EE60 - Clase 1 - Introducción a Los Sistemas de Energía Eléctrica

Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaSección de Posgrado y Segunda EspecializaciónSección de Posgrado y Segunda Especialización

Maestría en Ciencias conMención en Sistemas de Potencia

Curso EE-60 – Dinámica de Sistemas de Curso EE-60 – Dinámica de Sistemas de Potencia

Manfred F. Bedriñana AronésDoctor en Ingeniería Eléctrica

Expositor :Doctor en Ingeniería Eléctrica

Ingeniero Electricista C.I.P. Nº 95644

Maestría en Ingeniería Eléctrica Curso EE-60 – Dinámica de Sistemas de Potencia

Introducción a los Sistemas de EnergíaIntroducción a los Sistemas de EnergíaEléctrica

28/9/2014 manfred.bedrinana@ieee.org 2

1. Sistema de Energía Eléctrica – SEE (1)

C j d i j d di d fiConjunto de equipos que operan en conjunto y de manera coordinada a fin de generar, transmitir y suministrar energía eléctrica a los consumidores, manteniendo el mejor nivel posible de calidad.

GeneraciónGeneraciónCentral de Generación

Generador + motor primoS b ió d ióSubestación de generación(potencia)

Transformadores elevadores(MT/AT MAT)(MT/AT‐MAT)

Sistema de TransmisiónLíneas de transmisión (AT‐MAT)( )Subestaciones de transmisión(potencia)

Equipos de SeccionamientoEquipos de SeccionamientoTransformadores (MAT, AT)

Sistema de DistribuciónSubestaciones de subtransmisión (potencia)

Transformadores reductores (MAT‐AT/MT)Alimentadores de distribución (MT)( )

Subestaciones de distribución (MT/BT)28/9/2014 manfred.bedrinana@ieee.org 4

EquipamientosEquipamientosGeneradores, transformadores, líneas de transmisión, interruptores, pararrayos, relés, medidores, etc.

Estándar de calidadEstándar de calidadExisten algunos requisitos básicos que deben de cumplir las empresas concesionarias de energía eléctrica en relación con el suministro a los consumidores:consumidores:

Los niveles de tensión deben estar dentro de una franja especificada;La frecuencia debe estar dentro de una franja especificada;El i i d b f i i t i ( l á ti l i i d bEl servicio no debe sufrir interrupciones (en la práctica: el servicio debesufrir el menor numero de interrupciones, y estas deben durar el menortiempo posible);La forma de onda de la tensión debe ser la más próxima posible a unaLa forma de onda de la tensión debe ser la más próxima posible a unasenoide;La energía debe ser entregada al consumidor con un costo mínimo(generación económica, transmisión con mínimas pérdidas, etc.);El impacto ambiental debe ser mínimo (emisión de NOx, etc.);

2. Diseño de Redes de los SEE (1)

Redes de Media y Alta Tensión (Sistemas de Potencia)Redes de Media y Alta Tensión (Sistemas de Potencia)Cantidades grandes de potencia enviadas a grandes distanciasReparto de los recursos

Mejora la confiabilidadMejora la confiabilidadEconomía de escala

500 kV500 kV

220 kV

Subestaciones de PotenciaLíneas de Transmisión

Redes de Media TensiónRedes de Media TensiónDistribución local de energíaMuchos sistemas

Economía de la simplicidadEconomía de la simplicidadOperaciones autónomas

Subestaciones y Alumbrado Público

Redes Eléctricas(primarias y secundarias)

CargasCargasIndustrial y ComercialResidencial Cargas mineras

3. Sistemas de Control en Sistemas de Potencia

Protección de redesProtección de redesTransformadores de medidaInterruptoresSeccionadoresSeccionadoresFusiblesPararrayosR lé d t ióRelés de protección

Gestión de los sistemas de energíaCentro de control de energía

Computadora de controlSCADA ‐ Supervisory ControlAnd Data AcquisitionEMSEMS

4. Análisis de Sistemas de Potencia

Sistemas de energía prácticosSistemas de energía prácticosDeben ser segurosConfiablesEconómicosEconómicos

Análisis de Sistemas de PotenciaPara la planificación del sistemaPara las operaciones del sistemaRequiere modelado de componentesTipos de análisis

Desempeño de la línea de transmisiónA áli i d fl j d t iAnálisis de flujo de potenciaProgramación económica de la generaciónEstudios de falla y estabilidadyEstudios de confiabilidad, etc.

