1.1 introduccion sistemasee

7/24/2019 1.1 Introduccion SistemasEE

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LOSLOS

SISTEMAS DESISTEMAS DE

ENERGIAENERGIAELECTRICAELECTRICA


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UNA PRIMERAUNA PRIMERAVISINVISIN


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El producto electricidadEl producto electricidad

La electricidad se ha convertido hoy en da en los pases desarrollados en unaLa electricidad se ha convertido hoy en da en los pases desarrollados en una

forma de energa imprescindible y con infinidad de usos, debido a su granforma de energa imprescindible y con infinidad de usos, debido a su granversatilidad y controlabilidad, a la inmediatez en su utilizacin y a la limpieza en elversatilidad y controlabilidad, a la inmediatez en su utilizacin y a la limpieza en elpunto de consumo.punto de consumo.

La energa elctrica podra considerarse como un bien de consumo ms, que seLa energa elctrica podra considerarse como un bien de consumo ms, que se

produce, se transporta, se comercializa y se consume. Pero se caracteriza porproduce, se transporta, se comercializa y se consume. Pero se caracteriza por La electricidad no es almacenable, debe producirse y transportarse en elLa electricidad no es almacenable, debe producirse y transportarse en el

mismo momento en que es consumida.mismo momento en que es consumida. !u transporte no se puede dirigir por caminos especficos, sino que la energa!u transporte no se puede dirigir por caminos especficos, sino que la energa

elctrica fluye por las lneas u otras instalaciones de acuerdo a unas leyeselctrica fluye por las lneas u otras instalaciones de acuerdo a unas leyesconcretas de la fsica. "ichas leyes imponen adems una estrechaconcretas de la fsica. "ichas leyes imponen adems una estrecha

interdependencia entre las distintas vas de transporte de forma que cualquierinterdependencia entre las distintas vas de transporte de forma que cualquierperturbacin en una lnea u equipo de transporte provoca efectos colateralesperturbacin en una lnea u equipo de transporte provoca efectos colateralessignificativos e inmediatos en los dems caminos alternativos. La electricidadsignificativos e inmediatos en los dems caminos alternativos. La electricidad

#se inyecta$ en la red o #se e%trae$ de la red en m&ltiples puntos, pero no es#se inyecta$ en la red o #se e%trae$ de la red en m&ltiples puntos, pero no esposible establecer una relacin bilateral entre lo inyectado en un punto y loposible establecer una relacin bilateral entre lo inyectado en un punto y loe%trado en otro.e%trado en otro. Sistemas industriales orientados a la

produccin, el transporte y el consumo de laelectricidad

Sistemas de energa elctrica


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Evolucin histricaEvolucin histrica

'()*'()*: Primeros sistemas de luz elctrica: Primeros sistemas de luz elctrica '((*'((*: Thomas Edison descubri la lmpara de incandescencia: Thomas Edison descubri la lmpara de incandescencia '((+'((+: El primer generador de Edison consigui alimentar en c.c. Y una tensin de: El primer generador de Edison consigui alimentar en c.c. Y una tensin de

100V a una carga de 00 lmparas de unos !0" cada una100V a una carga de 00 lmparas de unos !0" cada una '((-('((-(: #n$encin del trans%ormador en &rancia: #n$encin del trans%ormador en &rancia

'(('((: 'e realiz el primer transporte en c.a. (ono%sica 1!)V: 'e realiz el primer transporte en c.a. (ono%sica 1!)V '(/''(/': 'e transmite por primera $ez corriente tri%sica en *lemania: 'e transmite por primera $ez corriente tri%sica en *lemania '/*0'/*0: 'e crea la +omisin Electrotcnica #nternacional: 'e crea la +omisin Electrotcnica #nternacional '/'*'/'*: 'e alcanzan los 1,0)V: 'e alcanzan los 1,0)V '/++'/++: Puesta en ser$icio de la primera l-nea a ,)V: Puesta en ser$icio de la primera l-nea a ,)V

'/+0'/+0: El parlamento ingls crea la +entral Electricit/ oard: El parlamento ingls crea la +entral Electricit/ oard

Los orgenesLos orgenes

En mexico:

30kV(10!" # $0kV(10$" # %%kV(10" # &0kV(113" #110kV(11!" # 13'kV(1'3" # ''0kV(11$" # !00k(1%!"


