TIPOS DE REDES DE DISTRIBUCIÓN * Las redes en anillo son las más usadas, pero eso no implica que sean las más eficaces. Dependiendo de la forma de interconectarse con la red de media tensión, las condiciones del terreno o la demanda de potencia; dispondremos de varias maneras de distribuir le energía eléctrica hasta los centros de transformación. Las más comunes son las redes en anillo, pero eso no implica que sean las más eficaces. Esto es por cuestiones económicas y constructivas, ya que la utilización de este tipo de redes, no supone el montaje de ningún centro auxiliar como los de reflexión. Estos son los tipos de redes existentes para distribuir energía eléctrica en baja tensión.
- Red en baja tensión: formada por las distintas líneas de distribución en baja tensión que parten de un centro de transformación existente. La demanda energética que se puede cubrir con estas redes viene condicionada por la potencia nominal del propio centro de transformación, no pudiendo ser mayor que ésta en ningún momento.
Oferta para Diseñadores Hosting con Bonificación Active su Servidor ya! Microsoft.comEnlaces patrocinados
- Red lineal: se trata de una línea de media tensión, donde se interconectan uno a continuación de otro, una serie de centros de transformación.
- Red en anillo: es una línea de media tensión con los centros de transformación conectados de manera idéntica a la red lineal, con la peculiaridad de que en este caso la línea de media tensión se cierra sobre sí misma. Este tipo de redes en anillo tienen el inconveniente de que, la aparición de una avería en un centro de transformación, provoca el corte de suministro en toda la red.
- Red en huso normal: formadas por varias líneas de media tensión, dispuestas igual que una red lineal, y conectadas todas ellas a una subestación por uno de los lados, y a un centro de reflexión por el otro.
Ahora continuamos con los tipos de redes de distribución que venimos tratanto desde el capítulo anterior
- Red en anillos múltiples: formada por varias redes en anillo, conectadas todas a una misma subestación o centro de reparto.
- Red en huso normal múltiple: es una variante del vaso anterior, está formada por varios husos normales conectados a una misma subestación pero a varios centros de reflexión.
Monitoreo Redes Sociales Tu marca es parte de una conversación ¿La estás escuchando? www.brandmetric.comEnlaces patrocinados
- Red en huso apoyado: es el caso más complejo, es una variante del huso normal, solo que no existe centro de reflexión, ya que las líneas de media tensión van conectadas por ambos extremos a sendas subestaciones o centros de reparto, que a su vez se encuentran conectadas entre sí por una línea cero, que asegura el funcionamiento de la red en caso de que en una subestación apareciera una avería.
Centro de reflexión: es un elemento de las líneas de media tensión, que asegura el funcionamiento de toda la red de distribución en baja tensión, mediante una línea denominada circuito cero, que lo alimenta directamente desde la subestación o centro de reparto.
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
Criterios para diseño de redes de distribución Regulación La regulación se relaciona con la caída de tensión en los conductores de una red determinada, en generadores y transformadores eléctricos. No resulta conveniente que haya una caída de tensión excesiva en el conductor por que el usuario final o transformador de
MT a BT tensión estaría alimentado por un valor reducido de tensión muy distinto al valor asignado. Existen básicamente dos definiciones de regulación, dependiendo del país donde se haga la instalación:
Normativa estadounidense: la regulación se define como sigue:
V 2n es la tensión en bornes de la carga o transformador
Normativa europea (IEC): la regulación es definida como:
donde: V 1n es la tensión aguas arriba de la carga o transformador, es decir en el alimentador
La regulación dada por IEC es mayor que la normativa americana.
Criterio económico Corrientes de cortocircuito Las corrientes de cortocircuito para faltas fase a fase estarán limitadas únicamente por las impedancias de la fuente, de la línea, y de la propia falta, así aque en la medida que la fuente disponga de más potencia de cortocircuito circulará por la línea mayor corriente. Las corrientes de cortocircuito fase a tierra, están limitadas por todas las razones anteriores pero además por el sistema de puesta a tierra del neutro de la Red. Existen varias formas de hacerlo. Aislado. Que producen las mínimas corrientes y máximas sobretensiones, quizá recomendable para distribuciones no muy extensas y que la necesidad de continuar con la línea en falta en servicio sea imperiosa. La detección de la falta de una forma selectiva tiene cierta complicación. No obstante, se recomienda que se haga la transferencia a una línea sana en el menor tiempo posible. Puesto directamente a tierra. Que producen las máximas corrientes y mínimas sobretensiones, quizá recomendable para distribuciones extensas y que puedan ser seccionadas mediante dispositivos semiautomáticos o automáticos. La detección selectiva de la falta resulta fácil, con lo que unido al uso de dispositivos automáticos "Reconectadores", se dejaría fuera de servicio la zona en falta.
