Tema II: Fundamentos sobre generación transporte y distribución de energía

eléctrica

Tema II: Fundamentos sobre generación transporte y distribución de energía

eléctrica

Universidad de OviedoUniversidad de Oviedo

Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y

Sistemas

Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y

Sistemas

2.1 La energía eléctrica2.1 La energía eléctrica2.1 La energía eléctricaGENERACIÓNGENERACIÓNGENERACIÓN

TRANSPORTETRANSPORTETRANSPORTE

DISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓN

CONSUMOCONSUMOCONSUMO

●● Centrales Centrales hidraúlicashidraúlicas

●● Centrales Centrales termoeléctricastermoeléctricas

●● Centrales de Centrales de Energías Energías alternativasalternativas

●● Generación de Generación de tensión (12 tensión (12 kVkV) ) aprox.aprox.

●● Elevación Elevación ((trafostrafos) tensión ) tensión 380 380 kVkV, 220 , 220 KvKv

●● Líneas de alta Líneas de alta tensióntensión

●● SubestacionesSubestaciones

●● Centros de Centros de distribución: distribución: subestacionessubestaciones

●● Líneas de baja Líneas de baja tensión (tensión (trafostrafos))

●● Pequeños Pequeños consumidores: consumidores: baja tensiónbaja tensión

●● Industria: alta Industria: alta tensióntensión

Las máquinas eléctricas están presentes en todas las etapas del proceso (rotativas en la generación y consumo. Transformadores en

transporte y distribución)

Las máquinas eléctricas están presentes en Las máquinas eléctricas están presentes en todas las etapas del proceso (rotativas en la todas las etapas del proceso (rotativas en la generación y consumo. Transformadores en generación y consumo. Transformadores en

transporte y distribución)transporte y distribución)

2.2 La red eléctrica I2.2 La red eléctrica I2.2 La red eléctrica I

GENERACIÓN (CENTRALES)

TRANSPORTE DISTRIBUCIÓN 1º (Subtransporte)

DISTRIBUCIÓN CONSUMO

100 – 1000 MVA 100 –1000 MVA 30 – 100 MVA 3 – 15 MVA 0,4 – 2 MVA 100 – 500 Km 20 – 100 Km 5 – 15 Km 100 – 500m

10 – 30 KV 730, 380, 220 KV 132, 66, 45 KV 11, 20, 30 KV 380, 220 V

GENERACIÓN (CENTRALES)

TRANSPORTE DISTRIBUCIÓN 1º (Subtransporte)

DISTRIBUCIÓN CONSUMO

100 – 1000 MVA 100 –1000 MVA 30 – 100 MVA 3 – 15 MVA 0,4 – 2 MVA 100 – 500 Km 20 – 100 Km 5 – 15 Km 100 – 500m

10 – 30 KV 730, 380, 220 KV 132, 66, 45 KV 11, 20, 30 KV 380, 220 V

FuenteFuenteprimariaprimaria TurbinaTurbina

GeneradorGenerador

Parque de Parque de transformacióntransformaciónde La centralde La central

EstaciónEstacióntransformadoratransformadoraprimariaprimaria

SubestaciónSubestación

Centro de Centro de transformacióntransformación

ConsumoConsumodomésticodoméstico

Muy grandesMuy grandesconsumidoresconsumidores

GrandesGrandesconsumidoresconsumidores

2.2 La red eléctrica II2.2 La red eléctrica II2.2 La red eléctrica IIEsquema simplificado de una parte de la red nacional de 400 kV

Se puede observar la existencia de caminos alternativos para el

suministro

Se puede observar la existencia Se puede observar la existencia de caminos alternativos para el de caminos alternativos para el

suministrosuministro

TecnologTecnologíía ela elééctrica ctrica –– J. J. RogerRoger et. Alet. Al

2.2 La red eléctrica III2.2 La red eléctrica III2.2 La red eléctrica III

SUBESTACIÓNSUBESTACIÓN

Centros deCentros detransformacióntransformación

Red radial de distribuciónRed radial de distribución

Red de distribuciónen anilloRed de distribuciónen anillo

SUBESTACIÓNSUBESTACIÓN

SUBESTACIÓNSUBESTACIÓN

AveríaAvería

2.3 Las centrales eléctricas I2.3 Las centrales eléctricas I2.3 Las centrales eléctricas I

HIDRAÚLICASHIDRAÚLICAS

●● Transformación de la energía potencial Transformación de la energía potencial acumulada por una masa de agua.acumulada por una masa de agua.

●● Utilización turbina hidráulica.Utilización turbina hidráulica.

●● Gran rapidez de respuesta.Gran rapidez de respuesta.

TERMOELÉCTRICASTERMOELÉCTRICAS

●● Utilización de carbón, fuel, o Utilización de carbón, fuel, o combuscombus--tibletible nuclear para producir vapor.nuclear para producir vapor.

●● Utilización de turbinas de vapor.Utilización de turbinas de vapor.

●● Elevada inercia, especialmente en las Elevada inercia, especialmente en las nucleares. Producción constante.nucleares. Producción constante.

