1 1. SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Conjunto de instalaciones y equipos para producir, transportar y distribuir energía eléctrica a los usuarios de una zona, ciudad, región o país.
“La función del sistema eléctrico de potencia 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 (Gp:) G
3 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Componentes principales: Equipos directamente relacionados con la producción, transporte y distribución de energía eléctrica
4 Equipo de corte y maniobra 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
5 Equipo de protección: No previene las fallas, su operación tiene gran efecto sobre la seguridad y estabilidad del sistema 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
6 Equipo de medida: 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
7 Equipo de control 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
8 Equipo de comunicaciones 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Torre de microondas
9 Equipo de servicios auxiliares 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Planta de emergencia Banco de baterías 125 V DC
10 Subestaciones 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (Gp:) Barraje (Gp:) Seccionador (Gp:) Interruptor (Gp:) Trafo de corriente (Gp:) Trafo de potencial (Gp:) Pararrayos (Gp:) Control, medida y protección
“Salida”, “campo” o “bahía” de una subestación Barraje
11 Plantas de generación 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Están constituidas por la central de generación y la subestación eléctrica
12 Sistemas de Control 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
13 Centro de Control 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (Gp:) Centro de Control SDL1 (Gp:) Centro de Control STR1 (Gp:) Centro de Control STR2 (Gp:) Centro de Control SDL2 (Gp:) Centro de Control SDLn (Gp:) Centro de Control STRn (Gp:) Centro de Control STN
Sitio donde se realiza la operación integrada de un sistema de potencia. Puede ser local, regional o nacional.
Se requiere que en las subestaciones y plantas de generación exista algún grado de automatización y un sistema de comunicaciones entre las instalaciones involucradas.
14 ZONAS FUNCIONALES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA 3. ZONAS FUNCIONALES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA GENERACIÓN
TRANSMISIÓN
DISTRIBUCIÓN P, Q P, Q P, Q USUARIOS GRANDES USUARIOS equipos e instalaciones cuya función es producir energía eléctrica en grandes cantidades a partir de fuentes primarias de energía. equipos e instalaciones cuya función es transportar energía de los centros de producción a los principales nodos de consumo (subestaciones de distribución o grandes usuarios). Por lo general, su topología es enmallada. equipos e instalaciones cuya función es llevar la energía eléctrica a los usuarios finales en sus puntos de conexión. Consiste en circuitos de distribución (feeders) con topología radial. Cuando existe topología enmallada, es común operar en forma radial.
15 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA Para algunos equipos del sistema eléctrico, no aplica el concepto de voltaje nominal:
16 Clasificación: 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA Actividades según la CREG (Voperación): Niveles de tensión establecidos por la CREG (Vnominal):
17 Clasificación: 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA Niveles de tensión establecidos por el RETIE – Norma NTC 1340: http://www.portalelectricos.com/retie/index.php http://www.cidet.com.co
18 Clasificación: 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA ANSI según voltaje nominal: ANSI según voltaje de operación:
19 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Dispositivo que transmite potencia eléctrica entre dos puntos por medio de conductores y opera a un voltaje mayor a 1 kV con señal DC o AC sinusoidal de 50 ó 60 Hertz.
20 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Una línea de transmisión de potencia se puede representar como una red de dos puertos o cuadripolo (Gp:) CUADRIPOLO
Entrada, fuente o envío Salida, carga o recibo Red de secuencia positiva Lineal Pasiva Bilateral Parámetros eléctricos son independientes de la carga eléctrica y de la corriente eléctrica. Sólo dependen de la geometría de montaje de los conductores y del tamaño y tipo de conductor. No es fuente de energía eléctrica Parámetros eléctricos son los mismos vistos desde cualquier par de terminales.
21 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (conductores): Se utilizan cables, no alambres Pueden utilizarse conductores distintos para fases y apantallamiento (cables guarda) Pueden ser desnudos o aislados Los materiales más utilizados son: aluminio (AA), cobre (CU), acero galvanizado (SS) y aleaciones y combinaciones de éstos como ACSR, alumoweld (AW), ACSR/AW, copperweld Los cables aislados pueden tener o no un neutro concéntrico, y ser monopolares, bipolares, tripolares, triplex, armados o acorazados. Material aislante preferido: Polietileno reticulado (XLPE) En los cables aislados siempre se utiliza una pantalla metálica exterior que se conecta a tierra para controlar el gradiente de potencial.