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El enorme desarrollo del consumo elEl enorme desarrollo del consumo elctrico las %uertes economctrico las %uertes economas de escala en la produccias de escala en la produccin den de

electricidad / el aumento de la capacidad de transmisielectricidad / el aumento de la capacidad de transmisin de las ln de las lneas aneas a

tensiones ele$adas propiciaron el desarrollo de la red de transporte para conectar los sistemastensiones ele$adas propiciaron el desarrollo de la red de transporte para conectar los sistemas

aislados dando lugar a $erdaderos sistemas nacionales.aislados dando lugar a $erdaderos sistemas nacionales.

2as caracter2as caractersticas especiales de la electricidad hacen 3ue su suministro sea considerado unsticas especiales de la electricidad hacen 3ue su suministro sea considerado un

ser$icio publico en la ma/orser$icio publico en la ma/ora de los paa de los pases propiciando la inter$encises propiciando la inter$encin del estado para garantizarn del estado para garantizar

una calidad / precios razonables.una calidad / precios razonables.

2a %uerte capacidad de intercone4i2a %uerte capacidad de intercone4in de la red de transporte permite 3ue generadores situados enn de la red de transporte permite 3ue generadores situados en

cual3uier nudo de la red puedan competir entre si por suministrar electricidad en cual3uier otrocual3uier nudo de la red puedan competir entre si por suministrar electricidad en cual3uier otronudo de la red. Es posible separar las acti$idades de red de las de generacinudo de la red. Es posible separar las acti$idades de red de las de generacin / comercializacin / comercializacin.n.

+ada empresa de generaci+ada empresa de generacin decide indi$idualmente cuando / cuanto producir.n decide indi$idualmente cuando / cuanto producir.

5ecisiones de in$ersi5ecisiones de in$ersinn 6 #n$ersores pri$ados6 #n$ersores pri$ados

*cti$idad de distribuci*cti$idad de distribucinn 6 *cti$idad de comercializaci6 *cti$idad de comercializacinn

*cti$idad de transporte 6 +ondiciones de competencia de los agentes en el mercado*cti$idad de transporte 6 +ondiciones de competencia de los agentes en el mercado

ma/oristama/orista

Establecimiento de mercados regionales:Establecimiento de mercados regionales:

7educci7educcin de los costes de seguridad del propio sistema en aislamiento.n de los costes de seguridad del propio sistema en aislamiento.

*pro$echamiento de las transacciones econ*pro$echamiento de las transacciones econmicas mutuamente bene%iciosas entre losmicas mutuamente bene%iciosas entre los

distintos sistemas.distintos sistemas.

Evolucin histricaEvolucin histricaLa organizacin del sector


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El impacto medioambientalEl impacto medioambiental El ma/or impacto ambiental de los sistemas de energ-a elctrica es elEl ma/or impacto ambiental de los sistemas de energ-a elctrica es el

asociado a la acti$idad de generacinasociado a la acti$idad de generacin

En 1888 las emisiones procedentes de las grandes instalaciones deEn 1888 las emisiones procedentes de las grandes instalaciones de

combustin e4istentes ascendieron a 91)t de ;combustin e4istentes ascendieron a 91)t de ; 44 / a 11 de estas emisiones.sector elctrico es responsable del 80> de estas emisiones.

