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¿Cómo mejorar la estabilidad y seguridad del sistema eléctrico de potencia?

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Esquema de Rechazo Automático de Carga (ERAC).

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Control de la frecuencia mediante el control del flujo de energía del SEP

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Control de la tensión mediante mediante reguladores automáticos de voltaje (AVR) y transformadores reductores y elevadores

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Mantenimiento preventivo y predictivo

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Actualización de equipos y tecnología

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Diversificación de fuentes de energía.

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Protección contra sobretensiones y cortocircuitos

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Plan de contingencia y respuesta a desastres

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Regulación y normativas adecuadas

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1.-JHON ELVIS GALARZA CARHUAMACA (48144134)
2.-JOHAN NILO ESPINOZA OCHOA (75336271)
3.-ISAAC BRISTON YAURI SARCO (72875467)
4.-KEVIN JHONATAN PORRAS ROJAS (75561003)
5.-YERALD YSACC RIOS SULLCARAY (75974745)
6.-JOSUE BRAYAN TERREROS ALIAGA (75661474)

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Un esquema de rechazo automático de carga es un mecanismo de protección del sistema eléctrico que consiste en desconectar parte de la demanda cuando hay un desbalance entre la generación y el consumo de energía, que puede causar problemas de frecuencia, tensión o estabilidad.

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Preservar la estabilidad y seguridad del sistema eléctrico nacional, evitando el colapso del mismo ante situaciones de desbalance entre la generación y el consumo de energía.

Mantener el control de la frecuencia y la tensión del sistema eléctrico, de acuerdo con las normas técnicas establecidas por el COES y OSINERGMIN.

Privilegiar el abastecimiento del suministro eléctrico a las cargas esenciales y los usuarios regulados, que son los que tienen mayor impacto social y económico.

Permitir la recuperación del sistema eléctrico en el menor tiempo posible, minimizando las pérdidas de energía y los daños a los equipos.

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Los criterios y las magnitudes de rechazo de carga son establecidos por el COES, que es el organismo encargado de la operación del sistema eléctrico nacional.

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1. “Optimización de la estabilidad del sistema eléctrico mediante el uso de esquemas de rechazo automático de carga”

2. “Análisis de la implementación de esquemas de rechazo automático de carga en sistemas eléctricos”

3. “Evaluación de la efectividad de los esquemas de rechazo automático de carga en la prevención de apagones eléctricos”

4. “Diseño y simulación de un esquema de rechazo automático de carga para mejorar la estabilidad del sistema eléctrico”

5. “Estudio de la implementación de esquemas de rechazo automático de carga en sistemas eléctricos de alta tensión”

6. “Desarrollo de un modelo de rechazo de carga para la prevención de fallas en sistemas eléctricos”

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Esquema de Rechazo de Carga por Mínima Frecuencia

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Esquema de Rechazo de Carga por Mínima Frecuencia

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Desconexión de unidades generadoras.

Desconexión de líneas de interconexión entre sistemas.

Conexión de cargas.

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Se considera rechazo de carga no deliberado cuando ocurre un evento de corto circuito de manera súbita haciendo que la carga donde ocurrió la falla se desconecte y debido al que el generador sigue entregando la potencia indicada hace que ese exceso de potencia eleve la frecuencia.

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Ocurre cuando se desconecta de manera prevista un generador, pero esta desconexión genera que haya más carga que generación lo que genera que haya una disminución de la frecuencia.

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Debido a un incremento de demanda, siendo este superior a la de generación

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¿Cómo podríamos mejorar la calidad de suministro en relación a la estabilidad de tensión y frecuencia en los casos de salida de una gran central hidroeléctrica y/o térmica?

●Implementando sistema de control y regulación para que supervisen y controlen continuamente la generación y carga del sistema interconectado en tiempo real.

●Implementando sistemas de almacenamiento de energías para mitigar las fluctuaciones en la generación de centrales hidroeléctricas y térmicas. Además, este tipo de sistema puede absorber el exceso de energía cuando la generación es alta y liberar energía cuando la generación es baja; y así garantizar un sistema estable.

●Realizar la conexión en anillo de todo el sistema interconectado, ya que esto permitirá compartir la carga y la generación de diferentes fuentes de energía, así mismo, se va reducir la dependencia de una sola central y mejorará la estabilidad del sistema.

●Implementado sistemas de generación mediante fuentes de energía renovable como son la solar y eólica, además, se sabe que este tipo de fuente es variable en términos de generación, pero al combinarlos con sistemas de almacenamiento y redes de inteligencia ayudarían a mejorar la estabilidad del sistema.

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¿Cuál es la Normatividad que regula el rechazo de carga en el Perú?

Resolución N°088-2017-OS/CD del 25 de mayo de 2017: Tiene por objetivo establecer los criterios y metodología para determinar, ejecutar y evaluar los rechazos de carga, dispuesto por el COES durante la programación y ejecución de la operación para ser ejecutados por usuarios libres y distribuidores; así como, establecer las responsabilidades tanto del COES como de los Agentes del SEIN y las coordinaciones operativas necesarias para su adecuado cumplimiento.

