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Fredy Saravia PoicónIng. Electricista, MScfsaravia@kievasociados.com

Lima, Setiembre de 2009

Introducción al Curso

Mercado Eléctrico

Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Ingeniería Mecánica

Departamento de Electricidad

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I .- Introducción. Panorama del Curso

II.- Parte Eléctrica de las Líneas de Transmisión

III.- Aspectos Económicos y Regulatorios en la Transmisión

IV.- Parte Mecánica de las Líneas de Transmisión

V.-Temas de Perspectiva en los Proyectos de Líneas

Partes del Curso

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I .- Introducción. Panorama del Curso

II.- Parte Eléctrica de las Líneas de Transmisión

III.- Aspectos Económicos y Regulatorios en la Transmisión

IV.- Parte Mecánica de las Líneas de Transmisión

V.-Temas de Perspectiva en los Proyectos de Líneas

Partes del Curso

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Introducción al Curso

El Ing. Mecánico Electricista y los Sistemas de Transmisión. Desarrollo de los Sistemas Principales Definiciones: Tensión Nominal, de Operación,

Transmisión, Distribución. Configuración de las redes y Sistemas. Tipos de Transmisión de potencia Construcción de las líneas de transmisión

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Los Sistemas de Transmisión y el Ing. Mec. Electricista

Desarrollo Económico: Aumento consumo de energía.

Año 1992: LCE - Nuevo marco regulatorio Sector eléctrico: Generación, T & D. T & D - Esquema de monopolio, pero

regulado. Objetivo: Aplicar criterios técnicos:

Planeamiento, Diseño, Construcción, O&M y económicos: Valuación, rentabilidad, optimización.

Analizar el entorno de proyectos de T&D. Sector Energético (Regulador ó Privado), Mineria, Industria.

Economía vs Energía

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

Años

PB

I US

$, C

on

su

mo

MW

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Ampliaciones del sistema

Los montos invertidos por los Agentes del Mercado Eléctrico Mayorista, en

instalaciones del Sistema de Transporte en Alta Tensión, durante el Período 1993-

2001 son:

EE.TT.

103,120,000

(15%)

Salidas de Líneas

46,231,313

(6.7%)

Transformadores

27,605,000

(4%)

Capacitores

35,733,240

(5.2%)

Líneas

475,961,647

(69.1%)

Total

U$S 688.651.200

{

Capacidad de Transformación:10.450 MVA (+32%)

Líneas de Transporte: 9.666 km (25%)

Capacitores Serie: 2716 MVAr (+267%)

Reactores yCompensadores

Sincrónicos6530 MVAr (+31%)

EE.TT.: 35 (+21%)

Puntos de Conexión: 103 (+66%)

9098 km en 500 kV (+27%)

568 km en 220 kV ( 0%)

Crecimiento en

unidades físicas del

Sistema de Transporte

de Energía Eléctrica en

Alta Tensión.

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La característica de los países

País Area HabitantesMkm2 Millon hab /km2 kWh/hab Kwh /1000

Km2PERU 1,3 29 22,2 648 14ARG 2,8 37 12,8 2354 31BRA 8,5 170 20 2121 42CAN 9,9 30 3 15147 46RUS 17 145 8,5 5579 48MEX 1,9 100 50,9 1244 65CHN 9,6 1240 129,2 912 118IND 3,3 1049 319 474 151ESP 0,5 40 78,9 3594 286USA 9,8 273 29 11571 322ITA 0,3 57 190,4 4163 795

País Area HabitantesMkm2 Millones hab /km2 kWh/hab Kwh /1000

Km2PERU 1,3 29 22,2 648 14ARG 2,8 37 12,8 2354 31BRA 8,5 170 20 2121 42CAN 9,9 30 3 15147 46RUS 17 145 8,5 5579 48MEX 1,9 100 50,9 1244 65CHN 9,6 1240 129,2 912 118IND 3,3 1049 319 474 151ESP 0,5 40 78,9 3594 286USA 9,8 273 29 11571 322ITA 0,3 57 190,4 4163 795

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La transmisión: km de líneas de AT (>220 KV) / Consumo anual Twh

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50

100

150

200

250

300

350

400

450

Ingla

terra

EEUU

Europ

a

Argen

tina

China

India

Amér

ica L

atina

Rusia

Perú

Panam

á

Km/Twh

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Experiencia general de AL en transmisión

Hay elementos regulatorios donde existen cierto grado de consenso sobre su eficacia:

Los esquemas BOOT para el desarrollo de las instalaciones decididas

La remuneración de la transmisión El libre acceso y su reglamentación

Existen otros donde la experiencia no siempre permite obtener resultados objetivos, como ser:

La relación expansión planificada- decisión del Mercado. El sistema de tarificación a los usuarios de la transmisión.

La necesidad de precios nodales Los cargos de transmisión

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Línea de Transmisión

Sistema electromecánico:

- Estructura, aisladores, conductor, ferretería, puesta a tierra y otros.

Clasificación por Niveles de Tensión Líneas de Baja Tensión Líneas de Media Tensión Líneas de Alta y Muy Alta Tenión

Clasificación por Tipo de Corriente Líneas deTransmisión de Corriente

Alterna Líneas de Transmisión de Corriente

Contínua

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Desarrollo de los Sistemas Eléctricos

Sistema Eléctrico Aislado Sistema energético generalmente formado por una central eléctrica, línea de

transmisión, subestación y cargas. Sistema Eléctrico Interconectado

Sistema energético formado por centrales eléctricas, líneas de transmisión y subestaciones. Integración de sistemas aislados.

