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lunes, 18 de enero de 2021

Definición de las redes de Alta Tensión

 


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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