NONOx:x:

Sec)o* +e )*,n-.o*)e %1/'Sec)o* +e )*,n-.o*)e %1/'

Cen)*,e- )2*mic,-Cen)*,e- )2*mic,-1/1/

SOSO'' Cen)*,e- )2*mic,- %'Cen)*,e- )2*mic,- %'

COCO''Sec)o* +e )*,n-.o*)e '%Sec)o* +e )*,n-.o*)e '%

Cen)*,e- )2*mic,- 31Cen)*,e- )2*mic,- 31

L,- 4*,n+e- 5ne,- ,2*e,- )ienen 6n im.,c)o ,m7ien),8 ,

meno- i-6,8 96e c,+, e -e )iene m,- en c6en),/

Emi-ione-:Emi-ione-:


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Los puntos de vista tecnolgico,Los puntos de vista tecnolgico,

econmico y reguladoreconmico y regulador

Contexto econmicoContexto econmico

A)ien+e , , 4e-)i;n e6m,no- ino6c*,+o- en , .*o+6cci;n8 )*,n-.o*)e8 +i-)*i76ci;n8come*ci,i,ci;n = con-6mo +e , eec)*ici+,+/come*ci,i,ci;n = con-6mo +e , eec)*ici+,+/

Contexto reguladorContexto regulador

E-),7ece e m,*co no*m,)io o e4, en e 96e )o+,- ,-E-),7ece e m,*co no*m,)io o e4, en e 96e )o+,- ,-,c)ii+,+e- ,n)e*io*e- >,n +e +e-,**o,*-e/,c)ii+,+e- ,n)e*io*e- >,n +e +e-,**o,*-e/

Contexto tecnolgicoContexto tecnolgicoCom.o*),mien)o ?5-ico +e -i-)em, en con@6n)o = +e -6-Com.o*),mien)o ?5-ico +e -i-)em, en con@6n)o = +e -6-

com.onen)e-com.onen)e-


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EL CONTETOEL CONTETOTECNOLGICOTECNOLGICO


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Eemen)o- e-)*6c)6*,e- +e -i-)/ +e ene*45,Eemen)o- e-)*6c)6*,e- +e -i-)/ +e ene*45,e2c)*ic,e2c)*ic,

L5ne, +e )*,n-.o*)e !00kV

Estacin transformadora

elevadora

LB'00 km'00 km

Subestacin

Subestacin

SubestacinSubestacin

L5ne, +e in)e*conexi;n('30kV"

Centro de transformacin

L5ne, +e +i-)*i76ci;n me+i,)en-ion

11$kV8%kV8 3!/$ kL100 km

Re+ +e

+i-)*i76ci;n.*im,*i,

Re+ +e+i-)*i76ci;n-ec6n+,*i,

30

kV

GG

Centrales hidrulicas

Centrales trmicas convencionales

Centrales termonucleares

Grandes consumidoresindustriales

Consumidores industrialesElectrifcacin rural

Re+ +e +i-)*i76ci;n +e 7,@, )en-i;n !!0''0Re+ +e +i-)*i76ci;n +e 7,@, )en-i;n !!0''0VV

L5ne, +e +i-)*i76ci;n

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El consumoEl consumo

2os -ndices de consumo elctrico constitu/en uno de los elementos ms2os -ndices de consumo elctrico constitu/en uno de los elementos msindicati$os del desarrollo industrial de un pa-s.indicati$os del desarrollo industrial de un pa-s.

El grado de consumo elctricoEl grado de consumo elctricoper cpitaper cpita / sobre todo el ni$el/ sobre todo el ni$eldedeelectri%icacin de un pa-s son claras se?ales del ni$el de bienestar.electri%icacin de un pa-s son claras se?ales del ni$el de bienestar.

5e los seis mil millones de personas 3ue habitamos la Tierra la tercera parte5e los seis mil millones de personas 3ue habitamos la Tierra la tercera parteno tiene acceso a la electricidadno tiene acceso a la electricidad

2os pa-ses en desarrollo e$idencian una cierta saturacin en el crecimiento2os pa-ses en desarrollo e$idencian una cierta saturacin en el crecimientopero en ning@n caso un estancamiento.pero en ning@n caso un estancamiento.

