia nominal
Frecuencia máxima en estado estable
Frecuencia mínima en estado estable
: 33.00 kV / 2.3 kV
: 32.64 kV / 2.32 kV
: 30.99 kV / 2.20 kV
: 0.50 %
: 60.0 Hz
: 60.5 Hz
: 59.5 Hz
Frecuencia temporal con una duración menor a 10 minutos
- Máximo
: 61 Hz
- Mínimo
: 59 Hz
Neutro del sistema de distribución
: Aislado.
Baja Tensión
Tensión nominal
Tensión máxima en estado estable
Tensión mínima en estado estable
6.4
:
:
:
480 V
504 V
456 V
DEMANDA Y CONSUMO DE ENERGIA REACTIVA DEL SISTEMA ELECTRICO
Para la operación de los bancos de condensadores, el fabricante deberá tener en cuenta
los diagramas de carga en condiciones de máxima demanda de la energía requerida. En el
Anexo I, se adjunta un diagrama de carga referencial del consumo total de la Unidad
Minera Quiruvilca de Panamerican Silver S.A.C.
6.5
DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL BANCO DE COMPENSACION
REACTIVA
A continuación se determinará los valores nominales del banco de compensación.
6.5.1
Tensión nominal de los bancos
En base a la evaluación económica se ha visto por conveniente optar por cubrir los
requerimientos de compensación en los circuitos de baja tensión de las áreas alimentadas
desde: SE Casa de Fuerza (Línea Azul), SE Almirvilca (Profundización Mina), SE
Morococha Nº3, Planta Neutralización. Las tensiones nominales finales de los bancos de
compensación podrán ser elegidas por el fabricante. A continuación se indican como nivel
de tensión referenciales para los bancos de condensadores:
Baja Tensión
:
480 V
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6.5.2
Capacidad de los bancos de compensación reactiva
De acuerdo a los resultados se requerirán los siguientes bancos de condensadores a
valores nominales de tensión:
•
SE Casa de Fuerza (Línea Azul)
El requerimiento es 600 kVAr. Se indica como puntos alternativos de instalación los
siguientes:
a. 300 kVAr (en tres pasos) al Circuito F7 en 480 V, el cual se propone conectar a la
Linea Azul de Casa de Fuerza através de un transformador de 3x150 kVA.
b. 300 kVAr (en tres pasos) al Transformador de 750 kVA de la SE Molino, el cual es
alimentado desde la Linea Azul de Casa de Fuerza.
•
SE Almirvilca (Celda Profundización Mina)
El requerimiento es 200 kVAr tipo Fijo. Se recomienda la instalación de 02 bancos de
100 kVAr cada uno en los tableros de 02 subestaciones ubicadas en mina y que sea
alimentadas desde el circuito Profundización Mina en la SE Almirvilca.
•
SE Morococha Nº 3
El requerimiento es 200 kVAr tipo Fijo. Se recomienda la instalación de 02 bancos de
100 kVAr cada uno en los tableros de 02 subestaciones ubicadas en mina y que sea
alimentada desde la SE Morococha Nº 3.
•
Planta Neutralización (MCC Principal) – 480 V
El requerimiento es 100 kVAr tipo Fijo. Se instalará en el MCC Principal de Planta de
Neutralización.
6.6
DESCRIPCION BASICA DEL BANCO DE COMPENSACION REACTIVA
A continuación, listamos los bancos de condensadores necesarios en cada una de los
puntos de instalación sugeridos:
•
Subestación Eléctrica Casa de Fuerza
(Línea Azul)
:
•
Subestación Eléctrica Almirvilca
(Celda Profundización Mina)
:
•
Subestación Eléctrica Morococha Nº 3
(Barra 2.3 kV)
:
•
Planta de Neutralización
(MCC Principal)
:
2 de 300 kVAr – 480 V
2 unidades de 300 kVAr cada uno
Regulación por presencia de carga
(Corriente)
2 de 100 kVAr – 480 V – Fijo
2 unidades de 100 kVAr cada uno
Regulación por presencia de carga
(Corriente)
2 de 100 kVAr – 480 V – Fijo
2 unidades de 100 kVAr cada uno
Regulación por presencia de carga
(Corriente)
1 de 100 kVAr – 480V – Fijo
Regulación por presencia de carga
(Corriente)
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6.6
CONDICIONES DE LA INSTALACION
El proveedor deberá verificar las condiciones de instalación (temperatura, humedad, altura)
en la cual serán instalados cada uno de los bancos de condensadores.
6.7
PROTECCIÓN, MANIOBRA, CONTROL Y MEDICION
La protección de los bancos deberá ser diseñada para proteger todos los elementos del
banco contra daños que puedan ser causados por condiciones anormales, tanto de la red
como de los condensadores.
El fabricante deberá incluir todas aquellas protecciones que considere conveniente para la
correcta operación del banco, sin embargo, deberá tener como mínimo lo siguiente:
• Protección de sobre corriente
• Protección de sobrecarga
• Protección contra sobretensión
El sistema de control deberá permitir una operación manual.
