INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO

SANTIAGO MARIOEXTENSIN MARACAY

Realizado por: Hernndez Vera, Rubn Dario 43-11.501.900 Croquer Isaac 43-07.244.960 Alexis Guzmn 43-13.954.861

Maracay Abril 2009

Introduccin

La Red de Distribucin de la Energa Elctrica o Sistema de Distribucin de Energa Elctrica es un subsistema del Sistema Elctrico de Potencia cuya funcin es el suministro de energa desde la subestacin de distribucin hasta los usuarios finales (medidor del cliente). Los elementos que conforman la red o sistema de distribucin son los siguientes: Subestacin de Distribucin de casitas: conjunto de elementos (transformadores, interruptores, seccionadores, etc.) cuya funcin es reducir los niveles de alta tensin de las lneas de transmisin (o subtransmisin) hasta niveles de media tensin para su ramificacin en mltiples salidas. Circuito Primario. Circuito Secundario. La distribucin de la energa elctrica desde las subestaciones de transformacin de la red de transporte se realiza en dos etapas. La primera est constituida por la red de reparto, que, partiendo de las subestaciones de transformacin, reparte la energa, normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo, hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribucin. Las tensiones utilizadas estn comprendidas entre 25 y 132 kV. Intercaladas en estos anillos estn las estaciones transformadoras de distribucin, encargadas de reducir la tensin desde el nivel de reparto al de distribucin en media tensin. La segunda etapa la constituye la red de distribucin propiamente dicha, con tensiones de funcionamiento de 3 a 30 kV y con una caracterstica muy radial. Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo (poblacin, gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadoras de distribucin con los centros de transformacin, que son la ltima etapa del suministro en media tensin, ya que las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensin (125/220 220/380 V1 ). Las lneas que forman la red de distribucin se operan de forma radial, sin que formen mallas, al contrario que las redes de transporte y de reparto. Cuando existe una

avera, un dispositivo de proteccin situado al principio de cada red lo detecta y abre el interruptor que alimenta esta red. La localizacin de averas se hace por el mtodo de "prueba y error", dividiendo la red que tiene la avera en dos mitades y energizando una de ellas; a medida que se acota la zona con avera, se devuelve el suministro al resto de la red. Esto ocasiona que en el transcurso de localizacin se pueden producir varias interrupciones a un mismo usuario de la red. Desarrollo

Topologas tpicas de redes de distribucin

La topologa de una red de Distribucin se refiere al esquema o arreglo de la Distribucin, esto es la forma en que se distribuye la energa por medio de la disposicin de los segmentos de los circuitos de Distribucin. En este sentido se enfoca a la forma como se distribuye la energa a partir de la fuente de suministro. Red radial o redes en antena Se caracteriza por la alimentacin por uno solo de sus extremos transmitiendo la energa en forma radial a los receptores y el emisor. Ventajas Resaltan su simplicidad y la facilidad que presentan para ser equipadas de protecciones selectivas. Desventajas Su falta de garanta de servicio. Estas desventajas pueden ser compensadas en la actualidad con los dispositivos modernos de desconexin automtica de la zona en falta llamados "rganos de Corte de Red" o la utilizacin de los dispositivos llamados "Reconectadores" que desconectan y cierran la zona en falta, procurando de esa manera despejar la zona en falta y volver el servicio sobre la lnea completa.

Red en bucle abierto

Ventajas Todas las ventajas de la distribucin en redes radiales y adems la posibilidad de alimentar alternativamente de una fuente u otra, con lo que ante situaciones de falta y utilizando los OCR y Reconectadores, quedara siempre fuera de servicio la zona en falta ms pequea posible y el resto de la lnea en servicio. Desventajas Si la estructura esta alejada del pararrayos la electricidad seria dirigida a las puntas de la tierra lo cual afectara a las estructuras cercanas. Red en anillo o en bucle cerrado Se caracteriza por tener dos de sus extremos alimentados, quedando estos puntos intercalados en el anillo o bucle. Ventajas Como ventaja fundamental podemos citar su seguridad de servicio y facilidad de mantenimiento. Desventajas Presentando el inconveniente de una mayor complejidad y sistemas de proteccin as mismo ms complicados. DESCRIPCION GENERAL DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCION

ESPECIFICACION TECNICA DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCION. Los principales datos de sistema elctricos son la tensin nominal, la frecuencia nominal y su comportamiento en caso de cortocircuito. Los sistemas de distribucin de energa elctrica comprenden niveles de alta, baja y media tensin. Sistema de distribucin. Un sistema de distribucin de energa elctrica es un conjunto de equipos que permiten energizar en forma segura y confiable un nmero determinado de cargas, en distintos niveles de tensin, ubicados generalmente en diferentes lugares.

