Capítulo 1 Alta tensión

Cap.1: INSTALACIONES DE CORRIENTE ALTERNA

1.1 Sistema Eléctrico

Ing. Xavier Gutiérrez

• Los sistemas eléctricos juegan un papel importante en el desarrollo de la humanidad.

• Existen varios tipos de sistema eléctricos, comunes sistemas de distribución, subtransmición, sistemas de potencia.

• Las fuentes de energía o centrales de generación, y los sistemas de eléctricos, mejoran la calidad de vida.

• Se crean los sistemas de potencia por la necesidad de llevar la energía desde lugares de generación a los centros poblados.

• Gran importancia la operación de los sistemas, condiciones normales y contingencia.

• Definiciones de SEP. - IEEE define como: “Una red formada por unidades generadoras eléctricas,cargas y/o líneas de transmisión de potencia, incluyendo el equipo asociado,conectado eléctricamente o mecánicamente a la red.”



Diccionario de términos de IEEE : “Como las fuentes de potencia eléctrica, conductores y equipo requerido para suplir la potencia eléctrica.

Red eléctrica de potencia que se encarga de generar, transmitir y distribuir la energía, hasta los consumidores.”



• Entidades que conforman: Empresas del sector eléctrico, Generadoras, transmisoras, distribuidoras, CONELEC y CENACE.

• Pueden ser de capital público, privado y mixto.

Regulador

Operador



Países en donde el capital privado se encarga de la prestación del servicio eléctrico: EEUU, Inglaterra, Argentina.

Países en donde el capital público se encarga de la prestación del servicio eléctrico: Venezuela , Ecuador.

Países en donde el capital público se encarga de la prestación del servicio eléctrico: Venezuela , Ecuador.

Ing. Xavier Gutiérrez 5

– Modelo 1: Monopolio a todos los niveles

� Total integración vertical.

� Puede existir distribuidoras separadas.

� Planificación centralizada de la producción y transporte.

� Remuneración de costo de servicio de cada compañía verticalmente integrada (tarifa regulada).

� Transacciones mayoristas.

- Entre compañías verticalmente integrada.

- Entre distribuidoras y compañías verticalmente integradas (con peajes de transporte).

� Obligaciones de servicio publico.

Observaciones

� Consumidores absorben la mayor parte del riesgo (Ejm: errores de planificación para cubrir la

demanda, obsolescencia tecnológica).

� Abuso de obligaciones de servicio publico.

� (Combustibles, diversificación energética, descuentos en las tarifas, impuestos locales, etc).

� Presión de potenciales nuevas centrales baratas.

�Generación

• En general, la

generación deenergía eléctricaconsiste en

transformar

alguna clase de

energía química,

mecánica,

térmica o

luminosa, entre

otras, en energía

eléctrica.

• Cambio de esquema tradicional, energías no

renovables, combustibles fósiles a energías

renovables.

• Aplicación de incentivos en aspectos regulatorios,

mejores precios para productores, no impuestos, orden

de prioridad para despacho. Ing. Xavier Gutiérrez 6

�Generación

Recursos Renovables� Energía solar

� proyectos fotovoltaicos.

� calentamiento solar de agua.

� Energía eólica

� Sectores costaneros-

� Zonas geográficamente desérticas

� Energía geotérmica

� Biomasa

� Aprovechamiento de los ingenios azucareros, alimentos.


�Transmisión

� Es el enlace entre las centrales de energía y las redes de distribución.

� Transporte de grandes cantidades de energía a tensiones elevadas en los

rangos de alta y media tensión.

� Un solo sentido desde los generadores hacia los consumidores.


�Distribución

Las empresas de distribución se encargan de entregar la energía desde las

subestaciones de distribución S/E a los clientes finales.

Se realiza a niveles de media y baja tensión, garantizando en todo momento la

calidad y conexión del suministro.Ing. Xavier Gutiérrez 9

�Distribución

� Clientes No Regulados: Los cuales se encargan de negociar la compra de

energía con las empresas generadoras.

� Clientes Regulados: Típicamente se refiere a consumidores residenciales

que tienen bajos consumos los cuales, son clientes directos y pagan sus

consumos a través de tarifas que están reguladas por el estado, de allí su

nombre.

� Distribución independiente de la comercialización: Cuando la empresa

distribuidora solamente se encarga de llevar la energía a los clientes y no

les cobra directamente por este servicio.

