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sábado, 20 de julio de 2013

Lineas de Transmisión y Subestaciones eléctricas en Venezuela

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 rea

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:

Líneas de  Transmisión  Simple Terna: Está formada por una terna que a su vez está constituida  por  tres fases  de Conductores.




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 las  neas de transmisión:
Componentes de la Línea de Transmisión
Los  elementos  que  conforman  las líneas de transmisión  de  alta tensión son:
Elementos Conductores
Conductor:

Es el componente que justifica la  existencia  de  la  línea,  en rigor toda la obra se hace para sostenerlo.  En transmisión de energía eléctrica los materiales utilizados son cobre, aluminio y aleación de aluminio.



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.

Cable de guarda de fibra óptica.





Elementos Soporte
Apoyos:
Son  las estructuras   que soportan a los elementos conductores, pueden ser postes o torres de acero galvanizado.
Estructuras para Líneas de Transmisión.
Fundaciones:
Están diseñadas   para sustentar los elementos conductores y los apoyos; pueden ser  tipo pilotes de concreto; tipo parrilla o tipo zapata.
Fundaciones tipo pilotes
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.
Cable de guarda de fibra óptica.
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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