TEMA 1. Elementos de un sistema eléctrico de Potencia PDF

Preview

Summary

Introducción a los componentes de un SEP...

Description

TEMA 1 Elementos de un Sistema Eléctrico de Potencia El propósito de este breve capitulo es describir cual es la estructura del Sistema Eléctrico Ecuatoriano, identificar la red de transporte y distribución, los proyectos del sistema eléctrico ecuatoriano, la potencia instalada y demanda de energía eléctrica del sector y la interconexión regional.

CONTENIDO 1. QUE ES UN SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (SEP)..........................2 2. PARTES DE UN SEP.............................................................................4 3. ELEMENTOS QUE COMPONEN CADA PARTE DEL SEP..........................5 4. REPRESENTACIÓN DE UN DEL SEP....................................................10 5. VOLTAJES UTILIZADOS EN UN SEP.....................................................11 6. PARA REVISAR…...............................................................................11 7. ACTIVIDADES DEL TEMA...................................................................12

1. QUE ES UN SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (SEP) El sistema eléctrico de potencia es aquel que está compuesto por todas las máquinas, aparatos, redes, procesos y materiales utilizados para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. En la entrada del sistema, la energía que se encuentra disponible en la naturaleza es transformada de diversas formas (hidráulica, eólica, por combustión de fósiles, nuclear, solar, geotérmica) en energía eléctrica.

El manejo de la energía eléctrica en los sistemas de potencia se hace principalmente en la forma conocida como corriente alterna. Los circuitos de voltaje y corriente alterna son excitados por fuentes senoidales. Una senoide es una señal que tiene la forma de la función seno o coseno. La senoide representa la forma más frecuente en la naturaleza, de allí su importancia. Una tensión senoidal tiene la forma siguiente en el dominio temporal:

Donde

Vm es la amplitud máxima de V(t) medida en voltios, ω es la

frecuencia angular medida en radianes por segundo,

t es el tiempo medido

en segundos, y Ø es el ángulo de fase de la tensión senoidal medido en grados con respecto a la tensión o corriente de referencia.

La señal eléctrica alterna se la puede representar mediante un FASOR para su análisis en el dominio de la frecuencia.

Otra manera de representar el fasor es mediante la forma rectangular:

Dónde a=Acos(Ø) se conoce como la parte real, mientras que b=Asen(Ø) se conoce como la parte imaginaria. Un ejemplo de fasores que al transformar de su forma polar a su forma rectangular los voltajes

V1(t) y V2(t), obtenemos los siguiente:

Esto permite la suma de

V1(t) y V2(t) se ejecuta fácilmente, según la regla

que indica sumar las partes reales e imaginarias por separado:

FUNCION DE UN SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA La función de un SEP es abastecer a todos los usuarios con energía eléctrica tan económicamente como sea posible, en la cantidad deseada y con un nivel aceptable de calidad, seguridad y confiabilidad.

2. PARTES DE UN SEP Un SEP se compone de tes partes o subsistemas fundamentales: 

Generación



Transmisión

Transmisión



Distribución

Subtransmisión

GENERACIÓN. – Corresponde a la producción de energía eléctrica y se realiza en centrales (térmicas, hidráulicas, etc.)

TRANSMISIÓN. – Las redes de transmisión transportan la energía en grandes cantidades desde de las centrales de generación hasta los centros de consumo.

DISTRIBUCIÓN. – Las redes de distribución canalizan la energía eléctrica desde los puntos de conexión de la red con la red de transporte (transmisión) hasta los consumidores finales.

3. ELEMENTOS QUE COMPONEN CADA PARTE DEL SEP

3.1.

Componente de la generación

CENTRAL ELECTRICA. - Se realiza en las centrales generadoras: se genera tensiones de 3 a 36 kV en corriente alterna. Los generadores se encargan de esto, se le entrega energía mecánica (mover su eje) para transformarla en energía eléctrica y así producir electricidad. Las Centrales Eléctricas pueden clasificarse dependiendo del servicio que brinden: Centrales Hidroeléctricas. - El costo de construcción de estas centrales es elevado, pero se compensan con los bajos gastos de explotación y mantenimiento luego la puesta en marcha de las mismas. Como consecuencia de esto, las centrales hidráulicas son las más rentables en comparación con los restantes tipos. Estas centrales suelen ubicarse lejos de los grandes centros de consumo y el lugar de asentamiento de las mismas está condicionado por las características del terreno. Las turbinas hidráulicas son accionadas por el agua como consecuencia de la energía cinética o a la de presión que ha desarrollado en su descenso. Anteriormente, el agua es retenida, encauzada y controlada. La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.

