Análisis del desempeño de un circuito de distribución, para evaluar la penetración de recursos distribuidos en el ICE, mediante la implementación de la Ley 10086 - Acuña-Bogantes, Anibal (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2024)
Este informe analiza el desempeño del circuito en relación con la integración de la generación distribuida (GD) a través de la simulación de un circuito de distribución eléctrica del ICE en Cyme. En el contexto de la Ley 10086, que fomenta el uso de recursos renovables, se regula la incorporación de recursos energéticos distribuidos en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Durante la recolección de atributos es crucial integrar estos elementos para construir una base de datos precisa que permita simular de manera confiable el comportamiento de la red. El ICE debe incluir la capa cidad de potencia de los seccionadores y ajustar las coordinaciones de protección para los reconectadores y su capacidad. Además, es esencial incorporar las curvas características y la ampacidad de los fusibles utilizados. Estas mejoras aumentarán la confiabilidad de los datos en los análisis de cortocircuito y en la evaluación de la penetración máxima de recursos distribuidos. El análisis de flujo de carga permite evaluar el comportamiento del sistema según las condiciones de consumo y generación de energía, calculando la tensión y el ángulo de fase en cada barra, así como el flujo de energía en líneas y transformadores. Este análisis identifica conductores y transformadores sobrecargados, lo que indica la necesidad de considerar el aumento del calibre de los conductores y detectar las fases sobrecargadas en los transformadores para explorar opciones de balanceo y equilibrar las cargas. El análisis de cortocircuito en Cyme, fundamentado en los estándares ANSI C37.010, C37.5 y C37.13, regula la aplicación de interruptores automáticos y calcula cuatro tipos de carga. Al mismo tiempo, señala que la red puede manejar adecuadamente las corrientes de falla; sin embargo, las corrientes trifásicas representan un desafío, alcanzando hasta 14 kA en buses de media tensión y 20 kA en buses de baja tensión. Esto requiere atención especial en la protección de estas áreas críticas para prevenir sobrecargas y posibles daños a la infraestructura. Se examina la capacidad del circuito para integrar recursos energéticos distribuidos (DER), evaluando la penetración máxima sin comprometer la estabilidad de la red, considerando criterios de ARESEP de tensiones, sobrecargas y corriente. Se simulan diferentes escenarios para identificar los límites de integra ción de DER y garantizar la operación segura de la red. Dada la sensibilidad del sistema a las fluctuaciones de tensión y restricciones por carga térmica, se recomienda efectuar una evaluación integral, revisando los dispositivos o nodos que limitan dicha capacidad. El estudio incluye la creación de un mapa interactivo con QGIS para visualizar los resultados de la capacidad de penetración de los recursos energéticos distribuidos (DER) en el circuito de distribución, tanto a pequeña como a gran escala. Este mapa es una herramienta visual clave para la toma de decisiones, ya que facilita la identificación de áreas críticas y la planificación de futuras expansiones de la red. En el ámbito económico, el análisis estudia la metodología tarifaria regulada por ARESEP para la generación distribuida, abarcando las cuatro tarifas propuestas por esa entidad. Se evidencia que el en foque, basado en el principio de servicio al costo, busca equilibrar las necesidades de los usuarios con los intereses de las distribuidoras, promoviendo la sostenibilidad y la eficiencia económica.

This report analyzes the circuit performance in relation to the integration of distributed generation (DG) through the simulation of an ICE electrical distribution circuit in Cyme. In the context of Law 10086, which promotes the use of renewable resources, the incorporation of distributed energy resources in the National Electric System (SEN) is regulated. During the collection of attributes, it is crucial to integrate these elements to build an accurate databa se that allows to reliably simulate the behavior of the network. The ICE must include the power capacity of the disconnectors and adjust the protection coordinations for the reclosers and their capacity. In ad dition, it is essential to incorporate the characteristic curves and the ampacity of the fuses used. These improvements will increase the reliability of the data in the short-circuit analyses and in the evaluation of the maximum penetration of distributed resources. The load flow analysis allows to evaluate the behavior of the system according to the conditions of consumption and generation of energy, calculating the voltage and phase angle in each bus, as well as the energy flow in lines and transformers. This analysis identifies overloaded conductors and transformers, in dicating the need to consider increasing conductor sizing and detecting overloaded phases on transformers to explore balancing options and balance loads. Cyme’s short circuit analysis, based on ANSI standards C37.010, C37.5 and C37.13, regulates the application of circuit breakers and calculates four types of load. At the same time, it notes that the network can adequately handle fault currents; however, three-phase currents represent a challenge, reaching up to 14 kA on medium voltage buses and 20 kA on low voltage buses. This requires special attention in protecting these critical areas to prevent overloads and possible damage to infrastructure. The circuit’s ability to integrate distributed energy resources (DER) is examined, assessing maximum penetration without compromising network stability, considering ARESEP criteria for voltages, overloads and current. Different scenarios are simulated to identify the limits of DER integration and ensure the safe operation of the network. Given the sensitivity of the system to voltage fluctuations and thermal load restrictions, a comprehensive assessment is recommended, reviewing the devices or nodes that limit said capacity. The study includes the creation of an interactive map with QGIS to visualize the results of the penetration capacity of distributed energy resources (DER) in the distribution circuit, both on a small and large scale. This map is a key visual tool for decision-making, as it facilitates the identification of critical areas and the planning of future expansions of the network. In the economic field, the analysis studies the tariff methodology regulated by ARESEP for distributed generation, covering the four tariffs proposed by that entity. It is evident that the approach, based on the principle of service at cost, seeks to balance the needs of users with the interests of distributors, promoting sustainability and economic efficiency.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Mantenimiento Industrial) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electromecánica, 2024
Esta tesis cumple con el objetivo ODS 7: garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todas las personas. Meta a: aumentar la cooperación internacional para facilitar el acceso a la investigación y la tecnología relativas a la energía limpia, incluidas las fuentes renovables, la eficiencia energética y las tecnologías avanzadas y menos contaminantes de combustibles fósiles, y promover la inversión en infraestructura energética y tecnologías limpias.
Keywords: Mapa Interactivo; Circuitos de distribución; Generación de energía eléctrica distribuida; Metodología -- Tarifas; Capacidad de penetración del circuito; Software CYME; Modelos de simulación; Análisis -- Cortocircuitos; Carga térmica; Interactive map; Distribution circuits; Distributed electric power generation; Methodology -- Rates; Circuit penetration capacity; CYME software; Simulation models; Analysis -- Short circuits; Thermal load; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Electrical engineering, electronics and photonics