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Distribución de la Energía Eléctrica

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by

Hermes Alvarado

on 4 September 2014

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Transcript of Distribución de la Energía Eléctrica

Energía Eléctrica
Por: Ing. Eduardo Martínez Arredondo
Proceso de Distribución de la
La Comisión Federal de Electricidad es la empresa del Estado que se encarga de la generación, transmisión, distribución y comercialización de energía eléctrica en todo el país. Actualmente atiende a 25.3 millones de personas.
CFE posee una capacidad de generación que abarca 177 centrales generadoras de energía, lo que equivale a 49,854 MW (Megawatts), incluyendo a aquellos productores independientes que por ley están autorizados para generarla.
Tipos de generación:
Termoeléctrica
Porcentaje de generación de CFE en 2005
Una central termoeléctrica es una instalación empleada en la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica.
En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica.

Estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel. El agua en su caída entre dos niveles se hace pasar por una turbina hidráulica, la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
Una central nucleoeléctrica se emplea para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear. Se caracteriza por el empleo de combustible nuclear fisionable que proporciona calor que a su vez es empleado, a través de un ciclo termodinámico convencional, para producir el movimiento de alternadores que transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica.
Utiliza aerogeneradores, que son generadores eléctricos que se accionan por el movimiento del aire. La energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico, que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.
Transmisión
Generación
La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas.
La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico, constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo, a través de grandes distancias, la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas.

Parte de la red de transporte de energía eléctrica son las líneas de transporte.

Subtransmisión
Distribución
Es la parte del
Proceso de Distribución
de la
Energía Eléctrica,
que comprende:

Subestaciones de Distribución,
los
Circuitos de Distribución
que alimentan a los usuarios de
Media Tensión
(tarifa 5a, OM y HM), y
las
Redes de Baja Tensión
que alimentan los servicios de tarifas domésticas y comerciales
Hidroeléctrica
Nucleoeléctrica
Eoloeléctrica
Gas
Carbón
Geotérmica
Ciclo combinado
Representa la parte del
Proceso de Distribución
que comprende el
transporte
de la
Energía Eléctrica
desde los puntos de entrega del
Sistema de Transmisión,
mediante las
Líneas de Subtransmisión,
hasta las
Subestaciones de Distribución
y los usuarios de alta tensión (tarifa HS y HSL)


El
voltaje
utilizado para las líneas de subtransmisión en la División Bajío es de
115kV
Las
Líneas de Subtransmisión
presentan las siguientes unidades de inventario:
Herrajes (brazos, crucetas, abrazaderas, tornillería, etc.
Conductores (de fase, hilos de guarda, conectores)
Aisladores (de vidrio, de porcelana, sintéticos)
Estructuras (tipo "H", Morelos, Troncocónicos)
Ancho de Vía:
De acuerdo a la especificación NRF-014 el ancho de vía es la franja de terreno que se ubica a lo largo de cada línea aérea y cuyo eje coincide con el eje central longitudinal de las estructuras o con el trazo topográfico.
Principales indicadores:

T.I.U.
= Tiempo de Interrupción por Usuario

S.F.L.
= Salidas por Falla de Líneas de Subtransmisión por cada 100km


Línea eléctrica:
De acuerdo a la NORMA NRF-014, una línea eléctrica es aquella constituída por conductores, desnudos o aislados, tendidos en espacioa abiertos, que están soportados por estructuras o postes, mediante los accesorios necesarios para su fijación, separación y aislamiento.
Un generador eléctrico es un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre sus dos polos, transformando la energía mecánica en eléctrica.

Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos de forma fija.

Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.).

Este sistema se basa en la ley de Faraday.
Generador Eléctrico
Actividades del personal de mantenimiento en las líneas de subtransmisión:
Inspección
Cambio de aislamiento
Poda o brecha
Reemplazo de estructuras
Tensionado de líneas y cables de guarda
Retiro de objetos extraños
Instalación de estructuras para dar libramiento adecuado
El
voltaje
utilizado para las líneas de transmisión es de
230kV
y
400kV
Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es básicamente el medio físico mediante el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias. Está constituida tanto por el elemento conductor, usualmente cables de acero, cobre o aluminio, como por sus elementos de soporte, las torres de alta tensión.
1. Subestaciones de Distribución
Son parte del
Sistema de Distribución,
cuya función es la de recibir la Energía Eléctrica de las
Líneas de Subtransmisión,
con un
voltaje
de entrada de
115kV,
y transformarlo para su utilización en las redes de
Media Tensión,
con un
voltaje
de salida de
13.2kV, 23kV
o
33kV.
Por lo general se ubican lo más cerca del punto de utilización, para evitar pérdidas de potencial.
a. Bahía de Alta Tensión
Se compone de una estructura, cuyo diseño depende del tipo de subestación, que soporta la o las
Líneas de Subtransmisión
y que constituye una conexión segura para la conducción de la energía eléctrica hasta el transformador.
Componentes:
Estructura
Bus
Aislamiento
Conectores
Cuchilla
Interruptores de línea
Interruptores de banco
Apartarrayos
Transformadores de potencial
Transformadores de corriente
b. Transformador
Designado comúnmente
"Banco",
es una máquina eléctrica estática de alta eficiencia, que transforma el voltaje de entrada, denominado voltaje primario, en un voltaje de salida, normalmente llamado voltaje secundario, de acuerdo a una relación de transformación constate, nombrada
R.T. (Relación de Transformación).

