Necesidad de las redes de
alta tensión
La cantidad de energía eléctrica a
producir y transportar es cada vez más importante ya que se duplica
aproximadamente cada 10 años. Este transporte en ocasiones debe realizarse a
distancias extremadamente largas ya que las reservas hidráulicas suelen estar
alejadas de los puntos de consumo, al igual que las centrales nucleares
ubicadas en emplazamientos concretos (necesidad de importantes fuentes de
refrigeración).
Como resultado, se ha tenido que
realizar el transporte de energía eléctrica con tensiones cada vez más altas.
En efecto, el costo de transporte, función del voltaje utilizado, se puede
estudiar a partir de la siguiente relación:
Costo = C0 +
C1U + C2S + C3
Siendo:
C0 + C1U
+ C2S = Costo de transmisión
C0: es un
término fijo que no depende de la tensión utilizada,
C1U: costo
de construcción directamente relacionado con la tensión de la red de transporte
(altura de las torres, dimensiones de los aisladores, etc.),
C2S: costo
de construcción en función de la sección de los conductores,
C3: representa el costo
de las pérdidas debidas al funcionamiento.
La Figura 1 muestra curvas tomadas de un estudio sueco, que representan las variaciones en el costo, para una potencia dada, en función de la tensión.
Se observa que el costo es mínimo para
un cierto valor U de la tensión que representa la tensión óptima de la tensión
de transporte para la potencia considerada.
Por otro lado, a medida que aumenta el
nivel a transportar P, el valor de la tensión de potencia óptimo aumenta
aproximadamente como √P. La ley de duplicar la potencia cada 10 años lleva a
duplicar la tensión de las redes de transporte cada 20 años.
En cada país, durante la extensión de
las redes, los niveles de tensión aumentaron. La IEC ha estandarizado un cierto
número de valores entre los que los operadores de red deben elegir según las
distancias y las potencias a transportar (tabla 1).
Tensiones
normalizadas para redes de alta tensión (Tabla 1)
Función
de las redes de alta tensión
Hay cuatro funciones principales:
■ Transporte,
■ Interconexión
■ Función mixta de redes malladas,
■ Distribución.
Redes
de transporte
Se utilizan únicamente para transportar
energía desde el lugar de producción hasta el punto de consumo, lejos unos de
otros.
Se pueden dar 3 ejemplos típicos:
■ Red rusa
500 kV - 1400 MW, 800 km - Trayecto Volgograd,
Moscú funcionando
desde 1955.
■ Red sueca
420 kV que transporta la energía de los
recursos hidráulicos en el norte de Suecia hasta el sur; en
funcionamiento desde 1945.
■ Red canadiense
Hydro-Quebec - Churchill Falls (norte de
Quebec) - Montreal, 4 líneas 735 kV - 3000 MW, 800 km.
Estas redes generalmente tienen una
estructura simple constituida por estaciones transformadoras elevadoras en el
extremo de la fuente, líneas y estaciones reductoras a nivel de los centros de
consumo.
En ocasiones, las estaciones de
conmutación son necesarias y se colocan en puntos intermedios (fig. 2).
Redes
de interconexión
Puede resultar ventajoso interconectar
dos redes establecidas entre dos centros de producción y dos centros de consumo
(fig. 3).
Hay dos ventajas principales:
■ Seguridad de
suministro
En caso de avería de uno de los
dos centros de producción, el suministro lo proporciona la segunda fuente.
■ Economía en
equipos
El consumo en una región industrial
varía, no sólo a lo largo
de un año, sino también a lo largo de
un día. Por lo
tanto, para una red no interconectada, es necesario prever las denominadas
centrales "de puntas" para satisfacer las necesidades en cualquier
momento. Si no hay coincidencia entre las horas punta para dos redes vecinas,
un aporte de energía de una a otra, por interconexión, permite el
funcionamiento sin el aumento de equipos.
Ejemplo: Interconexión de todas las
redes europeas a través de redes de 400 kV.
Redes
mixtas o malladas
Hay plantas de producción y centros de
consumo vinculados entre sí, estas redes ya no son tan simples. Se pueden citar
como ejemplo las redes francesas de 225 y 400 kV.
Redes
de alimentación para grandes consumidores de energía
Las redes de muy alta tensión son redes de distribución para grandes consumidores como las industrias del acero y química o incluso grandes áreas urbanas (fig. 4).
Figura 4: Red de
alimentación de una gran ciudad
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