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GENERALIDADES SOBRE SISTEMAS ELCTRICOSPresentado por:Oscar Danilo Montoya Giraldo

CIRCUITOS ELCTRICOS IUniversidad Tecnolgica de PereiraAgosto de 20151INTRODUCCINSistemas elctricos de potenciaIntroduccin Sistema Elctrico de Potencia3Un Sistema Elctrico de Potencia (SEP) es el conjunto de instalaciones y equipos utilizados en las etapas de generacin, transmisin, subtransmisin y distribucin de energa elctrica.

Introduccin Sistema Elctrico de Potencia4

Introduccin Sistema Elctrico de Potencia5La funcin del SEP es cumplir con los requisitos de demanda de energa elctrica, al menor costo posible y con niveles aceptables de calidad, seguridad y confiabilidad. Requisitos de demandaContar con la infraestructuraAtender a todos los usuariosMinimizar cortes de cargaMenor costo posible InversinOperacin Niveles aceptables deCalidadMagnitudForma de OndaSISTEMAS DE GENERACIN DE ENERGAGeneracin7Su funcin principal es transformar algn tipo de energa primaria en energa elctrica. La tabla 1 presenta algunos ejemplos de energa primaria utilizada en la generacin de electricidad:ConvencionalesNo ConvencionalesPetrleoSolarCarbnElicaGas NaturalGeotrmicaNuclearMareomotrizHidrulicaEjemplos de energa primariaConsumo energtico mundial (Electricidad)8El consumo de energa elctrica est directamente relacionado con el desarrollo econmico de los pases.Energa elctrica en Amrica Latina1

Generacin en Colombia9Colombia presenta una capacidad de generacin de aproximadamente 14.450 MW. La figura 1 muestra la participacin porcentual de acuerdo al tipo de planta generadora.

Capacidad segn el tipo de tecnologaGeneracin Elica10Parque Elico Jepirachi - GuajiraCapacidad 19.5 MW

Generacin Hidrulica - Trmica11Central San Carlos AntioquiaCapacidad 1240 MW

Planta TEBSA BarranquillaCapacidad 870 MW

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Generacin Hidrulica - EmbalseEsquema representativo de un embalse13Generacin Trmica

Generacin trmicaGeneracin Solar - Trmica14

Planta Solar PS20 Sevilla, EspaaCapacidad 20 MW1255 espejos de 120 metros cuadrados cada uno

Torre de 125 metros de alturaGeneracin Solar - Trmica15

Generacin trmica de luz solarGeneracin nuclear16Plantas nucleares de uranio y plutonio

Centrales nucleares17Distribucin de plantas nucleares en el mundo

SISTEMAS DE TRANSMISIN Y DISTRIBUCINTransmisin y Subtransmisin19Las redes de transmisin y subtransmisin tienen como objetivo unir los centros de generacin y de consumo, transportando grandes cantidades de energa con las menores prdidas posibles. Generalmente, presentan topologas enmalladas.Clasificacin ANSI segn tensin de operacinTransmisinTensin > 115 kVSubtransmisin34.5 kV < Tensin 115 kVDistribucinTensin 34.5 kVClasificacin ANSI segn tensin nominalBaja TensinTensin mx. 1 kVMedia Tensin1 kV < Tensin mx. 72.5 kVAlta Tensin72.5 kV < Tensin mx. 345 kVExtra Alta Tensin345 kV < Tensin mx. 765 kVUltra Alta TensinTensin mx. > 765 kVTensiones Nominales Tpicas en Colombia13.2 kV33 kV69 kV115 kV230 kV500 kVTransmisin y Subtransmisin20La Comisin de Regulacin de Energa y Gas (CREG), establece la siguiente diferenciacin para los niveles de tensin:Clasificacin por Actividades segn la CREGTransmisinTensin 220 kVSubtransmisin y DistribucinTensin < 220 kVNiveles de Tensin segn la CREGNivel 1Tensin < 1 kVNivel 21 kV Tensin < 30 kVNivel 330 kV Tensin 62 kVNivel 4Tensin 62 kVTensiones Nominales Tpicas en Colombia13.2 kV33 kV69 kV115 kV230 kV500 kVTransmisin y Subtransmisin21

Esquema de transmisin y subtransmisinDISTRIBUCINDistribucin23El sistema de distribucin tiene como objetivo llevar la energa elctrica hasta los puntos de conexin de los usuarios finales. Generalmente presentan topologas radiales y operan a tensiones inferiores a 34.5 kV.