Gestin de la demandaGestin de la demanda: *grupa todas las tcnicas / acciones encaminadas a: *grupa todas las tcnicas / acciones encaminadas aracionalizar el consumo de energ-a elctrica.racionalizar el consumo de energ-a elctrica.

lEl


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El consumoEl consumoFactores de que depende el consumo:Factores de que depende el consumo: Elasticidad de la demanda: Porcentaje de variacin del consumo respecto a unavariacin unitaria del precio de la electricidad. La demanda elctrica en general secaracteriza por presentar una elasticidad muy reducida en el corto plazo (reacciona poco

al precio). Clima.

Factores que caracterizan el consumo:

Potencia: Medida en Vatios () es la energa (!) re"uerida por unidad de tiempo

Energa:La energa elctrica no se almacena# toda instalacin de$e estar estar

preparada para aguantar la m%&ima potencia "ue a lo largo de todo el ciclo de

consumo va a demandar la instalacin

Perfil de consumo: 'urva de carga#

representa la potencia consumida en

uncin del tiempo.

Planos:consumo cte en el tiempo.M%s

$arato de cu$rir

puntado:consumo varia$le en el

tiempo.M%s caro de cu$rir

Curva montona de carga: *epresenta el valor de potencia demandada superado

para una duracin determinada.+u integral representa la energa consumida para el

!orizonte de tiempo contemplado

Factores tcnicos adicionales: 'onsumo de potencia reactiva (actor de potencia)

Condiciones de alimentacin (tensin frecuencia)


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El consumoEl consumo El consumo de energ-a elctrica puede ser mu/ sensible a las condicionesEl consumo de energ-a elctrica puede ser mu/ sensible a las condiciones

tcnicas con las 3ue se alimenta elctricamente.2a precisin la calidad lastcnicas con las 3ue se alimenta elctricamente.2a precisin la calidad las

prestaciones / el correcto ser$icio 3ue prestan muchos de los e3uiposprestaciones / el correcto ser$icio 3ue prestan muchos de los e3uiposelctricos dependen de la calidad de la onda de tensin 3ue les alimentaelctricos dependen de la calidad de la onda de tensin 3ue les alimenta

2os pa-ses desarrollados le prestan cada $ez mas atencin a la calidad del2os pa-ses desarrollados le prestan cada $ez mas atencin a la calidad delsuministro e4igiendo a las empresas 3ue proporcionan el ser$icio unasuministro e4igiendo a las empresas 3ue proporcionan el ser$icio unameAor calidad / una ma/or %iabilidad.meAor calidad / una ma/or %iabilidad.

*spectos 3ue caracterizan / de%inen la calidad tcnica del suministro*spectos 3ue caracterizan / de%inen la calidad tcnica del suministroelctrico:elctrico: 2os cortes de suministro.2os cortes de suministro. 2os huecos de tensin.2os huecos de tensin. 2os armnicos en las ondas de tensin.2os armnicos en las ondas de tensin. 2os %enmenos de %lic)er.2os %enmenos de %lic)er. 2as sobretensiones.2as sobretensiones.

La demanda !a de ser servida instant%neamente de orma "ue el sistema

de alimentacin elctrico de$e estar preparado para detectar y responder

de orma inmediata a estas variaciones. Para ello el sistema tiene "ue estar

provisto de soisticados elementos de medida# control# supervisin# y de$e

tener siempre disponi$le generacin de reserva lista para producir.


