Xarxa de transport d'energia elèctrica

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

La Xarxa de Distribució de l'Energia Elèctrica o Sistema de Distribució d'Energia Elèctrica és la part del sistema de subministrament elèctric amb la funció el subministrament d'energia des de la subestació de distribució fins als usuaris finals (mesurador del client). Es porta a terme pels operadors del Sistema de Distribució (Distribution System Operator o DSO en anglès).

Els elements que conformen la xarxa o sistema de distribució són els següents:

Subestació de Distribució: conjunt d'elements (transformadors, interruptors, seccionadors, etc.) la funció és reduir els nivells d'alta tensió de les línies de transmissió (o subtransmisión) fins a nivells de mitja tensió per a la seva ramificació en múltiples sortides. Circuit Primari. Circuit Secundari. La distribució de l'energia elèctrica des de les subestacions de transformació de la xarxa de transport es realitza en dues etapes.

La primera està constituïda per la xarxa de repartiment, que, partint de les subestacions de transformació, reparteix l'energia, normalment mitjançant anells que envolten els grans centres de consum, fins a arribar a les estacions transformadores de distribució. Les tensions utilitzades estan compreses entre 25 i 132 kV. Intercalades en aquests anells estan les estacions transformadores de distribució, encarregades de reduir la tensió des del nivell de repartiment al de distribució en mitja tensió.

La segona etapa la constitueix la xarxa de distribució pròpiament dita, amb tensions de funcionament de 3 a 30 kV i amb una característica molt radial. Aquesta xarxa cobreix la superfície dels grans centres de consum (població, gran indústria, etc.), unint les estacions transformadores de distribució amb els centres de transformació, que són l'última etapa del subministrament en mitja tensió, ja que les tensions a la sortida d'aquests centres és de baixa tensió (125/220 o 220/380 V1).

La línies que formen la xarxa de distribució s'operen de forma radial, sense que formin malles, al contrari que les xarxes de transport i de repartiment. Quan hi ha una avaria, un dispositiu de protecció situat al principi de cada xarxa ho detecta i obre l'interruptor que alimenta aquesta xarxa.

La localització d'avaries es fa pel mètode de "prova i error", dividint la xarxa que té l'avaria en dues meitats i energizando d'elles; a mesura que es delimita la zona amb avaria, es torna el subministrament a la resta de la xarxa. Això fa que en el transcurs de localització es poden produir diverses interrupcions a un mateix usuari de la xarxa.

Índex [ocultar] 1 Topologies típiques de xarxes de distribució 1.1 Xarxa radial o xarxes en antena 1.1.1 Avantatges 1.1.2 Desavantatges 1.2 Xarxa en bucle obert 1.2.1 Avantatges 1.2.2 Desavantatges 1.3 Xarxa en anell o en bucle tancat 1.3.1 Avantatges 2 Criteris per a disseny de xarxes de distribució 2.1 Regulació 2.2 Criteri econòmic 2.3 Corrents de curt circuit 3 Equilibri entre producció i consum. 4 Equips utilitzats en xarxes de distribució 5 Sistema de proteccions 6 Requeriments regulats per a distribució en alguns països 6.1 Colòmbia 7 Comercialització de l'electricitat 8 Notes 9 Vegeu també 10 Enllaços externs Topologies típiques de xarxes de distribució [modifica] La topologia d'una xarxa de distribució és referida a l'esquema o arranjament de la distribució, és a dir la forma en què es distribueix l'energia a través de la disposició dels segments dels circuits de distribució. En aquest sentit s'enfoca a la forma com es distribueix l'energia a partir de la font de subministrament.

Xarxa radial o xarxes en antena [modifica] Es caracteritza per l'alimentació per un sol dels seus extrems transmetent l'energia en forma radial als receptors i l'emissor. A més presenta un cablejat en les parts.

Avantatges [modifica] Ressalten la seva simplicitat i la facilitat que presenten per a ser equipades de proteccions selectives. Pràcticament sense energia elèctrica no podem fer res en la vida actual, tot funciona amb ella, televisió, internet, ràdio, liquadores, refrigeradores, rentadores, aspiradores, les bombes per enviar aigua per a casa, etc.