� Distribución y comercialización: Cuando la empresa distribuidora

además de llevar la energía a los puntos de consumo, la comercializa al

comprarla a las generadoras y venderla a los clientes finales, cobrándoles

por el servicio.


�Comercialización

Consistente en la compra de energía eléctrica en el mercado mayorista y

su venta a los usuarios finales.




� CONSEJO NACIONAL DE ELECTRICIDAD -CONELEC-

Planificará, regulará, controlará al sector eléctrico, y otorgará concesiones,permisos y licencias previstos en la ley; para cumplir sus objetivos principalesejecutará las siguientes actividades:

a) Desarrollar y ejecutar la política del sector eléctrico formulada por elPresidente de la República.

b) Regular el sector eléctrico.c) Elaborar el Plan Maestro de Electrificaciónd) Aprobar los pliegos y cargos tarifarlos para los servicios regulados de

transmisión y distribución.

e) Dictar y publicar regulaciones a las que deberán someterse todos losparticipantes en el sector eléctrico.

f) Dictar las regulaciones que impidan las prácticas que atenten contra la librecompetencia y signifiquen concentración de mercado.

g) Elaborar las bases para el otorgamiento de concesiones de generación,transmisión y distribución



h. Realizar la convocatoria pública llamando a participar en los procesos parael otorgamiento de concesiones.

i. Resolver la intervención, prórroga o caducidad y otorgar la autorizaciónpara la cesión o el reemplazo de las concesiones, permisos y licencias.

j. Regular el procedimiento para la aplicación de las sanciones.

k. Entregar al Presidente de la República, durante el primer trimestre de cadaaño, un informe sobre las actividades desarrolladas en el año inmediatoanterior.

l. Precautelar la continuidad del suministro del servicio de electricidad.m. Proceder a la expropiación de los inmuebles que se requieran para los

fines del desarrollo del sector eléctrico.



� CENTRO NACIONAL DE CONTROL DE ENERGÍA (CENACE)

� Se constituirá como una Corporación Civil de derecho privado.� De carácter eminentemente técnico,� Sin fines de lucro.� Cuyos miembros serán todas las empresas de generación, transmisión,

distribución y los grandes consumidores.

Se encargará del manejo técnico y económico de la e nergía en bloque, garantizando en todo momento una operación a decuada

que redunde en beneficio del usuario final.

� Tendrá a su cargo la administración de las transacciones técnicas yfinancieras del Mercado Eléctrico Mayorista.

� Debiendo resguardar las condiciones de seguridad de operación del SistemaNacional Interconectado.

� Responsabilizándose por el abastecimiento de energía al mercado.



Consideraciones de los SEP:

Los SEP no operan aisladamente, los elemento se relaciona entre si, sistema interconectado.

Sistemas interconectados son dos o mas SEP conectados eléctricamente, para suministrar la energía de manera más confiable y económica.

Las interconexiones facilitan la coordinación de la planificación y operación de los elementos que constituyen los SEP para satisfacer la demanda de energía.

La interconexión tiene también como finalidad asegurar la calidad, confiabilidad a menor costo posible.

4A 8/10/2013



EL MERCADO ELÉCTRICO ECUATORIANO

El sector eléctrico ecuatoriano ha sufrido grandes cambios.Han ocurrido tres fuertes transformaciones:

PRIMERA: En el año de 1961 se crea el Instituto Ecuatoriano de ElectrificaciónINECEL.

• Objetivo: Planificar, ejecutar, operar, regular y controlar la actividad delsector eléctrico.

SEGUNDA: En el año de 1996 se elabora el Primer Plan Nacional deElectrificación y se publica la Ley de Régimen del Sector Eléctrico. Se crea elConsejo Nacional de Electricidad CONELEC.

• Objetivo: Satisfacer las necesidades de energía eléctrica del país, con elaprovechamiento óptimo de los recursos naturales.



TERCERA: En el año 2007 bajo la gestión del actual gobierno, se elabora elMandato Constituyente N°15 , conocido como Mandato Eléctrico.

� Objetivo: Establecer el camino a seguir para la reunificación de todo el sector.

� Creación 10 de octubre de 1996.

� Operativo hasta abril del 1999.

� Promulgación de LRSE.

� Crear un Mercado Eléctrico Mayorista MEM.

� Implantación de un esquema de desintegración vertical.