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La produccinLa produccin 2a electricidad se genera en centros de produccin com@nmente2a electricidad se genera en centros de produccin com@nmente

denominados centrales elctricas. 'e encargan de trans%ormar una %uente dedenominados centrales elctricas. 'e encargan de trans%ormar una %uente deenerg-a primaria en energ-a elctrica de caracter-sticasenerg-a primaria en energ-a elctrica de caracter-sticas

bien de%inidas. En concreto se genera un sistema tri%sico sinusoidal debien de%inidas. En concreto se genera un sistema tri%sico sinusoidal detensiones con una %recuencia / amplitud de onda estrictamentetensiones con una %recuencia / amplitud de onda estrictamenteestandarizadas / controladas.estandarizadas / controladas.

+entrales con$encionales:+entrales con$encionales: +entrales hidrulicas o hidroelctricas: &uente de energ-a primaria el agua.+entrales hidrulicas o hidroelctricas: &uente de energ-a primaria el agua. +entrales trmicas: &uente de energ-a primaria un combustible %sil Bcarbn+entrales trmicas: &uente de energ-a primaria un combustible %sil Bcarbn

%uel o gasC.%uel o gasC. +entrales nucleares: 7eactor nuclear donde por el proceso de %usin del+entrales nucleares: 7eactor nuclear donde por el proceso de %usin del

material nuclear se produce una cantidad de calor.material nuclear se produce una cantidad de calor.

'entrales complementarias o alternativas (energa renova$le):

,licas# $iom%sicas# otovoltaicas# y de cogeneracin.


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El transporteEl transporte 2a red de transporte es la encargada de conectar los grandes centros de produccin2a red de transporte es la encargada de conectar los grandes centros de produccin

geogr%icamente mu/ dispersos con los grandes n@cleos de demanda normalmente ubicadosgeogr%icamente mu/ dispersos con los grandes n@cleos de demanda normalmente ubicados

cerca de ciudades / zonas industriales as- como de mantener la cohesin global del sistemacerca de ciudades / zonas industriales as- como de mantener la cohesin global del sistemaelctrico %uncionando enelctrico %uncionando en

sincronismo. Esta red ha de transportar grandes cantidades de energ-a a largas distancias / porsincronismo. Esta red ha de transportar grandes cantidades de energ-a a largas distancias / portodo debe %uncionar a mu/ alta tensin B0 / 00 DVC.todo debe %uncionar a mu/ alta tensin B0 / 00 DVC.

Elementos 3ue componen la red de transporte:Elementos 3ue componen la red de transporte: SubestacionesSubestaciones::'on centros 3ue cumplen tres %unciones principales:'on centros 3ue cumplen tres %unciones principales:

De interconexin de todas las lneas entre siDe interconexin de todas las lneas entre si

De transformacin desde los que se alimentan las redes de distribucin que lleganDe transformacin desde los que se alimentan las redes de distribucin que lleganhasta el consumohasta el consumo

En ellos se instalan los elementos de proteccin, corte y maniobra del sistema.En ellos se instalan los elementos de proteccin, corte y maniobra del sistema.

Lneas:Lneas: 'on cables de aluminio 3ue descansan sobre torres de soporte o son subterrneos.'on cables de aluminio 3ue descansan sobre torres de soporte o son subterrneos.Elctricamente la seccin de los cables marca el l-mite de la intensidad 3ue puedenElctricamente la seccin de los cables marca el l-mite de la intensidad 3ue puedentransportar.transportar.


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La distribucinLa distribucin

5esde las subestaciones de la red de alta tensi5esde las subestaciones de la red de alta tensin se rami%ican redes de menor tensin se rami%ican redes de menor tensinn 66

Red de distribuciRed de distribuci

n .n .

