SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA
Sistemas
de Transmisión Eléctrico:
Definición:
“Uno
de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse, sino que debe ser transmitida y
utilizada en el momento mismo que se
genera” Para que esto se realice, es
necesario contar con un Sistema de Transmisión de Energía Eléctrico
el cual se puede definir como el medio
de conexión entre los consumidores y los centros de generación, y cuya función
principal es la de permitir el intercambio de energía entre los involucrados a
todo lo largo de su recorrido.
Componentes:
Los
principales componentes de un Sistema o Red de Transmisión son las líneas de
transmisión y las subestaciones.
Una
red se caracteriza por poseer diferentes niveles de voltaje de operación. Esta
diversidad técnica necesaria, permite que el intercambio se dé en condiciones
que minimicen las pérdidas de energía y de esta forma lograr el uso eficiente
de la energía por parte de todos los integrantes del sistema eléctrico.
Toda
Red de transmisión está compuesta por elementos tales como:
·
La
central eléctrica
·
Los
transformadores, que elevan el voltaje de la energía eléctrica generada a las
altas tensiones utilizadas en las líneas de transporte
·
Las
líneas de transmisión.
·
Las
subestaciones donde la señal baja su voltaje para adecuarse a las líneas de
distribución
·
Las
líneas de distribución
·
Los
transformadores que bajan el voltaje al valor utilizado por los consumidores
Estos elementos en una instalación
normal, se relacionan de la siguiente manera: los generadores de la central
eléctrica suministran voltajes de 26.000 voltios; voltajes superiores no son
adecuados por las dificultades que presenta su aislamiento y por el riesgo de
cortocircuitos y sus consecuencias. Este voltaje se eleva mediante
transformadores (elevadores) a tensiones entre 138.000 y 765.000 voltios para
la línea de transporte primaria (cuanto más alta es la tensión en la línea,
menor es la corriente y menores son las pérdidas, ya que éstas son
proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente).
En
la subestación, el voltaje se transforma en tensiones entre 69.000 y 138.000
voltios para que sea posible transferir la electricidad al sistema de
distribución. La tensión se baja de nuevo con transformadores (reductores) en
cada punto de distribución. La industria pesada suele trabajar a 33.000 voltios
(33 kilovoltios), y los trenes eléctricos requieren de 15 a 25 kilovoltios.
Para su suministro a los consumidores se baja más la tensión: la industria
suele trabajar a tensiones entre 380 y 415 voltios, y las viviendas reciben
entre 220 y 240 voltios en algunos países y entre 110 y 125 en otros.
Líneas de Transmisión
Se
puede definir como un conjunto de elementos que sirve para transmitir o guiar
energía de un punto a otro, las cuales pueden ser de muchas formas y tamaños.
Según el voltaje transportado pueden ser:
•
Líneas primarias: entre (138.000 y 765.000 voltios)
•
Líneas secundarias: entre (138.000 y 69.000 voltios)
•
Cuando el voltaje es menor, se habla de líneas de distribución
A
primera vista, se puede identificar el tipo de línea por el tamaño de las
torres o apoyos, la distancia entre conductores, las largas series de platillos
de que constan los aisladores y la existencia de un cable de guarda o un cable
más fino que es la línea de tierra.
Línea de Transmisión Aérea
Tipos de líneas de
transmisión:
Las Líneas
de Transmisión Eléctrica pueden ser de dos tipos:
• Aéreas: Consisten en conductores desnudos, suspendidos en el aire.
• Subterráneas: Consisten en conductores aislados, ubicados bajo nivel.
Cuando se diseñan líneas de transmisión eléctrica, se deben tomar en cuenta los siguientes criterios:
• La cantidad de energía activa que tiene que transmitir.
• La
distancia a la que se debe llevar la
energía.
• El costo (la línea aérea
tiene un costo
inicial entre 5 y 8 veces menor que el cableado subterráneo).
• Consideraciones estéticas, congestión urbana, facilidad de
instalación y crecimiento de carga esperado.
Tomado en
cuenta
estos
aspectos,
entre
las
líneas
de
trasmisión
aéreas encontramos tres tipos:
Línea de Transmisión Simple Terna.
Línea de Transmisión Simple Terna.
Líneas de Transmisión Doble Terna: Está formada por dos
ternas de tres fases de conductores, estas fases pueden
ser de uno o múltiples conductores.
Línea de Transmisión Doble Terna.