Desavantatges [modifica] La seva falta de garantia de servei.

Aquestes desavantatges poden ser compensades en l'actualitat amb els dispositius moderns de desconnexió automàtica de la zona en falla anomenats "Òrgans de Tall de Xarxa" o la utilització dels dispositius anomenats "reconnectadors" que desconnecten i tanquen la zona en falla, procurant d'aquesta manera aclarir la zona en falla i tornar el servei sobre la línia completa.

Xarxa en bucle obert [editar] Això vol dir que qualsevol punt de consum, en aquesta estructura, pot ser alimentat per dos possibles camins elèctrics, atès que un sol d'aquests dos camins és efectiu, l'emergència es realitza mitjançant aquesta possibilitat de bucle.

Avantatges [modifica] Tots els avantatges de la distribució en xarxes radials ia més la possibilitat d'alimentar alternativament d'una font o una altra, de manera que davant de situacions de falta i utilitzant els OCR i reconnectadors, quedaria sempre fora de servei la zona a faltar més petita possible i el resta de la línia en servei.

Desavantatges [modifica] si l'estructura està allunyada del parallamps l'electricitat seriosa dirigida a les puntes de la terra la qual cosa afectaria a les estructures properes.

Xarxa en anell o en bucle tancat [editar] es caracteritza per tenir dos dels seus extrems alimentats, quedant aquests punts intercalats en l'anell o bucle.

Avantatges [modifica] Com a avantatge fonamental podem citar la seva seguretat de servei i facilitat de manteniment.

Criteris per a disseny de xarxes de distribució [modifica] Regulació [modifica] La regulació es relaciona amb la caiguda de tensió en els conductors d'una xarxa determinada, en generadors i transformadors elèctrics. No és convenient que hi hagi una caiguda de tensió excessiva en el conductor perquè l'usuari final o transformador de MT a BT tensió estaria alimentat per un valor reduït de tensió molt diferent al valor assignat.

Hi ha bàsicament dues definicions de regulació, depenent del país on es faci la instal·lació:

Normativa nord-americana: la regulació es defineix com segueix: \ Delta V% = \ frac {V_ {1n} -V_ {2n}} {V_ {1n}}

V_ {2n} és la tensió en borns de la càrrega o transformador

Normativa europea (IEC): la regulació es defineix com: \ Delta V% = \ frac {V_ {1n} -V_ {2n}} {V_ {2n}}

on:

V_ {1n} és la tensió aigües amunt (part més propera a la central de producció) de la càrrega o transformador, és a dir en l'alimentador

La regulació que en fa IEC és més gran que la normativa americana.

Criteri econòmic [modifica] Corrents de curt circuit [editar] Els corrents de curtcircuit per faltes fase a fase estaran limitades únicament per les impedàncies de la font, de la línia, i de la pròpia falla, així que en la mesura que la font disposi de més potència de curtcircuit circularà per la línia més corrent.

Els corrents de curtcircuit fase a terra, estan limitades per totes les raons anteriors però a més pel sistema de posada a terra del neutre de la Xarxa. Hi ha diverses formes de fer-ho. Aïllat. Que produeixen les mínimes corrents i màximes sobretensions, potser recomanable per a distribucions no molt extenses i que la necessitat de continuar amb la línia a faltar en servei sigui imperiosa. La detecció de la falta d'una forma selectiva té certa complicació. No obstant això, es recomana que es faci la transferència a una línia sana en el menor temps possible. Posat directament a terra. Que produeixen les màximes corrents i mínimes sobretensions, potser recomanable per a distribucions extenses i que puguin ser seccionades mitjançant dispositius semiautomàtics o automàtics. La detecció selectiva de la manca resulta fàcil, amb la qual cosa unit a l'ús de dispositius automàtics "reconnectadors", es deixaria fora de servei la zona a faltar.

