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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Captulo I: Introduccin a los Sistemas Elctricos de Potencia.

1. Nocin de los SEP:

Es un conjunto de mquinas elctricas que se encuentran interconectadas, operando as

de manera sincronizada. Asimismo, en dichas interconexiones se encuentran conectados

equipos que hacen viable la operacin del sistema de potencia.

2. Objetivo de los SEP:

El principal objetivo de los SEP es suministrar energa elctrica de calidad, de manera

continua y eficiente a los usuarios del sistema, los cuales pueden ser libres o regulados.

3. Configuracin elemental de un SEP:

Sistema de Nueve Barras IEEE

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

El SEP peruano denominado SEIN (Sistema Elctrico Interconectado Nacional) opera a la

frecuencia nominal de 60 Hz, y su transmisin tiene los niveles de tensin tpicos de 138

kV, 220 kV y 500 kV.

Diagrama simplificado del SEIN.

3.1. Centrales Elctricas:

Las centrales elctricas son la fuente de potencia activa y reactiva que es suministrada a

los usuarios libres y regulados (cargas).

Existen tres grandes grupos de centrales elctricas, las cuales se definen por la manera

de generar electricidad.

3.1.1. Centrales Hidroelctricas:

Son aquellas centrales elctricas que usan la energa de los caudales del agua (el caudal

se define del tipo de central hidroelctrica) para impulsar la turbina del grupo generador y

as, producir energa elctrica.

Asimismo, existen tres tipos de turbinas: Pelton, Francis y Kaplan, las cuales se muestran

a continuacin:

Ch

imb

ote

2

Co

no

co

ch

a

Kim

an

Ayll

u

Vizcarra Paragsha 2

Pachachaca

Oroya Nueva

Cam

po

Arm

io

Co

taru

se

So

cab

aya

Electro Andes

rea

Norte rea

Centro

rea

SurL-2215

L-2216

L-2278

L-2269

L-2270

L-2

25

3

L-2264

L-2254

L-2224

L-2251

L-2252

L-2253

L-2254

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Turbina Pelton 6 Inyectores

Turbina Kaplan.

Aguja del inyector

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Turbina Francis.

Las centrales hidroelctricas varan de tamao y de nmero de unidades generadoras

dependiendo de la potencia disponible de la central y del diseo de la potencia de cada

unidad.

Central hidroelctrica con dos unidades generadoras de baja potencia.

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Central hidroelctrica con 8 unidades de gran potencia.

3.1.2. Centrales termoelctricas:

Son aquellas centrales elctricas que usan la energa de combustibles fsiles (diesel, gas

natural), carbn o simplemente vapor de agua, para impulsar la turbina del grupo

generador y as, producir energa elctrica.

Se pueden reducir a dos tipos muy importantes: unidades TG (de turbina a gas) y

unidades TV (turbina a vapor):

3.1.2.1. Central trmica a gas.

Usa como combustible el gas natural. Asimismo usa aire filtrado para su combustin en

una cmara de combustin. Es imprescindible conocer que la mquina prima de esta

unidad generadora (fsicamente) es el compresor de aire y la turbina de gas. Estas

centrales cumplen bsicamente con el ciclo Brayton.

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Turbina a gas.

Compresor SIEMENS de una unidad TG.

Compresor

Turbina a gas

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Central trmica de ciclo combinado.

3.1.2.2. Central trmica a vapor.

Usa el flujo de vapor de aire a grandes presiones para impulsar una turbina

exclusivamente diseada para el flujo de este vapor. Estas centrales cumplen

bsicamente con el ciclo Rankine.

Turbina de vapor.

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

3.1.3. Centrales no convencionales:

Dentro de este rubro se encuentran los RER (Recursos Energticos Renovables) tales

como centrales elicas, biomasa, bagaso, mareomotriz, solares, etc.

3.2. Unidades transformadoras

Las unidades transformadoras son utilizadas para elevar la tensin de operacin y as

definen reas de operacin. Dependiendo de su uso, vara su potencia de transmisin.

Existen transformadores de dos devanados, tres devanados, cuatro devanados y

autotransformadores.

Transformador de potencia S.E. de Transmisin.

Transformador de potencia Central Hidroelctrica.

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

3.3. Lneas de transmisin:

Una lnea de transmisin es el conjunto de cables tendidos sobre estructuras

denominadas torres de transmisin. Una lnea de transmisin tiene como finalidad

interconectar el sistema de potencia y poder trasladar la potencia activa y reactiva

hacia el suministro final.

Lnea de transmisin de 500 kV.

3.4. Equipos de compensacin reactiva.

Desde el punto de vista que la energa reactiva debe ser usada de manera local, para as

evitar sobrecargas en las lneas de transmisin, se propone como una solucin viable los

equipos de compensacin reactiva.

Se pueden agrupar en dos grandes grupos, los equipos de compensacin estticos y los

equipos de compensacin variable.

3.4.1. Equipos de compensacin reactiva estticos:

Son los equipos que tienen una impedancia definida, sin respuesta ante variaciones del

sistema. Son los siguientes:

Reactores en paralelo.

Capacitores en paralelo.

Reactores en serie.

Capacitores en serie.

Taps de los transformadores.

Capacitores con steps.

Reactores con steps.

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3.4.2. Equipos de compensacin reactiva variables:

Son los equipos que muestran una respuesta de acuerdo a su lazo de control, ante una

variacin del SEP con respecto a su valor de referencia.

SVC.

Compensador Sncrono.

RMC.

SVC.

3.5. Cargas

En este rubro se encuentran todas las cargas que el sistema de potencia puede

suministrar. Actualmente el SEIN cuenta con 5000 MW de carga aproximadamente.

Existen los siguientes tipos:

Usuarios regulares: Uso residencial, rural, alumbrado pblico, cargas esenciales.

Usuarios libres: Mineras, metalrgicas, aceras, papeleras, agroindustrias,

farmacuticas, etc.

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Horno de arco acera.

Perfil de potencia Aceros Arequipa (2012).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

22

:48

:00

22

:49

:26

22

:50

:53

22

:52

:19

22

:53

:46

22

:55

:12

22

:56

:38

22

:58

:05

22

:59

:31

23

:00

:58

23

:02

:24

23

:03

:50

23

:05

:17

23

:06

:43

23

:08

:10

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:09

:36

23

:11

:02

23

:12

:29

23

:13

:55

23

:15

:22

23

:16

:48

23

:18

:14

23

:19

:41

23

:21

:07

23

:22

:34

23

:24

:00

23

:25

:26

23

:26

:53

23

:28

:19

23

:29

:46

23

:31

:12

23

:32

:38

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:34

:05

23

:35

:31

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:36

:58

23

:38

:24

23

:39

:50

23

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:17

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:02

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:29

23

:49

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23

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:52

:48

23

:54

:14

23

:55

:41

23

:57

:07

23

:58

:34

Po

ten

cia

Ac

tiv

a (

MW

)

Hora(hh:mm:ss)

Aceros Arequipa - MW

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[Cabrera Chirre, Jorge Luis]

Molino de bolas SAG minera.