Línea de Transmisión Doble Terna. Planta Centro
Líneas de Transmisión Multi-circuitos: Está constituida por más de dos ternas
de conductores, cuyas fases pueden ser de uno o múltiples
conductores.
Línea de Transmisión Multicircuito
Componentes de la Línea de Transmisión
Los elementos
que
conforman
las
líneas de transmisión de alta tensión son:
Elementos Conductores
Conductor:
Herrajes o
morseteria:
Son los accesorios que sirven para fijar las cadenas de
aisladores a las torres y los conductores a la cadena de aisladores.
Aisladores:
Cumplen la función de sujetar
mecánicamente el conductor manteniéndolo aislado de tierra y de otros conductores, es decir son los
encargados de aislar eléctricamente el conductor de la
torre, soportando la tensión en condiciones normales y anormales,
y sobretensiones hasta las máximas previstas; Históricamente se
han utilizado distintos materiales,
porcelana, vidrio, y actualmente
materiales compuestos, como los polímeros.
Aisladores poliméricos.
Aisladores de porcelana
Cable de Guarda:
Se encarga de
proteger la línea aérea de sobretensiones
atmosféricas, se colocan en el extremo más alto de los soportes y se conectan mediante la misma estructura del soporte a tierra. En los
últimos tiempos la fibra óptica ha venido a remplazar la función de la guaya de acero,
que ha sido utilizada como hilo
de guarda tradicionalmente.
Elementos Soporte
Apoyos:
Son las estructuras que soportan a los elementos conductores,
pueden ser postes o torres de acero
galvanizado.
Fundaciones:
Están diseñadas para
sustentar los elementos conductores y los apoyos; pueden ser tipo
pilotes de concreto; tipo parrilla o tipo zapata.
Puesta a Tierra:
Su función consiste en limitar
la tensión que, con respecto
a tierra, puedan llegar a presentar las masas metálicas;
garantizar la actuación efectiva de las protecciones a personas
y disminuir o anular el riesgo
que supone algún tipo de avería en
el material
utilizado.
La elección de cada uno de estos elementos,
es de suma importancia para el buen funcionamiento y el máximo período de vida útil posible de la
línea de transmisión.
Reseña histórica del Sistema de Transmisión
Eléctrico en Venezuela:
A lo largo de la evolución
de la humanidad, uno de los temas que más ha
ocupado al hombre
ha sido la energía en todas sus formas y Venezuela
no es
la
excepción.
Desde
finales
del
siglo
XIX,
se
conoce
el
origen
estructurado del Sistema
Eléctrico Venezolano, cuando
se constituyeron las primeras empresas de energía
eléctrica,
la
mayoría
de
ellas
de
carácter privado. Las fechas y datos de los acontecimientos descritos
a continuación fueron obtenidos
del
informe
de
la
Cámara
Venezolana
de
la
Industria
Eléctrica (CAVEINEL). “Venezuela: 100 años de electricidad”. Esta reseña
histórica comienza concretamente en 1886, cuando la
municipalidad de Puerto Cabello firma el primer contrato de suministro
eléctrico, pero el suministro en si comenzó a finales
del siglo. En 1888,
Maracaibo se convierte en la primera ciudad
de Venezuela y la segunda
de Sur América en tener
un suministro eléctrico regular y continuado; un año más tarde el sistema eléctrico de Valencia comienza
a operar. En julio de 1896,
se pone en funcionamiento la primera planta hidroeléctrica del país, la cual
tenía como función
inicial alumbrar la plaza Bolívar
de Barquisimeto; la cuidad de Caracas fue
iluminada en 1897, por
la segunda central Hidroeléctrica
de América y una de las primeras del mundo.
En el siglo XX, con el inicio de la explotación del petróleo, se acelera
la expansión del sistema eléctrico venezolano, el cual se basa fundamentalmente
en el aprovechamiento de la energía hidráulica y es así como en 1933 entran en funcionamiento las plantas hidroeléctricas de Mamo, Caoma y Carapa, con una
capacidad conjunta
de 7.600 KW. En 1950, se
inicia el Plan Nacional de Electrificación, el cual contempla
la adquisición por parte
de la Compañía Venezolana de Fomento, de numerosas empresas
de suministro de electricidad que operaban en muchas partes del país de forma totalmente desordenada. En esta década, el desarrollo de importantes proyectos económicos para Venezuela, los cuales demandaban grandes cantidades de energía,
hizo que el gobierno nacional creara una oficina especial denominada para la
época Comisión de Estudios
para la Electrificación del Caroní, la cual
dependía directamente del Ministerio
de
Fomento.