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¿En qué casos se ha aplicado el rechazo de carga?

●Escasez de generación, ya que cuando la capacidad de generación eléctrica no es suficiente para satisfacer la demanda de energía de manera continua, se pueden aplicar medidas de rechazo de carga. Esto puede ocurrir debido a situaciones como mantenimiento no programado de plantas de generación, fallas en equipos, escasez de combustible, reducción de la capacidad de generación por condiciones climáticas extremas, entre otros.

●Emergencias o desastres naturales, ya que en situaciones de emergencia o desastres naturales, como terremotos, huracanes, inundaciones o tormentas severas, puede ser necesario aplicar el rechazo de carga para preservar la integridad y estabilidad del sistema eléctrico. En estos casos, se prioriza el suministro de energía a servicios esenciales, como hospitales, servicios de emergencia y centros críticos.

●Mantenimiento programado de infraestructura, ya que en ocasiones, se requiere realizar mantenimiento programado o trabajos de actualización en la infraestructura eléctrica, como líneas de transmisión, subestaciones o plantas de generación. Por esa razón, durante estas actividades se puede optar por rechazar carga en ciertas áreas o a ciertos usuarios para garantizar la seguridad de los trabajadores y evitar interrupciones imprevistas.

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¿Qué tipos de relés de protección existen con sus respectivas marcas y modelos? ¿Cuál es la protección específica para la frecuencia?

1.Relés de protección de sobrecorrientes:

Estos relés protegen contra corrientes excesivas y cortocircuitos en el sistema eléctrico.

Marcas:                              Modelos:

Siemens                             SIPROTEC ⅘ series

ABB                                  REF,REM, y REJ

General Electric                 Multilin UR Serie

1.Relés de protección de distancia:

Son utilizados para la medición de impedancia para determinar la ubicación de una falla en el sistema eléctrico y permiten la coordinación de protecciones.

Marcas                               Modelos:

SEL  SEL-311C; SEL -421

Grid Solutions  MiCOM P442

Siemens                            SIPROTEC 7SA y 7SD

a)¿Qué tipos de relés de protección existen con sus respectivas marcas y modelos?

3.    Relés de protección de sobretensión:

Estos relés protegen contra la sobretensión transitoria y permanentes en el sistema eléctrico.

Marcas:                              Modelos:

ABB                                REJ 525,REJ 603, REJ 610

Siemens                          SIPROTEC 7SA y 7SK

Schneider                        Sepam Series

4.    Relés de protección de frecuencia:

Son utilizados para supervisar la frecuencia del sistema eléctrico y protegen contra desviaciones significativas de la frecuencia nominal.

Marcas                               Modelos:

Basler Electric            BE1-81, EB1-851

Grid Solutions  Multilin 489

SEL                                 SEL-375

¿Cuál es la protección específica para la frecuencia en un relé?

La protección específica de frecuencia es ANSI 81, tanto para alta frecuencia como para baja frecuencia, también puede llamarse infrafrecuencia y sobrefrecuencia, además de mínima frecuencia o sub frecuencia. La protección 81 actúa frente a valores de frecuencia por encima o por debajo de los niveles ajustados, para la referencia de 60 Hz o 50 Hz según el sistema eléctrico del país donde está siendo utilizada.

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Solución

Se realizará la programación de un relé de frecuencia según el estudio de rechazo de carga/generación del SEIN del año 2023

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Se establece el diagrama de cargas de la empresa Exportadora de café Romex.

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❖En conclusión, el sistema de rechazo automático de carga por mínima frecuencia ha demostrado ser una herramienta efectiva para mejorar la estabilidad del sistema eléctrico. Además, al monitorear la frecuencia de carga y desconectar automáticamente las cargas no esenciales cuando la frecuencia cae por debajo de un umbral establecido, se evita la posibilidad de una falla del sistema debido a una demanda excesiva.

❖En síntesis, el sistema de rechazo automático de carga por mínima frecuencia proporciona una capa adicional de protección contra apagones, ya que al desconectar automáticamente las cargas no críticas durante situaciones de baja frecuencia, se puede prevenir la caída completa del sistema y garantizar que las cargas esenciales sigan recibiendo suministro eléctrico.

❖En síntesis, tener un mecanismo automático para desconectar las cargas no esenciales durante situaciones de baja frecuencia, se mejora la confiabilidad del sistema eléctrico en general. Así reducir la posibilidad de sobrecargas y fallas del sistema, lo que resulta en una mayor calidad del suministro eléctrico para los usuarios.

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según estudio revisado se va realizar las siguientes configuraciones en el relé de protección, además para este trabajo se va utilizar cuatro etapas.

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se realizan las configuraciones, en accion a 59.2 Hz, Pickup delay 0 s, y Dropout Delay 0.15 s, en frecuencia baja