,n un primer nivel y a nivel regional se e&tiende

una red# todava de alta tensin (red de reparto)

115, 69, 3!5"#115, 69, 3!5"#

-esde su$estaciones transormadoras de esta-esde su$estaciones transormadoras de esta

red cuelga a su vez una red de media tensin "uered cuelga a su vez una red de media tensin "ue

se acerca al consumo m%s desagregadose acerca al consumo m%s desagregado13!$, 6!6 "#13!$, 6!6 "#

-esde la red anterior se vuelve a disminuir la

tensin para alimentar a $aja tensin a los

consumidores domsticos# comerciales# etc.%, &&% #%, &&% #

Lo- com.onen)e- )2cnico- +e e-),- *e+e- -on o- mi-mo- 96e o-+e , *e+ +e )*,n-.o*)e/


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Control y proteccinControl y proteccinPrimer nivelPrimer nivel

2os elementos 3ue componen el es3ueleto principal del sistema se $igilan / controlan2os elementos 3ue componen el es3ueleto principal del sistema se $igilan / controlandesde un centro de control 3ue super$isa en tiempo real el estado del sistema mediantedesde un centro de control 3ue super$isa en tiempo real el estado del sistema mediante

medidas teletransmitidas / con$enientemente procesadas.medidas teletransmitidas / con$enientemente procesadas.

'ercer ni(el'ercer ni(el

E96i.o- +e con)*o8 .*o)ecci;n = m,nio7*, en ,- *e+e- = en ,- -67e-),cione-o*ien),+o- , .*o)e4e* e -i-)em, +e o- co*)oci*c6i)o- en ,- 5ne,- o en ,-

Segundo nivelSegundo nivel

+istemas de control instalados en las centrales de proteccin+istemas de control instalados en las centrales de proteccin

Regulador de velocidad:Regulador de velocidad: +e encarga de mantener el e"uili$rio+e encarga de mantener el e"uili$rioinstant%neo entre generacininstant%neo entre generacin

y consumo en el conjunto del sistema.y consumo en el conjunto del sistema./Regulacin primaria:Regulacin primaria: -etecta las variaciones en la velocidad de giro de los alternadores o en-etecta las variaciones en la velocidad de giro de los alternadores o en

lala recuencia de la onda y act0a autom%ticamenterecuencia de la onda y act0a autom%ticamente

/Regulacin secundaria:Regulacin secundaria:*esta$lece la recuencia a su valor nominal y los intercam$ios a los*esta$lece la recuencia a su valor nominal y los intercam$ios a los

valores iniciales. +uele ser autom%tica.valores iniciales. +uele ser autom%tica.

/Regulacin terciaria:Regulacin terciaria:1o es autom%tica. ,l centro de control modiica las consignas de1o es autom%tica. ,l centro de control modiica las consignas de

generacin de los grupos# siguiendo criterios econmicos y reponiendo la reserva secundaria.generacin de los grupos# siguiendo criterios econmicos y reponiendo la reserva secundaria.

Regulador de tensin:Regulador de tensin: ,s importante,s importantepara la seguridad del sistema y para garantizar unapara la seguridad del sistema y para garantizar una

razona$le calidad en la entrega del suministro "ue las tensiones del sistema permanezcanrazona$le calidad en la entrega del suministro "ue las tensiones del sistema permanezcan

dentro de ciertos m%rgenes permitidos.dentro de ciertos m%rgenes permitidos.


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RETOS FRETOS F

PERSPECTIVASPERSPECTIVAS

DE UTURODE UTURO


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RETOS Y PERSPECT!"S #ERETOS Y PERSPECT!"S #E$%T%RO$%T%RO

H Generacin distribuidaGeneracin distribuidaH Electricacin rural o-gridElectricacin rural o-gridH Consideraciones medioambientales y estratgicasConsideraciones medioambientales y estratgicasH Telecomunicaciones con utilizacin de la red elctricaf!o"Telecomunicaciones con utilizacin de la red elctricaf!o"

#lc$#lc$H %ultiutilities%ultiutilitiesH Su#erconductoresSu#erconductoresH &'CTS&'CTSH

Gestin tcnica y econmica de mercados regionalesGestin tcnica y econmica de mercados regionalesH El comercio de electricidad en la econom(a digitalEl comercio de electricidad en la econom(a digital


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ININ

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