Esta
comisión
era
la
encargada de revisar todos los estudios
efectuados hasta la fecha sobre el
potencial energético del río, y define el primer anteproyecto de una central
en el sitio denominado Macagua, cuya construcción comienza en 1956 y finaliza en 1959, con la entrada en funcionamiento de las primeras seis unidades de Macagua
I, marcando un hito en la historia
hidroeléctrica nacional, ya que
tuvo gran significado para la región de Guayana,
pues contribuyó en gran
parte a crear un dinamismo que aun hoy en día no se detiene.
En 1963, después del éxito anotado
por el ejecutivo nacional con la
construcción y puesta en servicio
de Macagua I, se da inicio a la construcción de la Central Hidroeléctrica de Gurí, la cual comienza
a operar con las
primeras diez unidades en 1968. Diez años más tarde concluye la primera etapa de Guri y se da inicio a la
construcción de la etapa
final, la cual concluye en 1986. Al finalizar la obra, la capacidad instalada
de esa central es de 10.000 MW, la más
grande del mundo en ese momento.
En 1968, las
principales empresas (CADAFE, EDELCA
y La Electricidad de Caracas)
iniciaron negociaciones con el fin de interconectar sus sistemas, dando origen a lo que hoy día se conoce como El Sistema Interconectado Nacional.
Con
el
ingreso
de
la
Compañía
de
Energía
Eléctrica de Venezuela (ENELVEN) en 1988, se configuró un sistema con un
mayor alcance.
El proceso
de nacionalización del sector eléctrico
del país, comienza en 1976, cuando
el
Fondo
de
Inversiones
de
Venezuela,
de
propiedad estatal, adquiere las acciones mayoritarias de ENELVEN
y ENELBAR, propiedad de una compañía canadiense. A finales del año 2000, el Gobierno Nacional anuncia su intención de privatizar nuevamente estas compañías, pero la situación política que se vivió en el país durante los primeros años de
esta década, lo llevan
a cambiar de opinión.
Esta decisión
fue postergada hasta el
31 de julio de 2007,
cuando el gobierno
crea la Corporación Nacional Eléctrica
(CORPOELEC), mediante el Decreto 5330, publicado en Gaceta Oficial 38736. De esta
forma
CORPOELEC
se
convierte
en
la
empresa operadora estatal
encargada de la realización de las actividades de generación, transmisión, distribución y comercialización de potencia
y
energía eléctrica.
Sistema Eléctrico
Nacional:
Sistema Interconectado
Nacional
Tomando en cuenta lo publicado en la página
virtual de EDELCA,
se puede decir que:
Venezuela cuenta con un sistema de transmisión que interconecta los desarrollo hidroeléctricos construidos
por
EDELCA,
en
la
región
de
Guayana, los cuales satisfacen los requerimientos de energía de los grandes y
medianos consumidores radicados en la zona,
así
como
parte
de
los
requerimientos del resto del país, el suministro se realiza mediante
un
sistema de transmisión que opera a 765 kV, 400 kV y 230 kV. Esta red de
transmisión se interconecta a su vez con los sistemas
eléctricos de empresas (que en la actualidad conforman a CORPOELEC) como son: la Compañía Anónima de Administración
y
Fomento
Eléctrico
(CADAFE), C.A. La Electricidad de Caracas, Energía
Eléctrica de Venezuela
(ENELVEN) y C.A. Energía Eléctrica de la Costa
Oriental
del
Lago
(ENELCO),
quienes
finalmente llevan el servicio eléctrico
a sus clientes a lo largo de la geografía nacional. La operación del Sistema Interconectado Nacional (S.I.N), estuvo
coordinada hasta el 2008, por la Oficina de Operación
de
Sistemas
Interconectados (OPSIS), que trabajaba de manera conjunta los Centros de
Control y Despacho Regionales de las
empresas
que
conforman
este
sistema. Hoy en día estas funciones son ejercidas por el Centro Nacional de Gestión (CNG). Se puede observar
cómo
está
conformada la red de transmisión del S.I.N
|
Sistema Interconectado Nacional
La operación
coordinada de estas
empresas está destinada a cumplir objetivos de seguridad y economía mediante
la realización de las siguientes funciones:
• Operación de la red troncal de transmisión a escala nacional
(765, 400 y 230 kV).
• Coordinación de la operación
de
las
unidades
de
generación
y
asignación de la reserva.
• Control
de los niveles de voltaje.