NO NO CONVENCIONALESCONVENCIONALES

{{{{

●● EólicasEólicas●● SolaresSolares●● MareomotricesMareomotrices

{{DE BOMBEODE BOMBEO

●● Utilizan agua previamente bombeadaUtilizan agua previamente bombeada●● Son idénticas a las Son idénticas a las hidraúlicashidraúlicas{{

●● Con turbinas de gasCon turbinas de gas●● De ciclo combinadoDe ciclo combinado

2.3 Las centrales eléctricas II2.3 Las centrales eléctricas II2.3 Las centrales eléctricas II

Porcentaje de uso de las centrales eléctricas según su tipo Hidraúlicas Nucleares Carbón y fósiles Otros

28% 36% 30% 6%

Carbón yCarbón yfósilesfósiles

OtrasOtras

HidraúlicasHidraúlicas

Nucleares

Curva de demanda de energía eléctricaCurva de demanda de energía eléctrica

HoraHora242416168800

TecnologTecnologíía ela elééctrica ctrica –– J. J. RogerRoger et. Alet. Al

2.3 Las centrales eléctricas III

2.3 Las centrales eléctricas 2.3 Las centrales eléctricas IIIIII

TIPO DE CENTRAL Producción 1997 (GWh) Producción 1998 (GWh) Hidroeléctrica 33.138 33.989

Nuclear 55.305 58.996 Hulla y antracita 37.337 30.050

Lignito pardo 11.187 13.721 Lignito negro 10.742 6.406

Carbón importado 2.832 10.007 Gas natural 6.634 2.367

Fuel oil 209 3.282 Producción Bruta 157.384 158.818

Consumos producción 6.361 6.274 Adquirida autoproductores 15.885 19.325

Producción total neta 166.908 171.869 Consumos en bombeo 1.752 2.587

Saldo intercambios Internacionales -3.085 3.398 Demanda total en barras 162.071 172.608

TIPO DE CENTRAL Producción 1997 (GWh) Producción 1998 (GWh) Hidroeléctrica 33.138 33.989

Nuclear 55.305 58.996 Hulla y antracita 37.337 30.050

Lignito pardo 11.187 13.721 Lignito negro 10.742 6.406

Carbón importado 2.832 10.007 Gas natural 6.634 2.367

Fuel oil 209 3.282 Producción Bruta 157.384 158.818

Consumos producción 6.361 6.274 Adquirida autoproductores 15.885 19.325

Producción total neta 166.908 171.869 Consumos en bombeo 1.752 2.587

Saldo intercambios Internacionales -3.085 3.398 Demanda total en barras 162.071 172.608

TecnologTecnologíía ela elééctrica ctrica –– J. J. RogerRoger et. Alet. Al

2.4 Las máquinas eléctricas

2.4 Las máquinas 2.4 Las máquinas eléctricas eléctricas

●● EstáticasEstáticas

●● RotativasRotativas{{ ●● TransformadoresTransformadores

●● MotoresMotores●● GeneradoresGeneradores{{

SISTEMASISTEMAELÉCTRICOELÉCTRICO

SISTEMASISTEMAELÉCTRICOELÉCTRICO

MEDIO DEMEDIO DEACOPLAMIENTOACOPLAMIENTO

SISTEMASISTEMAELÉCTRICOELÉCTRICO

SISTEMASISTEMAMECÁNICOMECÁNICO

MEDIO DEMEDIO DEACOPLAMIENTOACOPLAMIENTO

MÁQUINAS MÁQUINAS ELÉCTRICASELÉCTRICAS

TransformadorTransformador

TransformadorTransformador

GeneradorGenerador

MotorMotor

2.4.1. Los transformadores

2.4.1. Los 2.4.1. Los transformadorestransformadores

TransformadoresTransformadores

De potenciaDe potencia

De medidaDe medida

EspecialesEspeciales

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos

{{Existen distintos tipos de transformadores de potenciaExisten distintos tipos de transformadores de potenciaExisten distintos tipos de transformadores de potencia

Los de medida pueden medir tensiones o corrientesLos de medida pueden medir tensiones o corrientesLos de medida pueden medir tensiones o corrientes

2.4.2 Las máquinas eléctricas rotativas I2.4.2 Las máquinas 2.4.2 Las máquinas

eléctricas rotativas Ieléctricas rotativas I

MotoresMotores

Corriente ContinuaCorriente Continua

AsíncronosAsíncronos

SíncronosSíncronos

EspecialesEspeciales Imanes Imanes permanentespermanentes

Reluctancia Reluctancia variablevariable

Sin escobillas Sin escobillas ((Brushless Brushless

DC) DC)

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos

MonofásicosMonofásicos

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos

MonofásicosMonofásicosTrifásicosTrifásicos

Monofásicos o Monofásicos o trifásicostrifásicos

2.4.2. Las máquinas eléctricas rotativas II2.4.2. Las máquinas 2.4.2. Las máquinas

eléctricas rotativas IIeléctricas rotativas II

GeneradoresGeneradores

SíncronosSíncronos

AsíncronosAsíncronos

Corriente Corriente continuacontinua

Turboalternadores (térmicas) y alternaTurboalternadores (térmicas) y alterna--dores de centrales dores de centrales hidraúlicashidraúlicas

Generadores eólicos. Generadores eólicos. Alternadores Alternadores micentrales micentrales hidraúlicashidraúlicas

Máquinas muy poco Máquinas muy poco frecuentes: aplicaciones frecuentes: aplicaciones especialesespeciales

Gran potencia: velocidad cte.Gran potencia: velocidad cte.

Potencia media y baja: velocidad variablePotencia media y baja: velocidad variable