Lightning effects on distribution transformers and reliability of power distribution systems in Colombia

Efecto de los rayos sobre transformadores de distribución y confiabilidad de sistemas de distribución de energía en Colombia

Las tasas de falla de sistemas rurales de distribución de energía en Colombia son estudiadas a partir de parámetros del rayo y un modelo de tiempo atmosférico de dos estados (normal y adverso). La información de rayos es correlacionada con la ubicación de 251,024 transformadores en una amplia zona en el centro de Colombia. Una parte importante de los transformadores presenta tasas de falla 45 veces mayor que lo normal y redes extensas de distribución muestran tasas de fallas 75 veces mayores a las esperadas en condiciones consideradas de tiempo normal.

Introducción

Los niveles de confiabilidad de los sistemas de distribución de energía en Colombia son aparentemente bajos en comparación con los de los países desarrollados, e incluso son inferiores a los de países en desarrollo similares. El Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos (2012) publicó un estudio comparativo del SAIDI (System Average Interruption Duration Index) alrededor del mundo. El SAIDI en los países europeos, Estados Unidos y Japón es en general inferior a 300 min; en los países tropicales como Brasil e Indonesia el SAIDI tiene un promedio de aproximadamente 1000 min; mientras que en Colombia el SAIDI es de 9480 min (158 h). Esa enorme diferencia tiene varias explicaciones posibles; el primer análisis lógico es centrarse en los niveles de inversión y uso de tecnología; sin embargo, la regulación eléctrica colombiana, basada en un esquema de mercado abierto, incentiva a las empresas eléctricas a mejorar continuamente sus índices de confiabilidad, por lo que aunque los niveles de inversión no son altos, estos no son tan diferentes a los de otros países en desarrollo. En este sentido, se requiere otra explicación basada en las condiciones locales. Estudios como el de Tolbert et al (1995), Alvehag et al (2011) y otros, realizados en Estados Unidos y Suecia, revelan que las inclemencias del tiempo son la causa más recurrente de cortes en los sistemas de distribución de energía, comúnmente con más del 50 % de los casos, donde el viento y los rayos son las dos principales externalidades.