• Coordinación
de los trabajos de mantenimiento en la red troncal.
• Programación, control
y facturación de los intercambios de potencia y energía entre las empresas.
• Realizar
acciones correctivas en situaciones de emergencia.
En el sistema
interconectado existen redes a 400 kV y 230 kV, cuya finalidad es enlazar las diferentes
áreas
de
consumo
entre
sí,con
los
centros de generación, se pueden agrupar estas redes según su ubicación geográfica en tres sistemas, los
cuales son:
• Sistema oriental:
parte desde el Sistema
Regional de EDELCA a 400 kV
y llega hasta
la subestación El Furrial 400/115
kV. El sistema de la Electricidad de Caracas se conecta al sistema interconectado mediante dos nexos de interconexión. Uno de
estos nexos
lo conforman dos circuitos a 230 kV que parten
desde
la
subestación
Santa
Teresa400/230 kV, y el otro nexo lo representa la
conexión de los transformadores 765/230 kV de la subestación SUR.
• Sistema central:
En él se diferencian dos redes a 400 kV, que no tienen interconexión entre sí. La primera red está representada por la interconexión a 400 kV entre las subestaciones San Gerónimo - Santa
Teresa - Ciudad Lozada. La
segunda red, a 400 kV en el
sistema central,
está
conformada
por
las
subestaciones
La
Horqueta,
La Arenosa, Planta Centro y Yaracuy.
Estas subestaciones se encuentran
interconectadas mediante líneas de transmisión a 400 kV y 230 kV.
• Sistema occidental: parte desde
la subestación Yaracuy 765/400/230
kV, por
medio
de
tres
líneas
a
400
kV
y
una
a
230
kV
hasta
la
subestación El Tablazo; dos líneas a 230 kV desde la subestación
Yaracuy hasta
las subestaciones Barquisimeto (Enelbar) y Cabudare. Para el suministro de Enelven,
la
red
troncal
atraviesa
el
Lago
de
Maracaibo mediante una línea simple terna a 230 kV desde
la
subestación El Tablazo hasta la zona occidental del Lago, así cómo la existencia de dos líneas
a 400 kV que cruzan
el Lago y permiten un nexo fuerte de interconexión entre la costa Oriental y la Occidental del lago de Maracaibo. Adicionalmente en la red occidental se encuentra otro sistema
a
230
kV
que
tiene
como
objetivo
alimentar
la
región
andina, esta acción se lleva
a cabo mediante la línea Morochas
II – Buena Vista.
Existen cuatro puntos de intercambio de energía eléctrica a Colombia desde el Sistema Eléctrico
Nacional, dos de ellos en los estados
Apure y Táchira en 13.8 y 115
kV respectivamente, y una a 230 kV por el estado Táchira.
En la tabla se puede ver las longitudes aproximadas de las líneas
que conforman el Sistema Interconectado Nacional, según datos obtenidos
del informe anual 2008 de la OPSIS
Longitudes aproximadas del Sistema Interconectado Nacional.
Línea de Transmisión a 765 Kv.
|
2.083 Km.
|
Línea de Transmisión a 400 Kv.
|
3.606 Km.
|
Línea de Transmisión a 230 Kv.
|
5.794 Km.
|
Línea de Transmisión a 138 Kv. y/o 115 Kv.
|
311 Km.
|
Nota. Datos tomados de Informe anual 2008 de la OPSIS
Sistema de Transmisión Troncal
El Sistemas de Transmisión Troncal fue diseñado por la necesidad de transportar grandes bloques de energía a largas distancias, y en niveles
de voltaje muy elevados,
utilizando subestaciones y líneas de extra alta tensión.
Estos sistemas, por sus características, demandan requerimientos muy especiales
para su planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento. Según información aportada por la Página
Web
de
EDELCA,
esta
compañía, con la finalidad de colocar parte
de
la
energía
hidroeléctrica
generada en Guayana y exportar el resto
a
los
centros
de
consumo
distribuidos a lo largo del país,
puso en operación en 1986 el sistema de transmisión troncal a 765 kV, que constaba
de
dos líneas de unos 630
kilómetros de longitud cada una, una subestación
emisora
en
Guri,
dos
intermedias (Malena - Estado Bolívar
y San Gerónimo - Estado Guárico) y dos subestaciones terminales: La Horqueta
en
el
Estado
Aragua
y
La
Arenosa en el Estado Carabobo. Su ejecución permitió reforzar la Interconexión Eléctrica Nacional
en forma considerable. En 1991 se puso en servicio la segunda etapa del sistema
de transmisión a
765 kV, el cual representa en la actualidad la columna vertebral
de la transmisión de energía a nivel nacional. El recorrido del Sistema de Transmisión Troncal
Nacional se puede observar en la Figura.