Otras formas intermedias de tratamiento del neutro, "PaT resistivo", "PaT inductivo", "Corriente muy limitada a unos pocos amperios" "Corriente menos limitada a unos cientos de amperios", "Corriente muy limitada a unos pocos amperios y conectándola casi directamente a tierra durante pequeño espacio de tiempo", etc.,etc. todos ellos se pueden acercar más al sistema aislado o al sistema puesto a tierra y cada diseñador de la Red debe sopesar detenidamente las desventajas y ventajas de cada sistema en su caso particular. Hay que tener en cuenta que la correcta elección es muy importante ya que pasados unos años seá muy difícil reestructurar la Red para cambiar el sistema de puesta a tierra La electricidad es una de las pocas energías que no es posible de almacenar a gran escala (excepto los sistemas de baterías o las presas hidráulicas que pueden ser consideradas reservas electromecánicas de energía de baja inercia). Por ello los operadores de red deben de garantizar el equilibrio entre la oferta y la demanda en permanencia. Si se produce un desequilibrio entre oferta y demanda, se pueden provocar dos fenómenos negativos:
En el caso en que el consumo supera la producción, se corre el riesgo de “apagón” por la rápida pérdida de sincronismo de los alternadores, mientras que en el caso de que la producción sea superior al consumo, también puede provocarse un “apagón” por la aceleración de los generadores que producen la electricidad. Esta situación es típica de las redes eléctricas insulares donde la sobre-producción eólica conlleva a veces la aparición de frecuencias "altas" en las redes. Las interconexiones entre los países pueden repartir mejor el riesgo de apagones en los territorios interconectados, al ser estos solidarios e ntre sí en la gestión del equilibrio entre la oferta y la demanda. La aparición masiva de redes de Generación distribuida también conduce a tener en cuenta este balance global de las redes, especialmente en cuestiones en tensión. La aparición de redes inteligentes o Smart Grid deben contribuir al equilibrio general de la red de transporte (frecuencia, tensión), con el equilibrio las redes locales de distribución. Para ello los operadores europeos reflexionan sobre las soluciones técnicas pertinentes teniendo en cuenta la evolución de los modos de generación, hoy por hoy muy centralizados (hidroeléctrica, térmicas, nucleares, ..), pero que podrían llegar a ser mucho más descentralizados en un futuro cercano(eólica, fotovoltaica ... ).
IE-03dis - SISTEMAS DE DISTRIBUCION Alfredo Rifaldi - Norberto I. Sirabonian
Sistemas radiales Supongamos que se tiene un centro de cargas, y varias cargas que deben ser alimentadas desde este centro. Desde cada carga hasta el centro se debe encontrar un camino a través de un cable. El cable puede ser exclusivo para cada carga o bien puede pasar por varias cargas sucesivamente. El sistema de alimentación en el cual cada carga esta unida con el centro de alimentación a través de un cable exclusivo (figura1 caso A), es característico de las instalaciones industriales en el nivel de alimentación de las cargas. Una ventaja de este sistema es que permite el control centralizado desde el centro de alimentación, un ejemplo clásico es un centro de control de motores. (Los círculos negros representan los centros de alimentación, y los blancos las cargas) El sistema de alimentación en el cual un solo cable va pasando por todas las cargas sucesivamente (figura1 caso B), es característico de la distribución domiciliaria, de los circuitos de iluminación de calles. Este sistema obliga a tener los dispositivos de control de las cargas distribuidos, uno en correspondencia de cada derivación de carga, salvo que simplemente se conecten