� No obstante: 18% de capacidad instalada pertenece al sector privado y el 82%

al sector público.

� Mercado Mayorista



� Mandato Constituyente No 15

� Elaborado en 2007.

� Debido a:

� “Que, el modelo marginalista no ha cumplido con el objetivo de desarrollar el

sector eléctrico, garantizando la continuidad y confiabilidad del servicio de ……

� Consecuencia inmediata:

� Se elimina el concepto de costos marginales para el calculo del componente de

generación.

� No se consideran los componentes de inversión de expansiones en los costos de

distribución y transmisión.

� De esta manera, el Estado asumirá los costos que se requieran en inversiones.

(Presupuesto General del Estado)



Estructura en función de nivel de voltaje



La interconexión en los SEP se lleva a cabo en el nivel de transmisión, intercambiar fácilmente grandes bloques de energía.

Se distinguen cuatro niveles funcionales u operativos de voltaje: generación, transmisión, subtransmisión y distribución.

Los elementos de los SEP cumplen con funciones específicas, de manera que en operación coordinada poder garantizar un flujo confiable y económico.

Interconexión de SEP



Subsistemas de SEP

1. Generación: Entrega energía al sistema, transformación de tipos de energía.

• Conjunto de unidades generadoras se llaman centrales o plantas de generación.

• Depende de la fuente primaria de utilización para la ubicación de las centrales.

• La selección entre un tipo de central y otra se lo realiza por criterios técnicos y económicos , criterios de mayor relevancia.

Se clasifican en:- Centrales de base o principales, suministran la mayor parte de energía.- Centrales de punta, cubren energía en horas de demanda pico.- Centrales de reserva, generan en caso de escases de agua, generación de

reserva.- Centrales de Socorro o Emergencia, igual que las de reserva pero son

móviles a lugares donde sean necesarios.- Centrales de acumulación o de bombeo, siempre hidroeléctricas, bombean

agua en horas de exceso de demanda agua arriba para almacenamiento en agua.



Diversidad de métodos para la generación:- Térmica.- Hidroeléctrica.- Mareomotrices.- Solar, eólica, geotérmica, biomasa, etc.

2. Transmisión: Transporte de grandes bloques de energía a los centros poblados, existe grandes distancias entre generación y consumo.

El sistema de transmisión es empleado para unir todas las fuentes de generación de electricidad disponibles.

Rangos de nivel de tensión elevados en la transmisión, 138, 230, 500kv , etc….cubre distancias en kilómetros, siendo los elementos más extensos de los SEP, entre las ventajas:- Producción de energía más económica, alcance a centrales distantes.- Mejoran la confiabilidad del SEP.- Potencia transportada esta en función del nivel de tensión, mientras más

alto es la tensión mayor potencia se transporta.



3. Distribución: Sistemas empleados para conducir la energía a los usuarios finales.

Se hace uno o varios pasos de transformación de nivel de tensión para el usuario final.

Es el último elemento del SEP, constituida por equipos para llegar al cliente final.

Existen dos niveles diferenciados que dependen del nivel de tensión:- Distribución primaria, 1f, 2f o 3f- Distribución secundaria, 1f3H, 3f4H

El nivel primario comienza en la salida de las subestaciones hasta los trafosde distribución, voltajes a media tensión 600v – 40kv.

Se alimenta a grandes consumidores, industrial, comercial, generalmente sistemas radiales a diferencia de la transmisión.





El nivel secundario es a partir de los transformadores de distribución, reducción a voltajes de utilización hasta las acometidas individuales.

Distribución a niveles de voltja 120V/240V, 208V, 127V/220V, - 600V límite de la baja tensión.

Generalmente están en distribución radial, cargas pequeñas

Lazo o anillo para cargas medianas en donde se requiere mayor confiabilidad.

Redes secundarias, se utiliza en grandes cargas, más confiabilidad, mas caro.

4. Subtransmisión: transporte de potencia más grandes, niveles de voltaje más altos, no existe interconexiones con sistemas de potencia o centrales de generación, pueden ser radiales o anillo.

4B 7/10/2013



Definición de la alta tensión

Las líneas de alta tensión son las de mayor tensión en un Sistema Eléctrico, las de mayor longitud y las que manipulan los mayores bloques de potencia. Enlazan entre sí las diferentes regiones del país.