Altres formes intermèdies de tractament del neutre, "Pat resistiu", "Pat inductiu", "Corrent molt limitada a uns pocs ampers" "Corrent menys limitada a uns centenars de ampers", "Corrent molt limitada a uns pocs ampers i connectant gairebé directament a terra durant petit espai de temps ", etc. tots ells es poden apropar més al sistema aïllat o al sistema posat a terra i cada dissenyador de la Xarxa ha de sospesar detingudament els desavantatges i avantatges de cada sistema en el seu cas particular.

Cal tenir en compte que la correcta elecció és molt important ja que passats uns anys seá molt difícil reestructurar la Xarxa per canviar el sistema de posada a terra.

Equilibri entre producció i consum. [Modifica] L'electricitat és una de les poques energies que no és possible d'emmagatzemar a gran escala (excepte els sistemes de bateries o les preses hidràuliques que poden ser considerades reserves electromecàniques d'energia de baixa inèrcia). Per això els operadors de xarxa han de garantir l'equilibri entre l'oferta i la demanda en permanència. Si es produeix un desequilibri entre oferta i demanda, es poden provocar dos fenòmens negatius:

En el cas en què el consum supera la producció, es corre el risc de "apagada" per la ràpida pèrdua de sincronisme dels alternadors, mentre que en el cas que la producció sigui superior al consum, també es pot provocar un "apagada" per l'acceleració dels generadors que produeixen l'electricitat.

Aquesta situació és típica de les xarxes elèctriques insulars on la sobre-producció eòlica comporta de vegades l'aparició de freqüències "altes" a les xarxes.

Les interconnexions entre els països poden repartir millor el risc d'apagades en els territoris interconnectats, en ser aquests solidaris entre si en la gestió de l'equilibri entre l'oferta i la demanda.

L'aparició massiva de xarxes de Generació distribuïda també condueix a tenir en compte aquest balanç global de les xarxes, especialment en qüestions en tensió. L'aparició de xarxes intel·ligents o Smart Grid han de contribuir a l'equilibri general de la xarxa de transport (freqüència, tensió), amb l'equilibri les xarxes locals de distribució. Per a això els operadors europeus reflexionen sobre les solucions tècniques pertinents tenint en compte l'evolució dels modes de generació, ara per ara molt centralitzats (hidroelèctrica, tèrmiques, nuclears ...), però que podrien arribar a ser molt més descentralitzats en un futur proper (energia eòlica, energia solar fotovoltaica, etc.)

Equips utilitzats en xarxes de distribució [modifica] Equips de transformació conductors torres elèctriques Equips de protecció, incloent tota la aparmenta de protecció, la posada a terra dels diferents equips i els sisitemas d'aïlladors entre torres i conductors. Sistema de proteccions [modifica] Conductors preaïllats, fusibles, seccionadors en càrrega, seccionalitzadors, òrgans de tall de xarxa, reconnectadors, interruptors, pararrayos- autovàlvules.

Proteccions secundàries associades a transformadors de mesura, com són relés de protecció

Requeriments regulats per a distribució en alguns països [modifica] Colòmbia [modifica] A Colòmbia els sistemes de distribució, com tot el relacionat amb els sistemes de potència, està regulat per la Comissió d'Energia i Gas (CREG). En resolució 70 del 28 de maig de 1998 es va s'estableixen els següents nivells de tensió, en els quals es realitzen les instal·lacions de distribució i transmissió:

Nivell de tensió I: tensions inferiors a 1 kV Nivell de tensió II: tensions compreses entre 1 a 30 kV Nivell de tensió III: tensions compreses entre 30 kV i 62 kV Nivell de tensió IV: tensions de valor major a 62 kV

Segons la resolució CREG 097 de 2008, es redefineixen els següents nivells de tensió, modificant els anteriors així:

Nivell de tensió I: tensions inferiors a 1 kV Nivell de tensió II: tensions compreses entre 1 a 30 kV Nivell de tensió III: tensions compreses entre 30 kV i 57.5 kV Nivell de tensió IV: tensions de valor major a 57.5 kV Comercialització de l'electricitat [editar]