y desconecten todas las cargas juntas desde el centro de alimentación. Ambos sistemas son de diseño intuitivo, característica muy valiosa ya que reduce la cantidad de documentación descriptiva necesaria. Una mezcla entre los dos sistemas podemos llamarla arborescente (figura1 caso C), el cable nace troncal en el centro de alimentación, y se subdivide en ramas y mas ramas, llegando hasta las cargas (hojas). El calculo de la red es simple, el flujo de carga se puede desarrollar suponiendo perdidas nulas, la carga que pasa por una rama cualquiera es suma de todas las cargas comprendidas entre esa rama y las hojas. Así puede determinarse la corriente en la rama y verificar que el cable seleccionado para la rama soporta esta corriente (desde el punto de vista térmico), otra verificación de interés es determinar la caída de tensión en la rama (para lo cual se deben conocer sus parámetros resistencia y reactancia y la longitud). Determinadas las caídas de tensión en todas las ramas, la caída de tensión total en cada camino se obtiene sumando las caídas de todas las ramas desde el punto de interés hasta el punto de alimentación. En modo similar se pueden determinar las perdidas en cada cable, y perfeccionar el flujo de carga teniendo en cuenta también las perdidas. Todos los esquemas vistos presentan la particularidad de que cuando (se pierde) se produce falla de un cable (de un tramo) sucede la perdida de todas las cargas que incluyen el tram o como camino de alimentación.
Anillos y mallas
Buscando soluciones a esta debilidad (desde el punto de vista de seguridad de alimentación) se plantean redes de mayor complejidad. Los esquemas radiales se pueden duplicar, radial doble, y cada carga puede seleccionar si se alimenta desde un cable o el otro. O bien una línea que alimenta muchas cargas puede terminar en otro centro de alimentación, alimentarse desde ambas puntas, formando un anillo (figura2 caso D). Si a un sistema arborescente se le agregan mas ramas entre nodos ya existentes (figura2 caso E), se forma un sistema mallado. El sistema mallado puede tener también mas puntos de alimentación. (Los círculos negros representan los centros de alimentación, y los blancos las cargas, los cables rojos permiten cerrar mallas o alim entar desde otro centro). La documentación de estas redes es mas compleja, ahora nada es intuitivo... es necesario que se hagan muchas aclaraciones a fin de poder calcular el funcionamiento de la red en una condición cualquiera. Frecuentemente en el nivel de distribución el funcionamiento de las redes, aun teniendo estructura mallada es radial, es decir se abren cierta cantidad de ramas a fin de poder alimentar todas las cargas y la red queda radial. En caso de perdida de un cable en servicio se conectan otros cables (que estaban desconectados) a fin de que nuevamente la red con un nuevo esquema radial preste servicio a todos los usuarios, se puede decir que la red mallada funciona como red radial dinámica (que cambia). El calculo y verificación de esta red se debe repetir para distintas configuraciones, encontrando para cada elemento las condiciones dimensionantes (criticas). Si se desea mantener las mallas cerradas, debe considerarse que los sistemas de protecciones deberán garantizar el buen funcionamiento separando exclusivamente el tramo que en cada condición se encuentre en falla. Esta es la principal dificultad que aun cuando se plantean sistemas mallados a nivel de distribución se los hace funcionar en modo radial, para facilitar la identificación de los puntos donde ocurren las fallas. Las redes de alta tensión (transmisión) son las que funcionan en modo mallado, a medida que se baja a tensiones menores el funcionamiento se plantea en modo radial.
