Cuatro ingredientes esenciales de un sistema de energía eléctrica.
Sistema de energia electrica
En términos generales, debe aceptar que el sistema de energía eléctrica es un proyecto complejo que consta de los cuatro ingredientes principales. Ahora, observemos cada detalle en detalle:
Cuatro ingredientes esenciales de un sistema eléctrico (crédito de foto: afconsult.com)
1. Suministro de electricidad.
Todos los países ahora tienen disponibles algunos suministros deElectricidad para consumidores conectados. En muchos países industrializados, se instala un sistema de distribución o red a nivel nacional para que la planta generadora pueda ser instalada. “Agrupados” a través de interconexiones para abastecer a los clientes. desde complejos industriales / fábricas hasta el consumidor residencial más pequeño, quizás con una sola luz o un televisor.
Ejemplo es el agua bombeada a un depósito más altodonde la producción de la planta generadora siempre debe coincidir instantáneamente con la demanda de las cargas más las pérdidas (ojalá menos del 10%) en el transporte y la entrega de la energía demandada (unidades de kWh).
Por muchas buenas razones, La mayoría de los consumidores pequeños requieren su suministro a bajo voltaje. (230 V en Europa, 110 V en EE. UU., Por ejemplo) mientras que para mantener bajas las pérdidas, la electricidad debe transmitirse a cualquier voltaje a una distancia elevada (400 kV en Europa, hasta 700 kV en EE. UU. / Canadá).
Generación, por otro lado, Se realiza de forma más económica a alrededor de 20 kV. por lo tanto, se requiere un aumento en el voltaje del sistema de transmisión y un descenso en el voltaje para su distribución a la gran cantidad de pequeños consumidores (principalmente residenciales).
Esta transformación se realiza fácilmente mediante transformadores de alta eficiencia que requieren, debido a la ley de Faraday, una tensión alterna a 50 Hz en Europa, Japón, Australia, etc. y 60 Hz en el continente americano. Para mantener los costos de material al mínimo, la transmisión y distribución se realiza mejor utilizando un sistema trifásico, pero los consumidores pequeños solo requieren un suministro de una sola fase.
Los consumidores grandes e intermedios, como los procesos industriales, las fábricas, los grandes edificios y los hospitales, etc., son los que se suministran más económicamente a un mayor voltaje que a los pequeños consumidores. entre 10 y 20 kV.
Consecuentemente, muchos sistemas de distribución consisten en transformadores reductores., cable o líneas aéreas opera a este voltaje y solo las conexiones finales, comparativamente cortas, a pequeños consumidores individuales, operan a 230 V o 110 V, generalmente mediante un sistema trifásico.
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2. Transmisión
Parte de una red de generación y transmisión típica se representa como un diagrama de una sola línea como en la Figura 1. Debe observarse que los generadores están interconectados por un sistema trifásico. Y es esencial que se ejecuten en sincronismo entre sí.. Si un generador no puede permanecer en el sincronismo debido a una falla, entonces debe ser desconectado por su interruptor de circuito, de lo contrario todo el sistema podría colapsar.
Los sistemas de distribución se alimentan desde la red de alto voltaje a través de transformadores reductores y cada vez hay más generadores más pequeños. “Embebido” en la red de distribución. Agregando a la salida de energía combinada del sistema sincronizado.
Figura 1 - Parte de una red típica de generación y transmisión
En una industria de suministro de electricidad desregulada.(ESI), los generadores podrían ser propiedad de y operados por diferentes servicios públicos, las líneas de transmisión y las subestaciones que son propiedad de otros inversionistas y los suministros a los sistemas de distribución comprados bajo contrato a distribuidores o proveedores privados.
Cada vez más, para conexiones submarinas o paraSe están utilizando conexiones entre redes que no están sincronizadas, corriente continua de alto voltaje que utiliza semiconductores como rectificador en un extremo e inversor en el otro. Tales conexiones deben considerarse como alternativas a a.c. conexiones
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3. Distribución
Los sistemas de distribución de media y baja tensión varían.en su diseño y disposición dependiendo de la localidad que se atiende. En áreas urbanas, donde los consumidores son numerosos y están concentrados, se instala una red subterránea con subestaciones de transformación reductoras muy espaciadas para satisfacer la demanda máxima esperada después de tener en cuenta la diversidad promedio de uso del cliente.
La figura 2 muestra una red urbana típica donde cada línea individual representa 3 fases contenidas dentro de un solo cable de carretera.
Figura 2 - Disposición típica de un suministro a una red urbana en el Reino Unido
Debido a la complejidad de proteger elSi el sistema estaba completamente interconectado, es normal que funcione como un sistema radial alimentado desde las subestaciones primarias, pero que permite que los circuitos sean alimentados por conexiones alternativas si algún circuito se desconecta en condiciones de falla o mantenimiento.
La figura 3 muestra una distribución rural típica.Sistema en el que los puntos de sección permiten el re-cambio manual para restaurar los suministros después de la desconexión del fusible. Las líneas aéreas, ya sean trifásicas o monofásicas, son la norma, lo que permite una reparación rápida con una tripulación debidamente equipada.
Figura 3 - Un sistema de distribución rural típico a 11 kV con transformadores elevadores y reductores, estos últimos protegidos por fusibles
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4. Cargas
La demanda del consumidor en un sistema de energía a menudo se denomina "carga" y, por supuesto, variará de una hora a otra, de un día a otro y de una temporada a otra. Las curvas de carga diaria típicas agregadas en todo el sistema de Inglaterra y Gales se muestran en la Figura 4.
Como se señaló anteriormente, la salida total del generador debe coincidir con esta demanda y esto requiere que los generadores sean flexibles.
En momentos en que se espera que la demanda fluctúe.en un 5% o así, en unos minutos (como podría ocurrir en un evento de todo el país cuando las teteras o cocinas se encienden / apagan en coordinación con un programa de TV) luego se programarán una serie de generadores, particularmente aquellos con respuesta rápida.
Si la curva de demanda de la Figura 4 se traza en orden de magnitud descendente como en la Figura 5, el diagrama resultante representa una curva de duración. Durante un año de operación, esta curva indica la factor de carga en el cual se puede esperar que operen varios tipos de plantas generadoras.
Figura 4: demandas de verano e invierno de NGC para 1995/96 (no corregido por el clima)
Normalmente la planta que tiene el precio más barato porEl kWh funcionaría con la carga base y la planta de pico funcionaría con un factor de carga muy pequeño en torno a la demanda máxima. Se esperaría que otras plantas, dependiendo de sus características y costos de producción, funcionen con los factores de carga intermedios, que probablemente se generen durante el día y se cierren por la noche (conocidos como dos turnos).
Figura 5 - Curva de duración de la demanda para la demanda típica de invierno
En sistemas interconectados o grupos de energía dondeSe permite el comercio de energía, el funcionamiento del sistema es mucho más complejo. En este caso, la planta generadora existente puede encontrar que no puede depender de la operación de carga base o intermedia y debe instalarse y ejecutarse de acuerdo con su cartera de productos contratados en lugar de hacerlo desde un punto de vista económico.
La disponibilidad de contratos a largo plazo en el lado del suministro de combustible y el lado de la energía de salida probablemente sea la característica dominante de la planificación en el futuro.
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Referencia // Libro de consulta de ingeniero eléctrico por M. A. Laughton CEng., FIEE y D. J. Warne CEng., FIEE (Comprar tapa dura en Amazon)