Clasificacin de los Sistemas de Distribucin. Dependiendo de las caractersticas de las cargas, los volmenes de energa involucrados, y las condiciones de confiabilidad y seguridad con que deban operar, los sistemas de distribucin se clasifican en: Industriales. Comerciales. Urbana. Rural.

Sistemas de distribucin industrial. Comprende a los grandes consumidores de energa elctrica, tales como las industrias del acero, qumicas, petrleo, papel, etc.; que generalmente reciben el suministro elctrico en alta tensin. Es frecuente que la industria genere parte de su demanda de energa elctrica mediante procesos a vapor, gas o diesel. Sistemas de distribucin comerciales. Es un trmino colectivo para sistemas de energa existentes dentro de grandes complejos comerciales y municipales, tales como edificios de gran altura, bancos, supermercados, escuelas, aeropuertos, hospitales, puertos, etc. Este tipo de sistemas tiene sus propias caractersticas, como consecuencia de las exigencias especiales en cuanto a seguridad de las personas y de los bienes, por lo que generalmente requieren de importantes fuentes de respaldo en casos de emergencia. Sistemas de distribucin urbana. Alimenta la distribucin de energa elctrica a poblaciones y centros urbanos de gran consumo, pero con una densidad de cargas pequea. Son sistemas en los cuales es muy importante la adecuada seleccin en los equipos y el dimensionamiento. Sistemas de distribucin rural. Estos sistemas de distribucin se encargan del suministro elctrico a zonas de menor densidad de cargas, por lo cual requiere de soluciones especiales en cuanto a

equipos y a tipos de red. Debido a las distancias largas y las cargas pequeas, es elevado el costo del Kwh. consumido. En muchos casos es justificado, desde el punto de vista econmico, la generacin local, en una fase inicial, y slo en una fase posterior, puede resultar econmica y prctica la interconexin para formar una red grande. Caractersticas de operacin. Para comprobar las caractersticas de operacin, confiabilidad y seguridad de un sistema de distribucin industrial, es necesario efectuar una serie de estudios analticos; los cuales entregan ndices de funcionamiento, cuya exactitud depender del modelo empleado en la representacin del sistema. Los estudios tpicos que se efectan en un SDI son los siguientes: Flujos de potencia. Clculo de corrientes de corto circuito. Regulacin de tensin y compensacin de reactivos. Partida de motores.

CLASIFICACION DE LAS REDES.

En el diagrama

unificar se muestran las conexiones entre dispositivos,

componentes, partes de un circuito elctrico o de un sistema. Para de el diseo de la

subestacin se debe considerar el arreglo de barras, el grado de flexibilidad y confiabilidad requerido en la operacin. Existen variaciones para los arreglos de barras, su seleccin depende de factores como: Tensin del sistema, posicin de la S/E en la red, Flexibilidad y confiabilidad de operacin, continuidad en el suministro y costo de la instalacin. Los arreglos a utilizar son los siguientes: BarraPrincipal. Barra Principal Barra de Transferencia. Anillo. Arreglo en H.

Barra Principal Se recomienda su uso nicamente en rea rural o semi urbana con las caractersticas de operar en forma radial o integrndose al anillo del sistema elctrico.

Barra Principal

Barra Principal - Operacional en Anillo

Barra Principal - Transferencia

Barra Principal - Transferencia Operacional Anillo

Barra en Anillo

Barra en H

Circuito Equivalente de los principales componentes de un Sistema Elctrico de Potencia

La Figura ilustra los circuitos equivalentes de un mismo transformador monofsico (a) y (b), de un sistema de transmisin (c) y los de un generador sncrono: (d) para estudios de cortocircuito y (e) para anlisis del sistema bajo condiciones balanceadas.

