REDES DE DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍIA ELÉCTRICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Ing. JORGE COSCO GRIMANEY
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SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIASISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
““La función del La función del sistema eléctrico de sistema eléctrico de
potencia es potencia es abastecer a todos abastecer a todos
los usuarios con los usuarios con energía eléctrica energía eléctrica
tan tan económicamente económicamente
como sea posible, como sea posible, en la cantidad en la cantidad
deseada y con un deseada y con un nivel aceptable de nivel aceptable de calidad, seguridad calidad, seguridad
y confiabilidady confiabilidad” ”
Conjunto de Conjunto de instalaciones y instalaciones y equipos para equipos para producir, producir, transportar y transportar y distribuir distribuir energía energía eléctrica a los eléctrica a los usuarios de usuarios de una zona, una zona, ciudad, región ciudad, región o país.o país.
SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA (SEP)
Un SEP se compone de tres partes o subsistemas
fundamentales:
• GENERACIÓN O PRODUCCIÓN
• TRASMISIÓN
• DISTRIBUCIÓN
REDES
SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA
La red eléctrica de distribución pertenece al sistema eléctrico de
potencia.
SISTEMA ELECTRICODE POTENCIA
SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA (SEP)
• GENERACIÓN: Corresponde a la producción de energía eléctrica y se realiza en centrales (térmicas, hidráulicas, etc.)
• TRASMISIÓN: Las redes de trasmisión transportan la energía en grandes cantidades desde las centrales de generación hasta los centros de consumo
• DISTRIBUCIÓN: Las redes de distribución canalizan la energía eléctrica desde los puntos de conexión con la red de transporte (transmisión) hasta los consumidores finales
SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA (SEP)
500 kV
500 kV
500/150kV
150/30kV
400 V
400 V
88
99
Descripción Ejemplos
Plantas de generación
Instalaciones y equipos para producir energía eléctrica mediante la transformación de otras formas de energía.
Plantas hidráulicas con o sin embalsePlantas térmicas: gas, carbón, nuclear, etc. Plantas eólicasPlantas solares
Transformadores Equipos para elevar y reducir los niveles de tensión de operación del sistema eléctrico
Transformadores de potenciaTransformadores de distribución
Equipo de compensación
reactiva
Equipos que producen o consumen energía reactiva para control de voltaje, control de factor de potencia o estabilidad
Bancos de condensadoresReactoresStatic Var CoComponentempensation (SVC)Condensador sincrónico
Líneas de transmisión
Equipos para transportar energía eléctrica entre dos puntos
Líneas de transmisión, sub-transmisión, distribución.
COMPONENTES DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN ELECTRICA
1010
Clasificación:Clasificación:
VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCION ELECTRICADE DISTRIBUCION ELECTRICA
Niveles de tensión establecidos por el RETIE – Norma NTC 1340:
Extra alta tension (EAT) > 230 kV
Alta tensión (AT) 57,5 kV < V 230 kV
Media tensión (MT) 1 kV < V 57,5 kV
Baja tensión (BT) 25 V < V 1 kV
Muy baja tensión (MBT) V < 25 V
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LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Dispositivo que transmite potencia eléctrica entre Dispositivo que transmite potencia eléctrica entre dos puntos por medio de conductores y opera a un dos puntos por medio de conductores y opera a un voltaje mayor a 1 kVvoltaje mayor a 1 kV
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LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos: Conductores Elementos: 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.
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LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓNDesignación de los Conductores Designación de los 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
2 2lg 4
A d pu o CMIL
1lg
1000d pud
1414
Conductores desnudos:Conductores desnudos:
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS 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:
1. AAC (All Aluminum Conductor)
2. ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced)
3. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)
4. ACAR (Aluminum Conductor, Aluminum-Alloy Reinforced)
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LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Elementos: Estructuras Elementos: Estructuras
•Auto soportadas o retenidas•Postes de concreto, madera, acero•Torres en acero galvanizado (celosía)
1616
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos: Aisladores Elementos: Aisladores
• Suspensión y retención•Tipo pin, poste, cadenas conformadas por unidades de suspensión• Materiales: Porcelana, vidrio, materiales sintéticos
1717
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos: Herrajes Elementos: 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
1818
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos: Obras Civiles Elementos: Obras Civiles
Líneas subterráneas
• Cimentaciones
• Corredor o servidumbre (Right of way)
• Bancos de ductos o zanjas
• Cajas de inspección, halado o tiro
Líneas aéreas
1919
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos: Puesta a TierraElementos: 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
2020
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNLÍNEAS DE TRANSMISIÓN Elementos: Otros Elementos: Otros
• Pararrayos de línea• Empalmes y terminales
monofásico y trifásicos para
cables aislados• Anclajes (Anchors)• Balizas para señalización
aeronáutica
Subestaciones Eléctricas
CENTROS DE TRANSFORMACION
¿Que es?Una subestación eléctrica es una instalación destinada a modificar y establecer los niveles de tensión de una infraestructura eléctrica, con el fin de facilitar el transporte y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador.