Componentes:
Apartarrayos
Boquilla de alta y baja tensión
Tanque
Embobinados
Núcleo
Radiadores
Ventiladores
Releé
Buchools
Indicadoress de temperatura
Tanque conservador
Cambiador de
taps
Partes:
Bahía de Alta Tensión
Transformador
Caseta
Bahía de Baja Tensión
c. Caseta
Es una construcción que permite resguardar, con los requisitos de seguridad adecuados, los equipos de protección, medición y control de la Subestación.

Los equipos de proyección incluyen relevadores que sensan los parámetros eléctricos y el estado que guarda el transformador, como su temperatura. Se encuentran instalados en tableros y su función, de acuerdo a la filosofía de la coordinación, es la de detectar fallas y aislarlas del sistema, evitando que se dañe el equipo, aislando la parte del sistema que presenta la falla.

Se requiere de un banco de baterías para asegurar que las protecciones funcionen aún sin contar con alimentación eléctrica normal, proporcionada por el transformador de servicios propios. Este banco se encuentra alimentado permanentemente a través de un cargador de baterías.
Principales relevadores:
De sobrecorriente (50 y 51)
De temperatura
De sobrepresión o Buchools (69)
Diferencial (87)
De bloqueo sostenido (86)
d. Bahía de Baja Tensión
Se compone de una estructura, cuyo diseño depende del tipo de subestación. Constituye la conexión segura para la conducción de la energía eléctrica desde el transformador hasta las líneas de distribución de
Media Tensión,
con voltaje de salida de
13.2Kv, 23kV
o
33kV.
Circuitos de Media Tensión
Son las líneas de distribución que conducen la energía eléctrica desde las subestaciones de distribución hasta los transformadores en niveles de voltaje de 13.2kV, 33kV y 22kV.


Ramal:
Desde la línea troncal se derivan líneas secundarias llamadas ramales, a través de los equipos de protección.
Troncal:
se le denomina a la trayectoria que presenta una conexión directa (sin dispositivos de proyección) al interruptor de la subestación de distribución.
Los
equipos de protección
instalados para conectar los ramales a la troncal pueden ser:
Cortacircuitos fusibles
Cortacircuitos de triple disparo
Restauradores
Seccionalizadores
Por necesidades de operación, en la línea troncal de un circuito se instalan
equipos de seccionamiento,
que pueden ser:
Cuchillas sólidas de operación individual
Cuchillas de opración en grupo para abrir sin carga
Cuchillas de operación en grupo para abrir con carga
Seccionador de pedestal
Seccionador tipo poste
Los
tipos de estructuas
más comunes son:
Tangente
Sencilla
Volada
Remate
Sencillo
Volado

Los postes en los remates de las líneas aéreas que soportan la tensión mecánica de los conductores se mantiene a plomo por medio de
retenidas
, que pueden ser:
De ancla
De banqueta
De estaca
De poste a poste
Acometidas de Media Tensión
Se establecen en el punto de la conexión de la línea de distribución, ya sea parte de una troncal de circuito o un ramal, hasta la subestación particular de un usuario en Media Tensión.

Normalmente, el dispositivo de protección es el cortacircuito fusible.

Para cargas superiores a 1500kVA se recomienda la instalación de cortacircuitos de potencia, para conectar este tipo de acometidas.

Pueden ser aéreas o subterráneas.
Principales Indicadores:

Este proceso presenta los siguientes índices e refleja la operación del sistema en este nivel y es el resultado de las actividades de mantenimiento y mejoras que se llevan a cabo en él:

T.I.U. = Tiempo de Interrupción por Usuario
Redes de Baja Tensión
Las
Redes de Baja Tensión
comprenden desde el
Transformador de Distribución,
las líneas secundarias hasta los usuario domésticos y comerciales.

Debido a que los
Transformadores de Distribución
se conectan a las troncales o ramales de los
Circuitos de Media Tensión,
el voltaje primario que utilizan es de
13.2k, 22kV
y
33kV,
mientras que el voltaje de secundario invariablemente en las
Redes de Baja Tensión
de
CFE
será de
220V
medido entre 2 fases, y
120V
de fase a tierra.
De acuerdo a su diseño:
Monofásicos
Trifásicos
Los
Transformadores de Distribución
se clasifican
Capacidades de Transformadores Monofásicos en kVA:
5
10
15
25
37.5
50
75

De acuerdo a sus dispositivos de protección:
Convencionales
Autoprotegidos
De acuerdo a su instalación;
Tipo poste
Pedestal
Sumergible

Capacidades de Transformadores Trifásicos en kVA:
15
30
45
75
112.5
150
225
300
500
Las
Redes de Distribución,
de acuerdo a su construcción, pueden clasificarse en:
Aéreas
Cable desnudo
Cable forrado

Subterráneas
Cable aislado
Las
Redes de Distribución subterráneas,
utilizan los siguientes materiales y calibres de conductores:
Alambre de cobre: 6, 4
Cable de cobre: 2, 1/0, 3/0
Aluminio: 2, 1/01 3/0
Las fallas comunes que se presentan en las
Redes de Distribución
son:
Choque o golpe
Cortocircuito en línea secundaria
Línea secundaria reventada
Falso contacto en salidas de transformador
Falso contacto en acometida
Acometida reventada
Ramas sobre la línea
Aislador dañado
Bastido dañado
Retenida reventada
Automatismo
Automatizar implica conectar en red los equipos de protección para su trabajo en equipo, así como para su monitorización remota.
La División de Distribución Bajío ha innovado en materia de automatización de líneas de distribución, para minimizar las incidencias de interrupciones de servicio eléctrico.
Diseño: Hermes Alvarado Romero
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