Beneficios: Optimizar recursos (combustibles, agua,...) Mejora de la Confiabilidad Mejora la Calidad de Energía Optimizar las pérdidas de energía.

Integración de Sistemas Eléctricos / Enlaces Internacionales Permite las transacciones internacionales de compra/venta

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Los Sistemas Interconectados Nacionales

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Principales Definiciones

Características de las Líneas de Transmisión

Longitud, Sección y Material del Conductor.

Tensión Nominal.

Tipos de estructuras.

Configuración: Tensión Nominal

Tensión a la cual se calcula el equipamiento (generadores, líneas, trafos, etc) permitiendo una operación normal del sistema obteniendo economías.

Tensión de Operación

Tensión real a la que opera un sistema, cuya desviación con respecto a la nominal, debe estar en un rango tal que permita la operación de las cargas, no deterriorando la calidad de la energía.

Máx. (Mín) Tensión de Operación, Tensión de Aislamiento (BIL)

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Principales Definiciones

Clasificación de Tensiones Nominales

Muy Alta Tensión (MAT): (110) 138, 220, (330), (500), (750) kV => EAT

Alta Tensión (AT): 33, 60, 66 kV

Media Tensión (MT): 22.9, 10, 4.16 (En minas) kV

Baja Tensión (BT): 600, 380, 220, 110 V. Transmisión

Transporte de grandes bloques de energía desde los centros de producción hacia los nodos (SE) de recepción en bloque (Ciudades, Grandes industrias).

En el país los sistemas de transmisión se clasifican en Sistemas de Transmisión Principal (MAT y AT) y de Transmisión Secundaria (AT).

Distribución

Trnasporte de potencia y energía desde los nodos de recepción en bloque hasta las cargas de uso final (sistemas de utilización), es decir hacia los consumidores de energía (mediana idustria, servicios, domésticos, etc).

Los sistemas de distribución se clasifican en distribución primaria (MT) y distribución secundaria (BT).

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Proyectos de Líneas de Transmisión

Aspectos de Análisis Eléctrico

Sección del Conductor y Nivel de Tensión de la línea. Pérdidas

Puesta a tierra. Coordinación del Aislamiento. Confiabilidad.

Configuración. Problemas de operación. Aspectos de Análisis Mecánico

Cálculo Mecánico del Conductor y de las estrcuturas

Cálculo de las cimentaciones y Aspectos constructivos de la línea. Aspectos de Regulación y Medio Ambiente

Calificación de la línea en la operación del sistema. Reconocimiento de Inversiones y Gastos de O&M Optimizadas.

Afectación de la flora y la fauna, de restos arqueológicos.

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Especialidades en Líneas

Ingeniería Eléctrica: Mec-Eléctrica

Concepción (Planeamiento), Diseño, Construcción, Pruebas, O&M. Ingeniería Mecánica, Civil

Análisis estructural, de Cimentaciones. Diseño Mecánico. Construcción, Mantenimiento. Topografía.

Ingeniería Geológica

Análisis de Suelos, análisis geológico Arquéologos, Ambientalistas

Afectación al Patrimonio Cultural

Afectación de la flora y la fauna.

Las especialidades no son excluyentes !!!

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Electrical Power Transmission

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Transmission Lines

Type of transmission lines: Extra high voltage lines

345 kV, 500 kV, 785 kV Interconnection between systems. (National Grid)

High Voltage lines 120 kV, 220 kV Inter connection between substations.

Sub-transmission lines 45 kV, 69 kV, 120 kV Substation and large customer

Distribution Line 2.4 kV- 45 kV , 15 kV Supplies houses

High Voltage DC lines 120 kV- 600 kV Interconnection between regions. (Oregon-California)

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Substations

The substation forms a node point in the electric network Substation equipment :

Transformer to change the voltage and current level Circuit breaker to interrupt the load and fault current.

The fault current automatically triggers the CB Disconnect switch to provide visible circuit separation.

Permit CB maintenance. No load operation. Voltage and current transformers to reduce the current

to 5 A, the voltage to 120 V and insulate the measuring circuit from the high voltage.

Surge arresters are used for protection against lightning and switching overvoltages. They are voltage dependent, non linear resistance.

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AC versus DC

AC is alternating current AC quantities always vary sinusoidally in time Usually, we will know the frequency and solve for the amplitude

and phase.

DC is direct current DC quantities are always constant in time. DC can not be directly transformed to lower or higher voltages.

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Why do we use AC for power transmission?

Power levels correspond to V2. Therefore, to get a huge power out of Palo Verde, we need huge V’s. We need to step the voltage down before it reaches our classroom. The power company wants to do this in a lossless fashion. AC allows them to do this by using transformers.

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Why Are There Three Conductors in Power Transmissions Lines?

Most AC power transmission systems have three conductors.

The voltage on each phase (referenced with respect to earth ground) is a sinusoid with a phase difference of 120 from the voltages in the other two phases.

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Three Phase

A three conductor transmission system is called a three-phase system.

The power delivered by a three phase system (assuming a balanced load) is constant, even though the voltages in each phase vary sinusoidally.

Three phase systems are more efficient than single systems due to reduced power losses.

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FIN DE LA EXPOSICION

MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN

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