INTRODUCCION A LOS SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

INTRODUCCION A LLOS SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

Los sistemas eléctricos de potencia  aun cuando sean bien planeados, diseñados y construidos y aun empleando las técnicas correctas para su operación no están exentos de fallas, pueden tener su origen en:

• sobretensiones
• sobrecorrientes

estas fallas generalmente se manifiestan como un corto circuito y su efecto se manifiesta sobre las personas y los equipos de manera tal que la protección esta orientada en principio a evitar daños en personas, equipos e instalaciones.

En general las instalaciones en un sistema eléctrico se pueden agrupar en lo siguiente:

a) Producción

La constituyen las centrales de distintos tipos y es donde se produce la energía eléctrica por medio de turbogeneradores.

b) La transformación

Esta tiene dos fases fundamentales:

La elevación de tensión en las centrales a valores de voltaje que facilitan la transmisión de potencia en cantidades importantes y a grandes distancias a través de la línea de transmisión. Los niveles de tensión a los que se transmite son de 400, 230, 161, 138 y 115 kV y se eleva la tensión de generación por medio de transformadores elevadores;  las tensiones de generación son de 13.8, 15, 18 y 22 kV.

- La reducción:  es aplicada para ser utilizada la tensión de transmisión, las tensiones se deben de poner en valores que sean aplicables por los distintos tipos de usuarios, para esto es necesario tener distintas fases de reducción de voltaje por medio de subestaciones reeducativas que tiene transformadores de potencia para esta función.

- La transmisión: esta se utiliza para transmitir la energía producida y transformada de las centrales eléctricas que normalmente se encuentran distantes de los centros de consumo, forman parte de la interconexión entre las distintas centrales generadoras y subestaciones eléctricas utilizando las llamadas líneas de transmisión.

- Distribución: es utilizada para llevar la energía eléctrica a los usuarios a tensiones reducidas consumibles, para distribuir la energía eléctrica. Se utilizan las llamadas redes de distribución que se alimentan de ciertos nodos de las líneas de transmisión y operan en forma interconectada. Estas redes de distribución pueden ser aéreas o subterráneas. Las tensiones son de 34.5, 23, 13.8, 6.6 y 4.16 kV en mediana tensión.

- Utilización: esta fase corresponde a la aplicación o uso de la energía eléctrica y es donde se encuentran los distintos tipos de usuarios, que para su estudio se pueden agrupar como:

- Industriales

- Residenciales

- De servicio publico

Para fines de estudio de la protección de sistemas eléctricos por lo general se hace referencia al tipo de componentes y su relación dentro de una instalación en forma independiente, del tipo de una instalación en forma independiente, del tipo usuario a que corresponda haciendo diferencias que establecen la importancia de de mantenimiento de instalación y su costo asociado.

En el diseño de un sistema o una instalación se establecen criterios que diferencian la importancia y costote los componentes en función de la operación, es decir, se pone mayor atención y dedicación de recursos en la protección de elementos de una instalación en función de:

- La operación en la operación de un proceso

- El costo de los componentes de la instalación

La protección de los sistemas eléctricos se hace contra 2 tipos de falla, sobretensiones y sobrecorrientes. El problema de las sobretensiones conduce a la presencia de esfuerzos eléctricos en los que los aislamientos principalmente puedan causar fallas que dañen totalmente el equipo.

Las causas primarias de estas sobretensiones se agrupan para su estudio en:

- Sobretensiones de origen atmosférico

- Sobretensiones por maniobra de interruptores

- Sobretensiones a la frecuencia del sistema (cuando se sincroniza a la red maquinas generadoras o cuando no hay sincronización).

Sobrecorrientes: producen efectos térmicos en los aislamientos que tienden a hacer que se degraden, esto quiere decir que pierden sus características dieléctricas.

Estas sobrecorrientes para su estudio se agrupan en 2 categorías:

- Por sobre carga

- Por corto circuito

Para el estudio de las protecciones eléctricas se hace referencia por lo general a las sobrecorrientes, ya que estas pueden dañar a los equipos o componentes de una instalación, por lo que se debe de proteger contra estos efectos utilizando el dispositivo correcto de protección y utilizando esquemas de protección siempre y cuando adapten los siguientes atributos:

- Confiable

- Rápido

- Selectivo

- Sensible

Atributos:

- Confiable:

Un elemento de protección debe de operar el mayo porcentaje posible de las veces que sea requerido o sea la probabilidad de falla debe operar para aislar las fallas en forma rápida o puede ser también selectivo.

- Rápido:

Los elementos de protección deben de operar para aislar las fallas en forma rápida o puede ser también selectivo.

- Selectivo:

Un dispositivo de protección solo debe de de aislar al elemento en falla de manera que se afectan otros elementos o componentes o se produzcan interrupciones de servicio necesario.

- Sensible:

Un dispositivo de protección debe detectar los valores de sobre corriente para los que esta diseñado, es decir no debe de operar a valores inferiores o superiores por lo que se da un rango de ajuste de diseño.

Un dispositivo de protección solo debe de aislar al elemento en falla sin provocar mas daños o fuera de servicio la red ya que dentro de la red de distribución existen puntos de conexión donde las corrientes de corto circuito son excesivas y al tener una falla en esos puntos, los equipos que estén conectados sufrirán daños totales e irreparables, estos conceptos de protección son aplicables a cualquier sistema eléctrico, pero en particular para áreas de utilización de energía eléctrica dentro de las cuales se encuentran las instalaciones industriales, las protecciones referentes en esta área son las de sobrecorriente.

...