22 Tipo XLPE (Gp:) Chaqueta
(Gp:) Cinta
(Gp:) Blindaje del conductor (Gp:) Aislamiento (Gp:) Blindaje del aislamiento
(Gp:) Pantalla Metálica (hilos de cobre)
(Gp:) Conductor
5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
23 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (Estructuras): Autosoportadas o retenidas Postes de concreto, madera, acero Torres en acero galvanizado (celosía)
24 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (aisladores): Suspensión y retención Tipo pin, poste, cadenas conformadas por unidades de suspensión Materiales: Porcelana, vidrio, materiales sintéticos
25 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (herrajes): Grapas para sujetar cables de fases y guarda Amortiguadores Espaciadores para mantener separados los conductores de un haz Anillos para control de efecto corona Cuernos de arco Crucetas y demás elementos metálicos Cables para retención o anclaje
26 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (obras civiles): Líneas subterráneas Cimentaciones Corredor o servidumbre (Right of way) Bancos de ductos o zanjas Cajas de inspección, halado o tiro Líneas aéreas
27 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (puesta a tierra): Cable de cobre desnudo Conectores cobre-cobre o bimetálicos Varillas de puesta a tierra en cobre o copperweld Contrapesos Mallas de puesta a tierra
28 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos principales (otros): Pararrayos de línea Empalmes y terminales monofásico y trifásicos para cables aislados Anclajes (Anchors) Balizas para señalización aeronáutica
29 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Designación de Conductores El tamaño del conductor se designa con base en el área total. Circular Mil (CMIL) Es una práctica norteamericana 1 CMIL = 0,506 7*10-3 mm2, es el área de un círculo cuyo diámetro es una milésima de pulgada A cada área estandarizada se le asigna una designación AWG o kcmil Los conductores hasta 211 600 cmil se designan por un calibre AWG: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1/0, 2/0, 3/0, 4/0 Los conductores mayores a 211 600 se designan por kcmil Es común asociar a cada calibre el nombre en Inglés de un ave (Parrot, ostrich etc). Milímetros cuadrados (mm2) Es la práctica internacional pues cumple con el Sistema Internacional (SI) de unidades
30 Conductores desnudos: 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN En la selección de un conductor se busca la mayor relación conductividad/peso y/o fuerza/peso a un mínimo costo. Conductores estándar: AAC (All Aluminum Conductor) ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) AAAC (All Aluminum Alloy Conductor) ACAR (Aluminum Conductor, Aluminum-Alloy Reinforced)
http://www.sural.com/productos/desnudos/acsr.htm http://www.cdeln.com/produc.htm
31 Conductores desnudos: 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Conductores estándar: AAC (All Aluminum Conductor): Aluminio 1350-H19, bajo costo, conductividad de 61,2%, buena resistencia a la corrosión. Mayor relación conductividad/peso de todos los conductores aéreos. Se usa en zonas urbanas, vanos cortos, máxima transferencia de corriente. ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced): Núcleo de acero rodeado de una o varias capas de aluminio 1350-H19, vanos largos, el área en cmil se especifica en función del área de aluminio, se elonga menos que otros conductores, soporta altas temperaturas. Acero Aluminio ACSR 4 AWG 6 Al/1 S
32 Conductores desnudos: 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Conductores estándar: 3. AAAC (all aluminum alloy conductor): No contiene núcleo de acero, aleación de aluminio de alta fortaleza 6201-T81, alta relación resistencia/peso, ofrece mayor resistencia a la corrosión que el ACSR. La resistencia DC a 20 ºC de los conductores AAAC y el ACSR estándar del mismo diámetro es aproximadamente la misma. 4. ACAR (Aluminum Conductor, Aluminum-Alloy Reinforced): Mezcla de hilos AAAC y AAC del mismo diámetro, excelente balance entre propiedades mecánicas y eléctricas, alta resistencia a la corrosión.
33 Conductores desnudos: 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Conductores modificados: Incrementar: Capacidad de corriente para el mismo diámetro Auto-amortiguamiento para reducir las vibraciones aéreas Esfuerzo mecánico para reducir la catenaria de los conductores. Formas de los hilos Grado de temple del aluminio de los hilos Diferentes tipos de cubiertas para la protección contra la corrosión del núcleo de acero Modificación de la configuración geométrica del conductor para producir un perfil variable frente al viento Cambios
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