SISTEMAS ELECTRICOSDEDISTRIBUCIÓN.

CAIDA DE TENSION. DISEÑO DE SISTEMA PRIMARIO DE DISTRIBUCION. DISEÑO DE SISTEMA SECUNDARIO DE DISTRIBUCION.

La Red de Distribución de la Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico cuya función es el suministro de energía desde la

subestación de distribución hasta los usuarios finales.

Los elementos que conforman la red o sistema de distribución son los siguientes:

Circuito Primario.

La primera está constituida por la red de reparto, que, partiendo de las subestaciones de transformación, reparte la energía, normalmente mediante

anillos que rodean los grandes centros de consumo, hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribución. Las tensiones utilizadas están

comprendidas entre 25 y 132 kV. Intercaladas en estos anillos están las estaciones transformadoras de distribución, encargadas de reducir la tensión desde el nivel de reparto al de distribución en media tensión.

Circuito Secundario.La segunda etapa la constituye la red de distribución propiamente dicha, con

tensiones de funcionamiento de 3 a 30 kV y con una característica muy radial. Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo

(población, gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadoras de distribución con los centros de transformación, que son la última etapa del

suministro en media tensión, ya que las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensión (125/220 ó 220/380 V1 ).

Criterios para diseño de redes de distribución.Regulación

La regulación se relaciona con la caída de tensión en los conductores de una red determinada, en generadores y transformadores eléctricos. No resulta conveniente que haya una caída de tensión excesiva en el conductor por que el usuario final o transformador de MT a BT tensión estaría alimentado por un valor reducido de tensión muy distinto al valor asignado.

Criterio económico

Corrientes de cortocircuito

Las corrientes de cortocircuito para faltas fase a fase estarán limitadas únicamente por las impedancias de la fuente, de la línea, y de la propia falta, así que en la medida que la fuente disponga de más potencia de cortocircuito circulará por la línea mayor corriente.

Las corrientes de cortocircuito fase a tierra, están limitadas por todas las razones anteriores pero además por el sistema de puesta a tierra del neutro de la Red. Existen varias formas de hacerlo. Aislado. Que producen las mínimas corrientes y máximas sobretensiones, quizá recomendable para distribuciones no muy extensas y que la necesidad de continuar con la línea en falta en servicio sea imperiosa. La detección de la falta de una forma selectiva tiene cierta complicación. No obstante, se recomienda que se haga la transferencia a una línea sana en el menor tiempo posible. Puesto directamente a tierra. Que producen las máximas corrientes y mínimas sobretensiones, quizá recomendable para distribuciones extensas y que puedan ser seccionadas mediante dispositivos semiautomáticos o automáticos. La detección selectiva de la falta resulta fácil, con lo que unido al uso de dispositivos automáticos "Reconectadores", se dejaría fuera de servicio la zona en falta.

Equilibrio entre producción y consumo.

La electricidad es una de las pocas energías que no es posible de almacenar a gran escala (excepto los sistemas de baterías o las presas hidráulicas que pueden ser consideradas reservas electromecánicas de energía de baja inercia). Por ello los operadores de red deben de garantizar el equilibrio entre la oferta y la demanda en permanencia. Si se produce un desequilibrio entre oferta y demanda, se pueden provocar dos fenómenos negativos:

En el caso en que el consumo supera la producción, se corre el riesgo de “apagón” por la rápida pérdida de sincronismo de los alternadores, mientras que en el caso de que la producción sea superior al consumo, también puede provocarse un “apagón” por la aceleración de los generadores que producen la electricidad.

Esta situación es típica de las redes eléctricas insulares donde el sobre-producción eólico conlleva a veces la aparición de frecuencias "altas" en las redes.

Las interconexiones entre los países pueden repartir mejor el riesgo de apagones en los territorios interconectados, al ser estos solidarios entre sí en la gestión del equilibrio entre la oferta y la demanda.

