Por “transmisión eléctrica” se
entiende la transferencia de energía eléctrica desde el punto de generación
hasta el punto de consumo. Las redes de transmisión eléctrica son más complejas
y dinámicas que las de otros servicios públicos, como el agua o el gas, pues el
flujo de energía que sale de la central generadora llega al consumidor final a
través de transformadores, subestaciones y líneas de transmisión y
distribución.
El desarrollo de las redes
eléctricas de corriente alterna empezó en los EE.UU., en 1885, cuando George
Westinghouse compró las patentes americanas que protegían el sistema de
transporte de corriente alterna, desarrollado por L. Gaulard y J. D. Gibbs, de
Paris. William Stanley, un antiguo socio de Westinghouse probaba
transformadores en su laboratorio de Great Barrington, Massachusetts. Allí, en
el invierno de 1885-1886, instaló Stanley la primera red experimental de
distribución de corriente alterna que alimentaba 150 lámparas de la ciudad. La
primera línea de transporte de corriente alterna en los EE.UU., se puso en
funcionamiento en 1890, para llevar energía eléctrica, generada en una central
hidro-eléctrica desde Willamette Falls, hasta Portland, Oregón, distantes una
de la otra, 13 millas.
Las primeras líneas de transporte
fueron monofásicas y la energía se consumía, generalmente, sólo en alumbrado.
Incluso los primeros motores fueron monofásicos; pero el 16 de mayo de 1888,
Nikola Tesla, presentó una memoria en la que describía los motores bifásicos de
inducción y los síncronos. Las ventajas de los motores polifásicos se pusieron
de manifiesto inmediatamente y en la Columbian Exposition de Chicago de 1893 se
mostró al público una red de distribución de corriente alterna bifásica. A
partir de entonces, la transmisión de energía eléctrica, especialmente
trifásica, fue sustituyendo gradualmente a los sistemas de corriente continua.
En enero de 1894, había en EE.UU. cinco centrales generadoras polifásicas, de
las cuales una era bifásica y las restantes trifásicas. El transporte de
energía eléctrica en los EE. UU. se hace actualmente sólo por corriente
alterna.
Uno de los motivos de la rápida
aceptación de los sistemas de la corriente alterna fue la existencia del
transformador que hace posible el transporte de energía eléctrica a una tensión
más alta que la de generación o utilización con la ventaja de una mayor
capacidad de transmisión, como se indica en la tabla siguiente:
|
Tensión entre fases kV |
Capacidad de transmisión MVA |
|
115 138 230 345 500 765 |
50 72 200 450 945 2200 |
Comparación de la
capacidad de transmisión en líneas trifásicas abiertas
En el sistema de transporte de
corriente continua, los generadores de corriente alterna suministran corriente
continua a la línea por medio de un transformador y un rectificador
electrónico. Un convertidor electrónico transforma, al final de la línea, la
corriente continua en alterna, pudiendo reducir la tensión por medio de un
transformador. Estudios económicos han demostrado que el transporte aéreo de
corriente continua no era económico en los EE.UU. para distancias menores de
350 millas.
Desde los primeros transportes de
corriente alterna en los EE. UU., la tensión de funcionamiento se ha ido
incrementando con rapidez. En 1890, la línea Willamette-Portland funcionaba a
3.300 V. En 1907, funcionaba ya una línea a 100 kV. En Europa, la primera
instalación comercial moderna (transmisión de corriente alterna trifásica), de
110 kV, se puso en servicio en Alemania hacia 1910. La tensión creció a 150 kV
en 1913, a 220 kV en 1923, a 244 kV en 1926 y a 287 kV en la línea de Hoover
Dam a Los Ángeles que entró en servicio en 1936. En 1953 se puso en
funcionamiento la primera línea de 345 kV, mientras que en Europa se alcanzó
por primera vez el nivel de los 380 kV en Suecia en 1952. En 1965 se puso en funcionamiento en Rusia la
primera línea de 500 kV; cuatro años más tarde, en 1969, se puso en
funcionamiento la primera línea de 765 kV en EE.UU. Desde entonces se han
puesto en servicio algunas instalaciones que superan los 1.000 kV, aunque no se
operan a este nivel de tensión. Desde el año 2009 China cuenta con una
instalación piloto de 1.100 kV, y la India una línea corta de 1.200 kV en 2013.
En California, grandes cantidades
de potencia hidroeléctrica se transportan desde el noroeste del Pacífico hasta
el sur de California en líneas de corriente alterna de 500 kV a lo largo de la
costa y hacia el interior a través de Nevada por corriente directa a 800 kV
entre líneas.
Hasta 1917, las redes eléctricas
funcionaron, corrientemente, como unidades separadas, porque empezaron como
sistemas aislados extendiéndose gradualmente para cubrir el país. La demanda de
grandes bloques de potencia y de mayor seguridad de funcionamiento sugirió la
interconexión de los sistemas cercanos. La interconexión es ventajosa económicamente
debido a que se necesita menor número de máquinas de reserva para atender a las
cargas punta (capacidad de reserva) y a que funcionan menor número de máquinas
sin carga para tener en cuenta las repentinas e inesperadas elevaciones del
consumo (reserva en carga). La reducción de máquinas se hace posible, porque,
generalmente, una compañía puede pedir a otra la potencia adicional que
necesite. La interconexión, además, permite a las empresas aprovechar las
fuentes de energía más económicas, pudiendo ser más barato a una compañía el
comprar energía que el producirla en una central anticuada. La interconexión se
ha incrementado de tal manera, que se ha convertido en rutinario cambio de energía
entre las redes de diferentes compañías. La continuidad de servicio de los
sistemas que dependen de centrales hidroeléctricas en su mayor parte, es
posible, en tiempo de extrema sequía anormal, gracias a la energía obtenida de
otros sistemas a través de la interconexión.
La interconexión planteó muchos
problemas nuevos, de los cuales se han resuelto la mayor parte; incrementa la
intensidad de la corriente en la red cuando se produce un cortocircuito y exige
la instalación de interruptores de mayor corriente nominal. La perturbación
causada por un cortocircuito en un sistema puede extenderse a los interconectados
con él, a menos que se hayan previsto, en el punto de interconexión, los
adecuados relés e interruptores automáticos. Las redes interconectadas no solo
tienen que tener la misma frecuencia nominal, sino que los generadores
síncronos de una red deben estar en fase con los de las demás.
La programación del
funcionamiento, perfeccionamiento y expansión de una red eléctrica exige el
estudio de cargas y de estabilidad y el cálculo de fallos. Un problema importante
en el funcionamiento correcto del sistema es el de fijar cómo se ha de repartir
entre las distintas centrales generadoras y, dentro de éstas, entre las
distintas máquinas, la potencia a producir en un momento determinado.
FUENTES:
Alstom Grid: Revista nº 9
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