Sistema de Transmisión Troncal.
Subestaciones eléctricas
Es un conjunto de dispositivos eléctricos,
que forman una parte de un sistema eléctrico de potencia, donde su principal función
es: “Transformar tensiones y derivar circuitos de potencia”.
Pueden ser:
·
De corriente alterna
·
De corriente directa
Denominación
de las subestaciones eléctricas
Las subestaciones se pueden denominar acuerdo
con el tipo de función que desarrollan, en tres grupos:
1-SUBESTACIONES VARIADORAS DE TENSIÓN
Subestación elevadora: Es una Subestación
de transformación en la cual la potencia de salida de los transformadores está a
una tensión más alta que la potencia de entrada.
Subestación reductora: Estación de
transformación en la cual la potencia que sale de los transformadores tiene una
tensión más baja que la potencia de entrada.
2-Subestaciones
de maniobra o seccionadoras de circuito.
3-Subestaciones mixtas (mezcla de las dos anteriores).
SUBESTACIONES
ELECTRICAS DE ACUERDO A LA POTENCIA Y LA TENSION QUE MANEJAN
Subestaciones
de transmisión: Son las
que operan con tensiones comprendidas entre 230kV y 765kV, considerados de
Extra Alto Voltaje (EAV-EHV), aunque se están planeando la construcción de
subestaciones que operen a voltajes más altos de 1100kV hasta 1500kV
considerados a un nivel de Ultra Alto Voltaje (EAV–UHV).
SUBESTACIONES DE SUBTRANSMISIÓN
Operan con tensiones entre 230kV y
115kV, considerados de Alto Voltaje (AV–HV).
SUBESTACIONES
DE DISTRIBUCIÓN PRIMARIA
Tensiones entre 115kV y 34.5kV
SUBESTACIONES
DE DISTRIBUCIÓN SECUNDARIA
Tensiones menores de 34.5Kv
COMPONENTES
Y EQUIPOS QUE CONFORMAN UNA SUBESTACIÓN ELECTRICAS
·
Interruptor
automático
·
Seccionadores
·
Conmutadores
de puesta a tierra
·
Transformadores
de corriente
·
Transformadores
de potencial o transformadores de voltaje capacitor
·
Capacitores
de acoplamiento
·
Filtros
de línea
·
Apartarrayos
y/o espinterometros
·
Transformadores
de potencia
·
Reactores
de derivación
·
Reactores
limitadores de corriente
·
Barras
y aisladores de estación
·
Sistemas
de puesta a tierra
·
Capacitores
en serie
·
Capacitores
en derivación
LOCALIZACION DE UNA SUBESTACION
Para
la localización de una subestación eléctrica depende o se deriva de un estudio
de planeación, a partir del cual se localiza, con la mayor aproximación, el
centro de carga de la región que se necesita alimentar. Muchos factores
influyen para la correcta elección del tipo de subestación para una aplicación
dada. El tipo de subestación más apropiado depende de factores tales como el
nivel del voltaje, capacidad de carga, consideraciones ambientales,
limitaciones de espacio en el terreno y necesidades de derecho de vía de la
línea de transmisión.
OBJETIVOS DE UNA SUBESTACIÓN
Una subestación eléctrica debe ser
confiable, económica, segura y con un diseño tan sencillo como sea posible;
éste último debe proporcionar un alto nivel de continuidad de servicio un
contar con los medios para futuras ampliaciones, flexibilidad de operación y
bajos costos inicial y final.
Debe estar equipada con lo necesario
para dar mantenimiento a las líneas, interruptores automáticos y disyuntores,
sin interrupciones en el servicio ni riesgos para el personal y los
consumidores.
TENSIONES DE UNA SUBESTACION
Las
tensiones en un sistema de potencia se normalizan, en primer término,
dependiendo de las normas que se utilizan en cada país, y en segundo término,
según las normas internas de las empresas propietarias de los sistemas
eléctricos.
En nuestro país las tensiones normalizadas son:
1.
765/400/230 KV “Extra Alta Tensión”
2.
230/115 KV “Alta
Tensión”
3.
115/34.5/13.8KV 220/110Volt “Baja Tension”
Subestaciones en Venezuela
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