REPRESENTACIÓN UNIFILAR DEL TRANSFORMADOR
V 230 / 6400
El esquema unifilar representa un transformador trifásico cuya tensión primaria es 6400 V y la tensión secundaria 230 V.
CEN
TR
OS
DE
TR
AN
SFO
RM
AC
ION
Sub estaciones
• Como norma general, se puede hablar de subestaciones eléctricas elevadoras, situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de energía eléctrica, cuya función es elevar el nivel de tensión, hasta 132, 220 o incluso 400 kV, antes de entregar la energía a la red de transporte.
2727
• Las subestaciones eléctricas reductoras, reducen el nivel de tensión hasta valores que oscilan, habitualmente entre 13,2, 15, 20, 45 ó 66 kV y entregan la energía a la red de distribución.
• Posteriormente, los centros de transformación reducen los niveles de tensión hasta valores comerciales (baja tensión) aptos para el consumo doméstico e industrial, típicamente 220 V.
CEN
TR
OS
DE
TR
AN
SFO
RM
AC
ION
CEN
TR
OS
DE
TR
AN
SFO
RM
AC
ION
Redes Eléctricas de Distribución
RED DE DISTRIBUCION ELECTRICA
3333
ACOMETIDASACOMETIDAS
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Definición.-Definición.-
Es el tramo de unión eléctrica entre la red pública y la instalación Es el tramo de unión eléctrica entre la red pública y la instalación propia del edificio. Por tanto, es la parte de la instalación de la red propia del edificio. Por tanto, es la parte de la instalación de la red de distribución, que alimenta la caja o cajas generales de de distribución, que alimenta la caja o cajas generales de protección. (CGP)protección. (CGP)
Tipos.-Tipos.-
Atendiendo a su trazado, al sistema de instalación y a las Atendiendo a su trazado, al sistema de instalación y a las características de la red, las acometidas podrán ser:características de la red, las acometidas podrán ser:
• Aéreas: posada sobre fachada (muy práctica y sencilla de llevar a Aéreas: posada sobre fachada (muy práctica y sencilla de llevar a cabo, pero debemos evitarla no solo por razones estéticas como cabo, pero debemos evitarla no solo por razones estéticas como de seguridad) y tensada sobre poste (habitualmente en edificios de seguridad) y tensada sobre poste (habitualmente en edificios aislados).aislados).
• Subterráneas: la más recomendable de forma general bajo todos Subterráneas: la más recomendable de forma general bajo todos los puntos de vista, debidamente entubada y con un único circuito los puntos de vista, debidamente entubada y con un único circuito por tubo. Es imprescindible que la canalización se disponga por tubo. Es imprescindible que la canalización se disponga siempre superiormente a la conducción de agua.siempre superiormente a la conducción de agua.
• Mixtas Aéreo-Subterráneas. (ITC-BT-07) Paso acometida aéreo-Mixtas Aéreo-Subterráneas. (ITC-BT-07) Paso acometida aéreo-subterráneo, tubo rígido de características reglamentarias, hasta subterráneo, tubo rígido de características reglamentarias, hasta h>2,50 metros por encima del suelo.h>2,50 metros por encima del suelo.
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La acometida discurrirá por terrenos de dominio público hasta la La acometida discurrirá por terrenos de dominio público hasta la Caja general de Protección excepto en casos de acometidas aéreas Caja general de Protección excepto en casos de acometidas aéreas sobre postes o subterráneas, con servidumbre de paso autorizados.sobre postes o subterráneas, con servidumbre de paso autorizados.
Se evitará la acometida por patios interiores, garajes, jardines Se evitará la acometida por patios interiores, garajes, jardines privados, viales privados, etc.privados, viales privados, etc.
Regla general una sola acometida por edificio o finca.Regla general una sola acometida por edificio o finca.
Características de los cables y conductores.-Características de los cables y conductores.-
•Conductores o cables aislados.Conductores o cables aislados.
•Cobre o aluminio.Cobre o aluminio.
•Los materiales utilizados y las condiciones de instalación cumplirán Los materiales utilizados y las condiciones de instalación cumplirán las ITC-BT-06 y 07.las ITC-BT-06 y 07.
•Cálculos de secciones, factores a tener en cuenta:Cálculos de secciones, factores a tener en cuenta:
1.1. Demanda máxima según ITC-BT-10.Demanda máxima según ITC-BT-10.
2.2. Tensión de suministro.Tensión de suministro.
3.3. Intensidades máximas admisibles del conductor.Intensidades máximas admisibles del conductor.
4.4. Caída de tensión máxima admisible del conductor.(Caída de tensión máxima admisible del conductor.(
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