Para transportar la energía eléctrica a grandes distancias, minimizando las pérdidas y maximizando la potencia transportada, es necesario elevar la tensión de transporte. La tensión en los circuitos de transmisión puede extenderse desde 69 kV hasta 750 kV.

Un aumento de tensión significa una disminución de la intensidad que circula por la línea, para transportar la misma potencia, y por tanto, las pérdidas por calentamiento de los conductores y por efectos electromagnéticos.

A mayor tensión, menor intensidad y, en consecuencia, menor pérdida energética, lo cual es muy importante si se toma en consideración el hecho de que las líneas de alta tensión suelen recorrer largas distancias.



Además, una mayor intensidad requiere de conductores de mayor sección, y en consecuencia, con un mayor peso por unidad de longitud.

Por todos estos factores, se eleva la tensión de transporte, reduciendo la intensidad y abaratando los costes de transporte.

Se argumenta que las líneas de alta tensión afectan el medio ambiente y a la gente que vive cerca de las líneas de transmisión, por la radiación emitida. Por otro lado, dicha contaminación electromagnética permite el ahorro económico a las empresas u organismos de distribución eléctrica de transportar la potencia a una tensión elevada.

En algunos países se compensa económicamente a la gente que vive bajo o en las inmediaciones de las líneas de alta tensión, por el argumento de que los tejidos orgánicos de las personas y seres vivos pudiesen ser perjudicados por los campos electromagnéticos provocados.



Clasificación de líneas de alta tensión

• Líneas de 3ª categoríaTensión nominal: Superior a 1.000 e igual o inferior a 30.000 voltios.Usos: Distribución y generación. En algunos casos puntuales, también sontensiones de utilización, como en el caso de ferrocarriles eléctricos.

• Líneas de 2ª categoríaTensión nominal: Superior a 30.000 e igual o inferior 66.000 voltios.Usos: Transporte, subtransmisión.

• Líneas de 1ª categoríaTensión nominal: Superior a 66.000 e inferior a 220.000 voltios.Usos: Transporte a grandes distancias.

• Líneas de categoría especialTensión nominal: Igual o superior a 220.000 voltios.Usos: Transporte a grandes distancias.



ELEMENTOS

Estaciones eléctricasLas estaciones eléctricas pueden tener las funciones de conversión, transformación, regulación, repartición de energía eléctrica.

Hay estaciones que tienen transformación, en tal caso se tienen dos o más sistemas de tensiones distintas.

Hay estaciones que tienen un solo sistema, de una sola tensión nominal, y su función es interconexión.

En rigor encontramos generalmente ambas funciones en una estación eléctrica .

- Sección de instalación

- Tablero de control.



Componentes, Torres, líneas, conductores (barras), aisladores, soportesestructurales , en el suelo canales, cables de comando, medición, protección,campos magnéticos producidos por las corrientes y tensiones elevados(interferencia electromagnética), en el subsuelo sistema puesta a tierra, etc.





Interruptor

Aparato de maniobra mecánico,interrumpe corrientes en condicionenormales y anormales.

Evolución a través de los medios deinterrupción aire (comprimido), aceite,gas SF6, vacío.



SeccionadorAsegura en posición abierta unadistancia de seccionamiento, puedeabrir o cerrar circuitos cuandointerrumpe una corriente despreciableo bien cuando no se produce ningúncambio importante de la tensión entrelos bornes de cada uno de los polosdel seccionador.

Se los clasifica por el plano en que semueven las cuchillas, vertical,horizontal, por la distancia deseccionamiento, también vertical uhorizontal, por el número de columnasde aisladores que tienen por polo, doso tres columnas, por la posiciónrelativa de los polos, diagonal,paralelos, en fila india.



Transformadores de medición

Transformador de tensión

En alta tensión se encuentra conectado entre

fase y tierra

Transformador de corriente



Descargadores

Proteger el material eléctrico contrasobretensiones transitorias elevadas y alimitar la duración y frecuentemente laamplitud de la corriente subsiguiente.

Capacitor de acoplamiento

Tiene la función de acoplar los sistemasde telecomunicaciones en altafrecuencia a las líneas aéreas de altatensión



Bobina de bloqueo

Trampa de Onda, es un dispositivo destinado aser instalado en serie en una línea de altatensión. Su impedancia debe ser despreciable ala frecuencia de la red, de manera de noperturbar la transmisión de Energía, pero debeser selectivamente elevada en cualquier bandade frecuencia utilizable para la transmisión poronda portadora.

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