Estadísticas del Sistema Eléctrico PeruanoEstadísticas del Sistema Eléctrico Peruano

1. Infraestructura del Sistema Eléctrico Peruano (1)

Sistema Eléctrico PeruanoSistema Eléctrico PeruanoLa infraestructura del Sector Eléctrico Peruano está cubierto ampliamente por el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), sin embargo existe también pequeños sistemas aislados (SSAA) en las zonas rurales del país.p q ( ) pEn el Perú, el sistema eléctrico opera a una frecuencia nominal de 60 Hz.

Generación (2011)Generación (2011)El mercado eléctrico tiene un parque de generación compuesto por 45 centrales eléctricas pmayores de 18 MW, las cuales suman una capacidad instalada total de 6 963 MW.E t tá tEste grupo está compuesto por 23 centrales hidroeléctricas que suman 3 152 MW y por 28 centrales termoeléctricas que qsuman 3 811 MW. Cabe señalar que 09 de las centrales termoeléctricas operan con gas natural y alcanzan uncon gas natural y alcanzan un total de 2 658 MW.

T i ióTransmisiónEl mercado eléctrico tiene un sistema eléctrico de transmisión interconectado denominadointerconectado denominado Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) que cubre grandes extensiones del territorio nacional

d lt t iócon redes en alta tensión a tensiones nominales de 60, 138, 220 y 500 kV. Aunque en el corto plazo se tieneAunque en el corto plazo se tiene en servicio las líneas de transmisión de 500 kV.

DistribuciónDistribuciónEl mercado eléctrico tiene sistemas eléctricos de distribución dentro de las zonas de concesión otorgadas a gempresas distribuidoras, tal y como se muestra en el siguiente mapa.Las empresas distribuidoras

d i t lé t iexpanden sus sistemas eléctricos de distribución dentro de la zona otorgada. Al respecto, la mayoría de los grandes sistemas de gdistribución se encuentran conectados al SEIN, los más pequeños operan de forma aislada y se denominan Sistemas Aisladosy se denominan Sistemas Aislados de Distribución.Las redes de distribución operan en media tensión a 22,9 y 10 kV, y en baja tensión a 0,4,0,38 y 0,22 kV. Este última es por lo general la tensión de suministro que se aplica a las zonas residenciales.

a las zonas residenciales.

2. Interconexiones Internacionales

3. Proyectos en Desarrollo (1)

L.T. 220 kV CARHUAQUERO - CAJAMARCA NORTE - CACLIC - MOYOBAMBA (MAY- 2016)( )

L.T. 220 kV MOYOBAMBA –IQUITOS (2019)

L T 220 kV FRIASPATA MOLLEPATAL.T. 220 kV FRIASPATA - MOLLEPATA(NOV- 2016)

L.T. 220 kV MACHUPICCHU - ABANCAY – COTARUSE(ABR- 2015)

L.T. 500 kV TRUJILLO – LA NIÑA(CONEXIÓN AL SEIN JUL- 2014)

L.T. 220 kV MACHUPICCHU – QUENCORO –ONOCORA – TINTAYA (AGO - 2016)

L.T. 500 kV MANTARO – MARCONA – NUEVA SOCABAYA - MONTALVO (ENE - 2017)

L.T. 500 kV CHILCA - MARCONA - MONTALVO (CONEXIÓN AL SEIN EN DICIEMBRE 2013)

L.T. 220 kV TINTAYA – SOCABAYA (CONEXIÓN AL SEIN MAY- 2014)

(CONEXIÓN AL SEIN EN DICIEMBRE - 2013)

28/9/2014 manfred.bedrinana@ieee.org 23L.T. 220 kV AZANGARO – JULIACA - PUNO

(MAY - 2017)

4. Estadística de Operación SEIN (1)

Generación y DemandaGeneración y Demanda

Producción de GeneraciónProducción de Generación

TransmisiónTransmisión

5. Comparación entre sistemas interconectados

Brasil Operación al 2011Brasil Operación al 2011Demanda: 68,50 GW y 20,46 GVARGeneradores: 500 (hidráulicosGeneradores: 500 (hidráulicos, térmicos, nuclear, entre otros)Redes eléctricas deTransmisión:

Niveles de tensión:750, 600, 500, 440, 345, 230, 138 kVE l tiEnlaces en continua(HVDC, back to back)

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