El sistema de compensación reactiva deberá estar provisto con un sistema de medición y
registro con indicación de tensión, corriente, potencia reactiva, kW-H, kVAR-H.
6.8
PRUEBAS EN FÁBRICA
El fabricante deberá efectuar las pruebas en fábrica de todos y cada uno de los
componentes de los bancos de condensadores de acuerdo a las normas IEC u otras que
se utilicen.
El proveedor enviará los protocolos de prueba correspondientes debidamente sellado y
firmado por el fabricante.
6.9
PRUEBAS FINALES Y PUESTA EN SERVICIO
Con el fin de comprobar el perfecto funcionamiento de los bancos de condensadores, el
proveedor una vez montado los equipos deberá efectuar las pruebas previas a la
operación y pruebas de operación con el fin de comprobar el perfecto funcionamiento así
como medir las pérdidas de los bancos y entrenar al personal técnico de la Unidad Minera
Quiruvilca.
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7.
CONCLUSIONES
Del análisis efectuado en el sistema eléctrico de la unidad minera Quiruvilca se extraen las
siguientes conclusiones:
a.
En base a las mediciones de demanda realizadas en el presente servicio se ha
establecido una distribución o balance del consumo de potencia activa y potencia
reactiva entre las subestaciones principales del sistema eléctrico. La máxima
demanda total registrada de la Unidad Minera Quiruvilca (medida en Shorey 33 kV) es
de 5 050 kW en potencia activa y 2 358 kVAr en potencia reactiva con un factor de
potencia promedio de 90.8%.
Las subestaciones del área de Planta cubren el 45.6% de la demanda máxima total no
simultánea y las subestaciones del área de Mina cubren el 48.3% de la demanda
máxima total no simultánea. El 6.1% restante es consumido por las áreas de oficinas,
talleres, campamentos, etc.
b.
Se ha verificado los niveles de calidad energía en la subestación principal Shorey 33
kV, encontrándose que los niveles de armónicas de tensión individuales y el factor de
distorsión total armónica (THD) de tensión se encuentran dentro de los límites exigidos
por la actual Norma Técnica de Calidad de Servicios Eléctricos (NTCSE) e inclusive
con respecto a lo exigido por la IEEE – Std 519 en lo referente armónicas de tensión y
de corriente.
Además se ha verificado también los niveles de calidad de energía en las principales
subestaciones (SE Molinos, SE Casa de Fuerza, SE Almirvilca, SE Morococha, SE
Chancado, etc) encontrándose que sus niveles de armónicos están dentro de los
límites recomendados por NTCSE y la IEEE- Std 519.
c.
Se ha realizado evaluaciones de flujo de potencia del sistema eléctrico para las
condiciones de máxima demanda y demanda media, encontrándose que los
electroductos y transformadores del sistema evaluado se encuentran operando dentro
sus capacidades nominales.
Respecto a los niveles de tensión se debe acotar que a nivel de MT existen caídas de
tensión en máxima demanda que alcanzan hasta el 10% de la tensión nominal (cola
del alimentador F9). En demanda media las caídas de tensión en esta misma zona la
caída de tensión llega a 7.8%. Esto debe ser tenido en consideración para emplear
adecuadamente los taps de los transformadores que alimentan las cargas en BT,
teniendo en cuenta a su vez que los motores típicamente pueden trabajar con caídas
de tensión de hasta +/-10% y las cargas de iluminación con caídas de tensión de
hasta +/-5%.
d.
Se ha determinado los requerimientos de compensación reactiva para eliminar la
facturación por consumo de energía reactiva. Dada la condición, actualmente del
sistema eléctrico se requieren 1 100 kVAr de compensación para alcanzar un factor
de potencia superior al 97.5% (por encima del 95.8% requerido para evitar la
facturación por consumo de energía reactiva).
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Se debe mencionar que el sistema eléctrico actual cuenta ya con un sistema de
compensación reactiva distribuido con aproximadamente 1970 kVAr nominales
instalados. Lo que se propone como resultado del servicio es ampliar este sistema de
compensación reactiva adicionando 1100 kVAr en las áreas donde existe
requerimiento y que han sido seleccionados a su vez en concordancia a los
establecidos en el alcance del servicio (áreas de Almirvilca, Morococha y Molinos).
Así mismo debemos indicar que de acuerdo con las evaluaciones económicas, para
los niveles compensación requerida en cada área resulta más conveniente compensar
en baja tensión.
Los puntos donde se propone compensar son los siguientes:
•
SE Casa de Fuerza (Línea Azul)
El requerimiento es 600 kVAr tipo. Se indica como puntos alternativos de
instalación los siguientes:
a. 300 kVAr (tres pasos de 100 kVAr) al Circuito F7 en 480 V, el cual se conecta
a la Línea Azul de Casa de Fuerza a través de un transformador de 3x150
kVA.
b. 300 kVAr (tres pasos de 100 kVAr) al Transformador de 750 kVA de la SE
Molino, el cual es alimentado desde la Línea Azul de Casa de Fuerza.