Equipos Utilizados

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Una Torre eléctrica o apoyo eléctrico es una estructura de gran altura, normalmente construida en celosía de acero, usada para el soporte de los conductores eléctricos aéreos de las líneas de transmisión de energía eléctrica. Se utilizan tanto en la distribución eléctrica de alta, y baja tensión como en sistemas de corriente continua tales como la tracción ferroviaria. Pueden tener gran variedad de formas y tamaños en función del uso y del voltaje de la energía transportada. Los rangos normales de altura oscilan desde los 15 m hasta los 55 m, aunque a veces se pueden llegar a sobrepasar los 300 m.1 Además del acero pueden usarse otros materiales como son el hormigón y la madera.

Tipos de torres

Existen distintos tipos de torres o apoyos según sus funciones:

Torres de alineación son las normales en una línea, sus dimensiones son calculadas en función de los esfuerzos mecánicos que han de soportar, tensión de la línea que sustentan y ortografía del terreno por el que trascurren.

Torres de anclaje se usan para finales y principios de línea cambios de ángulo o para refuerzo de los conductores en largos tramos rectos de línea. Son más robustos que los normales para aguantar los mayores esfuerzos a los que están sometidos

Torres de bifurcación, usadas en los puntos en los que se bifurcan las líneas.

Pórtico rígido usadas normalmente para la sujeción de las numerosas líneas existentes en las estaciones de ferrocarril.

Conductores eléctricos (cables) Los cables cuyo propósito es conducir electricidad se fabrican generalmente de cobre, debido a la excelente conductividad de este material, o de aluminio que aunque posee menor conductividad es más económico.

Generalmente cuenta con aislamiento en el orden de 500 µm hasta los 5 cm; dicho aislamiento es plástico, su tipo y grosor dependerá del nivel de tensión de trabajo, la corriente nominal, de la temperatura ambiente y de la temperatura de servicio del conductor.

Las partes generales de un cable eléctrico son:

Conductor: Elemento que conduce la corriente eléctrica y puede ser de diversos materiales metálicos. Puede estar formado por uno o varios hilos.

Aislamiento: Recubrimiento que envuelve al conductor, para evitar la circulación de corriente eléctrica fuera del mismo.

Capa de relleno: Material aislante que envuelve a los conductores para mantener la sección circular del conjunto.

Cubierta: Está hecha de materiales que protejan mecánicamente al cable. Tiene como función proteger el aislamiento de los conductores de la acción de la temperatura, sol, lluvia, entre otros.

Clasificación de los conductores eléctricos (Cables)

Los cables eléctricos se pueden subdividir según:

Nivel de Tensión cables de muy baja tensión. (hasta 50 V)

cables de baja tensión (hasta 1000 V)

cables de media tensión (hasta 30 kV)

cables de alta tensión (hasta 66 kV)

cables de muy alta tensión (por encima de los 77 kV)

Componentes conductores (cobre, aluminio u metal)

aislamientos (materiales plásticos, elastoméricos, papel

impregnado en aceite viscoso o fluido

protecciones (pantallas, armaduras y cubiertas).

Número de conductores Unipolar: un solo conductor.

Bipolar: 2 conductores

Tripolar:3 conductores

Tetra polar: 4 conductores

Caída de tensión

Llamamos caída de tensión de un conductor a la diferencia de potencial que existe entre los extremos del mismo. Este valor se mide en voltios y representa el gasto de fuerza que implica el paso de la corriente por ese conductor. Así mismo, la caída de tensión es medida frecuentemente en tanto por ciento de la tensión nominal de la fuente de la que se alimenta. Por lo tanto, si en un circuito alimentado a 400 Voltios de tensión se prescribe una caída máxima de tensión de una instalación del 5%, esto significará que en dicho tramo no podrá haber más de 20 voltios, que sería la tensión perdida con respecto a la tensión nominal. No existe un conductor perfecto, pues todos presentan una resistividad al paso de la corriente por muy pequeña que sea, por este motivo ocurre que un conductor incrementa la oposición al paso de la corriente, a medida que también va aumentando su longitud. Si esta resistencia aumenta, por consiguiente aumenta el desgaste de fuerza, es decir, la caída de tensión. Podríamos decir que la caída de tensión de un conductor viene determinada por la relación que existe entre la resistencia que ofrece este al paso de la corriente, la carga prevista en el extremo más lejano del circuito y el tipo de tensión que se aplicará a los extremos.