Circuito equivalente simplificado de un mismo transformador monofsico

El transformador como adaptador de impedancias

Sistema elctrico de potencia La seguridad en un sistema tiene que ver con problemas tales como la escogencia de los niveles de aislamiento y de los esquemas de proteccin ms apropiados, los cuales deben operar cuando se presenten condiciones anormales y deben reunir las siguientes caractersticas: 1 Selectividad. Es decir, debe aislar la mnima parte del sistema en donde se encuentra la falla. Lo anterior para mantener la continuidad en el servicio en la mayor rea posible y para no incurrir en prdidas por la energa que dejara de venderse innecesariamente.

2 Rapidez. Es decir, para minimizar los daos causados, se requiere una velocidad de respuesta alta. 3 Confiabilidad. Es decir, que operen cuando se presenten las circunstancias. Es costumbre tener equipo de respaldo para el caso en que los sistemas de proteccin llamados a hacerlo no operen. Para satisfacer un conjunto dado de demandas de energa ubicadas en diferentes localizaciones geogrficas ms las prdidas, existe un nmero infinito de maneras de distribuir la generacin requerida entre los generadores. Este hecho plantea el problema de encontrar la alternativa ptima desde el punto de vista econmico, ya que, en cada estacin, el costo de generacin de cada Megavatio depende de la cantidad de Mw. generados, es decir, cada generador tiene su correspondiente curva de costos. La continuidad en el servicio exige tomar decisiones respecto a posibles inversiones para garantizar una baja probabilidad de interrupcin del mismo. La desconexin de un centro de demanda grande cuando existe suficiente capacidad de generacin puede representar prdidas enormes, no solo para la compaa, sino tambin para los usuarios Conclusin Varios eventos durante el transcurso de este siglo han influenciado para que las cargas elctricas y los servicios de los sistemas de distribucin cambien radicalmente. El primero lo constituye la invencin del transistor, donde nace la electrnica de potencia apareciendo como consecuencia inmediata la carga no lineal, un segundo evento lo constituye el problema de los energticos ocurridos en los aos setenta donde la electrnica se masifica con mas afn para producir equipos ms eficientes con menor consumo de energa y una tercera influencia mundial ocurre afines de los ochenta donde que se busca mejorar la productividad con equipos mas eficaces, eficientes conjugando la reduccin de costos y a su vez ofreciendo servicios de calidad. A inicios de este siglo las cargas elctricas consideradas tpicas eran de tipo resistivo, inductivo o capacitivo es decir cargas lineales y resulta algo paradjico que a inicios del siglo XXI las nuevas cargas elctricas lo constituyen en un alto porcentaje cargas no lineales. Si se revisa la tendencia actual del desarrollo tecnolgico se

encontrara que todo dispositivo tienen entre sus componentes internas algn dispositivo de control electrnico las mismas que en gran parte poseen fuentes de alimentacin de modo conmutado o de otro tipo. Las empresas que suministran servicio elctrico se mantuvieron durante mucho tiempo en una poca en la que se podra llamar de la navegacin tranquila, ya que estas solamente se preocupaban de satisfacer la creciente demanda de sus usuarios ya sea construyendo centrales de generacin o

subestaciones con mayor capacidad y por supuesto asumiendo que las cargas elctricas eran las ya conocidas (resistivas - inductivas - capacitivas) las cuales a excepcin de su tamao no eran de preocupacin tcnica alguna para los profesionales de dichas empresas. Muchos de los estudios en la red elctrica de distribucin eran orientados solamente con fines de proteccin de los equipos de la red. Se daba adems un marcado divorcio entre abonado y empresa elctrica, ya que poco o nada en cuanto a

informacin tcnica cruzada exista. Hoy en da en muchas empresas elctricas en el mbito mundial se habla mucho de la eficiencia, de la optimizacin de recursos, reduccin de costos y la calidad en todos los aspectos que esta pueda estar involucrada. La poca de la navegacin tranquila para todas las empresas elctricas ha llegado a su fin para abrir paso a una nueva poca en la cual todo gira en funcin del cliente de la red elctrica. Bibliografia CHEN, Mo Shing, Reactive Power Analysis and Control, Energy Systems

Research Center, University of Texas, Arlington, Tx, 79019. ELGERD, Olle I., Electric Energy Systems Theory: An Introduction, McGraw-Hill,

New York, 1971