•
SE Almirvilca (Celda Profundización Mina)
El requerimiento es 200 kVAr tipo Fijo. Se recomienda la instalación de 02 bancos
de 100 kVAr cada uno en los tableros de 02 subestaciones ubicadas en mina y
que sea alimentadas desde el circuito Profundización Mina en la SE Almirvilca.
•
SE Morococha Nº 3
El requerimiento es 200 kVAr tipo Fijo. Se recomienda la instalación de 02 bancos
de 100 kVAr cada uno en los tableros de 02 subestaciones ubicadas en mina y
que sea alimentada desde la SE Morococha Nº 3.
•
Planta Neutralización (MCC Principal) – 480 V
El requerimiento es 100 kVAr tipo Fijo. Se instalará en el MCC Principal de Planta
de Neutralización.
e.
La Unidad Minera Quiruvilca, de acuerdo con la información suministrada por personal
de PANAMERICA SILVER no presenta fuentes importantes de armónicas,
prevaleciendo las cargas del tipo lineal (motores, iluminación, calefacción entre otros).
Se ha identificado en las subestaciones principales, donde se instalaría la
compensación reactiva propuesta, las frecuencias de resonancia y los niveles de
armónicas de corriente, encontrando que, en su mayoría no están sintonizadas o los
niveles de corriente armónica son relativamente bajos para alcanzar niveles de
resonancia armónica crítica.
Sin embargo, se debe remarcar que el suministrador de los condensadores podrá
realizar las evaluaciones de las armónicas que estime convenientes para verificar el
impacto de ellas sobre el sistema eléctrico bajo las propias características de sus
condensadores.
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8.
RECOMENDACIONES
Como resultado de las mediciones y análisis efectuados en el sistema eléctrico de la
unidad minera Quiruvilca, se dan las siguientes recomendaciones:
a.
De la evaluación de los datos históricos de consumo de energía eléctrica, se observa
que el factor de carga (relación de la demanda media mensual - energía activa sobre
el tiempo de un mes - con respecto a la máxima demanda) se encuentra en niveles
promedios anuales de 64.6% en horas punta, lo cual indica que el uso de la energía
puede ser evaluado para ver la factibilidad de reducir la máxima demanda y el costo
por este concepto.
Se recomienda efectuar una evaluación de cantidad de energía (típicamente incluida
en los estudios de Eficiencia Energética) en donde se tenga como objetivo el mejorar
en caso sea factible desde el punto de vista operativo el factor de carga del consumo
de la energía eléctrica.
b.
Se ha determinado mediante las evaluaciones de flujo de potencia que en MT – 2.3 kV
(cola del alimentador F9) pueden existir caídas de tensión que alcanzan un máximo
10% en condiciones de máxima demanda, se recomienda tener en consideración
emplear adecuadamente los taps de los transformadores MT/BT ubicados en esta
área que alimentan las cargas de baja tensión, observando que los motores
típicamente pueden trabajar con caídas de tensión de hasta +/-10% y las cargas de
iluminación con caídas de tensión de hasta +/-5%.
c.
Como aspecto complementario a la propuesta de bancos de condensadores
presentada, es necesario recomendar a los fabricantes que efectúen los análisis que
estimen convenientes para asegurar que las características de sus propios
condensadores, no amplifiquen los niveles de distorsión armónica por encima de los
valores considerados.
d.
Se recomienda efectuar diagnósticos y mediciones de demanda y calidad de energía
(armónicos y perturbaciones de tensión) periódicamente o cada vez que se realicen
cambios en el sistema eléctrico (cambios en la topología de la red, ingreso de bancos
de condensadores, ingreso de cargas no lineales importantes – variadores de
velocidad de potencia significativa) con el objetivo de verificar si éstos no introducen
perturbaciones que puedan influir en la operación adecuada del sistema.
e.
Se recomienda mantener una base de datos actualizada de los principales equipos
eléctricos (motores, transformadores de potencia, condensadores, variadores de
velocidad, equipos de protección, cables, líneas aéreas) por área y/o subestación y así
como mantener actualizados los diagramas unifilares del sistema eléctrico, con la
finalidad ayudar a las labores de mantenimiento y la evaluación de estudios de mejora
del sistema eléctrico.
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f.
De la apreciación general efectuada a las instalaciones, durante el desarrollo de las
mediciones, se recomienda considerar actualizar el sistema de protección para brindar
mayor confiabilidad. Caso contrario, también se puede considerar la verificación
operativa de los relés actuales de protección utilizando una maleta de prueba de relés
para asegurar su condición operativa.
g.
De manera similar que en el anterior ítem, se recomienda efectuar la verificación
operativa de los interruptores de media tensión a través de pruebas de apertura y
cierre en simultáneo y medir su resistencia de contactos.
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