Reflexiones sobre redes electricas de suministro La red eléctrica une la fuente de energía con los usuarios, las cargas, en su forma mas simple e intuitiva es una red de tipo arborescente, radial pura, cuya raíz es la fuente y cuyas hojas son los usuarios. Una red de este tipo tiene una ventaja que frecuentemente no se aprecia lo suficiente, es esencialmente simple, no es necesario documentación para transmitir su forma, la operación es intuitiva, y no hay posibilidad de errores ligados a la estructura de la red. A veces el usuario no soporta la perdida de servicio, esta puede ser debida a distintas razones, imputables a la red o no. Cuando se considera que pueden producirse fallas en los dispositivos incluidos en las ramas de la red (aparatos de maniobra, cables, transformadores) si se d esea mantener la estructura de la red a
cada carga debe llegarse con dos cables, y los correspondientes aparatos de maniobra, surge así el llamado esquema doble radial. El nodo desde donde nace el esquema doble radial, debe permitir que la mayor seguridad que el esquema brinda sea efectivamente mantenida, el punto desde donde se alimenta la carga, debe tener elevadisima confiabilidad para que efectivamente el doble radial sea aprovechable. Observemos que el esquema doble radial obliga a instalar mas aparatos, que el simple radial, pueden ser aparatos mas económicos, pero su confiabilidad debe ser elevada en caso contrario se pierde la ventaja. Por otra parte la carga también tiene su grado de confiabilidad, que quizás sea de orden de magnitud inferior al circuito de alimentación, entonces no vale la pena la complicación del radial doble. Varias cargas también pueden alimentarse con una única línea que pasa por todas ellas, el tamaño de los conductores puede decrecer a medida que en el camino a la ultima carga estas van quedando atrás. El esquema de una única línea comparado con el radial simple tiene sentido mientras el tamaño de los conductores en la única línea pueda ser mínimo, en caso que así no sea la única línea no presenta ventajas respecto del esquema radial simple, con un cable a cada carga. Si la única línea termina en una barra que puede ser de alimentación, eventualmente la misma de donde comenzó, aunque mas lógico es otra, el sistema de distribución es en anillo, la línea debe ser dimensionada para transmitir en una u otra dirección. Generalmente los anillos así concebidos trabajan en forma radial, con un punto de corte que puede ser cualquiera, eventualmente los extremos, lo que explica la sección grande en los extremos, y finalmente en todo el desarrollo del anillo. Mientras que en el esquema radial los equipos de maniobra están concentrados en la raíz donde arranca el sistema, el anillo obliga a distribuir equipos en todo el desarrollo, esto presenta dificultades de operación y protección. Los anillos pueden trabajar cerrados, en esta forma se generan mallas, y aumentan las complicaciones de operación y protección, aunque aparecen ventajas de mayor continuidad del servicio. Las redes de distribución, tanto de baja como de media tensión, de uso publico como internas de fabricas, pueden desarrollarse con esquemas radiales, o anillos que trabajan abiertos. Las redes de transmisión en cambio, donde la interconexión resulta indispensable para la operación segura y económica se hacen malladas, enfrentando los problemas que surgen de esta estructura compleja. En algunos casos que pueden juzgarse excepcionales se han desarrollado sistemas de distribución de baja o media tensión mallados (network) o en anillo (banking), debiendo aceptar las complicaciones que ello implica.
Alternativas practicas y su caracterizacion En bajas tensiones las potencias manejadas son relativamente bajas, en redes industriales se alimentan directamente los usuarios, los equipos, las redes son frecuentemente radiales, difícilmente se justifican esquemas radiales dobles.
La red de baja tensión de distribución publica en cambio tiene generalmente un largo distribuidor del que se derivan las cargas, los distribuidores a su vez son derivados a lo largo de un alimentador. En media tensión la red industrial puede ser radial simple cuando soporta una interrupción que puede ser poco probable, cuando no el esquema es radial doble. A veces el esquema radial doble alimenta mas centros a lo largo de su recorrido, permitiendo cierta economía de equipos de maniobra. La red publica utiliza esquemas radiales simples mientras las cargas son modestas, cuando el área servida es de mayor importancia el esquema se hace anillado, trabajando en forma radial, solo excepcionalmente se avanza haciéndolo trabajar cerrado, las complicaciones entonces son grandes. Difícilmente una industria posee un red de alta tensión compleja, esto solo se da en industrias muy grandes (acerías por ejemplo), a lo sumo se observan dos o tres centros de alta tensión desde donde se derivan distribuciones de media tensión o se conectan eventuales generadores, los centros de alta tensión se unen a la red publica en forma radial o formando anillo que trabaja cerrado en ambos extremos. La red de alta y muy alta tensión tiene siempre estructura de red mallada, de la que se desprenden estructuras arborescentes, radiales, que con el tiempo (al desarrollarse el área) se convierten en nuevas mallas, a su vez al superponerse a una red de alta tensión otra mayor, la de menor tensión reduce su función de transporte a distribución, y entonces frecuentemente pierde su estructura mallada y se hace (nuevamente) radial.