Centrales Nucleares. - La producción de energía se logra mediante la transformación previa de la energía nuclear. Un combustible nuclear, el uranio, y un reactor nuclear reemplazan a los combustibles y a la caldera de la central térmica. En el reactor tiene lugar la fisión del uranio (rotura en cadena de los núcleos de los átomos de este elemento químico), que al liberar una gran cantidad de energía origina el calor preciso para la obtención del vapor de agua.

Centrales Solares. - Las centrales termoeléctricas son centrales que utilizan el calor que desprende la combustión de un combustible fósil para convertir el agua en vapor de agua. Las centrales termoeléctricas pueden funcionar con tres clases de combustible diferente: gas, fuel y carbón. En el caso de este último es necesario triturarlo antes de usarlo para facilitar su combustión.

Centrales Eólica. - Es una instalación en donde la energía cinética del aire al moverse se puede transformar en energía mecánica de rotación. Para ello se instala una torre en cuya parte superior existe un rotor con múltiples palas, orientadas en la dirección del viento. Las palas o hélices giran alrededor de un eje horizontal que actúa sobre un generador de electricidad.

ESTACIÓN ELEVADORA – SUBESTACCIÓN DE CENTRAL. - Dedicada a elevar la tensión desde el valor de generación hasta el de transporte a grandes. Elevan a tensiones de: 66 - 110- 132 - 220 – 380 - 500 kV.

3.2.

Componente de la transmisión

RED DE TRANSPORTE. - Partiendo de las estaciones elevadoras, tiene alcance nacional, uniendo entre sí los grandes centros de interconexión del país y estos con los centros de consumo. Comprende todo lo que tiene que ver con LINEAS DE TRANSMISIÓN. – Dispositivos que transmiten la potencia eléctrica entre dos puntos por medio de conductores y opera a un voltaje mayor a 1 KV.

SUBESTACIONES DE TRANSFORMACIÓN. - Su misión es reducir la tensión del transporte e interconexión a tensiones de reparto. Corresponde a todo el conjunto de elementos y equipos para la transformación de niveles de voltaje. La finalidad es facilitar el transporte y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador.

Como norma general se habla de subestaciones eléctricas elevadoras situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de energías eléctrica. Y de estaciones eléctricas reductoras que reducen los niveles de tensión hasta valores que oscilan entre los 13.2, 15, 20. 45 o 66 kV y entregan energía a la red de distribución. REDES DE REPARTO O SUBTRANSMISIÓN - Son redes que, partiendo de las subestaciones de transformación reparten la energía, normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribución. Las tensiones utilizadas son: 25 - 30 - 45 - 66 - 110 - 132 kV.

1.1.

Componente de la distribución

ESTACIONES TRANSFORMADORAS DE DISTRIBUCIÓN. - transforman la tensión desde el nivel de la red de reparto hasta el de la red de distribución en MT.

CENTROS DE TRANSFORMACIÓN (C.T.). - Su misión es reducir la tensión de la red de distribución de MT al nivel de la red de distribución de BT. MT à BT (20 kV/400 V).

RED DE DISTRIBUCIÓN DE BAJA TENSIÓN. - Son redes que parten de los centros de transformación y alimentan a los distintos abonados. 400/230 V.

4. REPRESENTACIÓN DE UN DEL SEP En un diagrama de un SEP se lo representa mediante sus símbolos o diagramas eléctricos Unifilares, de la siguiente forma.

5. VOLTAJES UTILIZADOS EN UN SEP Los niveles de tensión establecidos por la IEC y la RETIE son: TIPO VOLTAJE Extra alta tensión (EAT) Alta tensión (AT) Media tensión (MT) Baja Tensión (BT) Muy baja tensión (MBT)

VOLTAJE V > 230 KV 57.5 KV < V...