Las redes de distribucin estn conformadas por:

Alimentadores Primarios (tensiones entre 2.4 kV y 34.5 kV)Alimentadores Secundarios (tensiones de 120 V, 208 V y 240 V)

Alimentadores Primariosy SecundariosDistribucin24La red de distribucin secundaria se conecta a la red primaria a travs de transformadores trifsicos o monofsicos:

Red secundaria alimentada por transformador trifsicoTransformador Trifsico. Conexin Tringulo - EstrellaDistribucin25

Transformador trifsico ConvencionalTransformador trifsicoen poste

Distribucin26La red de distribucin secundaria se conecta a la red primaria a travs de transformadores trifsicos o monofsicos: Red secundaria alimentada por transformador monofsico

Transformador Monofsico conectado en primario a tensin lnea-lnea Distribucin27Transformador MonofsicoConvencionalTransformador Monofsicoen poste

COMPONENTES DEL SISTEMA ELCTRICOComponentes del Sistema Elctrico de Potencia29El nmero de componentes y la funcionalidad de los mismos dentro del SEP vara de un sistema a otro, dependiendo de la importancia de la instalacin y la tecnologa disponible. De forma muy general se puede realizar la siguiente clasificacin funcional:1. Componentes Principales2. Equipos de Corte y Maniobra3. Equipos de Medicin4. Equipos de Proteccin5. Equipo de Control6. Equipo de Comunicaciones y Servicios Auxiliares7. Subestaciones291. Componentes Principales30Plantas de GeneracinTransformadoresEquipos de Compensacin ReactivaLneasHidroelctricasTermoelctricasNo convencionalesPotenciaDistribucinBancos de CondensadoresReactoresCondensadores SncronosTransmisinSubtransmisin1. Componentes Principales31

Transformador de PotenciaBancos de Condensadores

1. Componentes Principales32Reactor ShuntCondensador Sncrono

1. Componentes Principales33Lneas de TransmisinLneas de Subtransmisin

2. Equipos de Corte y Maniobra34Estos equipos permiten realizar las maniobras de conexin y desconexin de los equipos elctricos principales en condiciones de operacin normal o bajo falla. Algunos ejemplos seran:

Interruptores de PotenciaSeccionadoresReconectadoresCortacircuitos2. Equipos de Corte y Maniobra35Interruptores de potenciaSeccionadores

2. Equipos de Corte y Maniobra36ReconectadoresFusibles

3. Equipos de Medicin37Los equipos de medicin toman medidas de inters del sistema de potencia y las convierten en seales analgicas y/o digitales de bajo rango. Ejemplos de equipos de medicin seran:

Transformadores de PotencialTransformadores de CorrienteMedidoresAnalizadores de Seales38Transformadores de Potencial (izq.) Transformadores de Corriente (der.) 3. Equipos de Medicin

39Medidores y Analizadores de Seales3. Equipos de Medicin

4. Equipos de Proteccin40Estos equipos detectan fallas o condiciones anormales en los sistemas elctricos de potencia y realizan alguna accin sobre el mismo. Algunos ejemplos seran:

Rels de ProteccinDescargadores de Sobretensin (o DPS)41Rel de ProteccinDescargadores de Sobretensin4. Equipos de Proteccin

5. Equipos de Control42Los equipos de control permiten controlar la operacin de los equipos principales del sistema de potencia. Algunos ejemplos se listan a continuacin:

Reguladores de VelocidadReguladores de TensinControladores Lgicos Programables (PLC)Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)

6. Equipos de Comunicaciones y Servicios Auxiliares43Los equipos de comunicacin se encargan de la transmisin y recepcin de las seales de medicin, control y proteccin. Como ejemplos se encuentran:

MicroondasRadiosTelfonos

Los equipos auxiliares corresponden a las fuentes de alimentacin de los equipos principales, como por ejemplo:

Bancos de baterasPlantas de emergenciaTableros de distribucin

7. Subestaciones44Una subestacin elctrica es una instalacin destinada a modificar, establecer y supervisar los niveles de tensin, corriente y potencia (generalmente), de una infraestructura elctrica.

rea CQR Diagrama Unifilar45

rea Caldas - Quindo RisaraldaReferencia: Plan de Expansin Generacin Transmisin 2010-2024. Unidad de Planeacin Minero Energtica (UPME) 220 kV

115 kV

Proyectos de ExpansinPREGUNTAS E INQUIETUDES