Sistemas Eléctricos de Potencia: Clasificación, Función y Topología

Sistemas Eléctricos de Potencia

Introducción

Un sistema eléctrico de potencia se compone de tres etapas fundamentales: generación, transporte y distribución de la energía eléctrica.

Componentes de una Red Eléctrica

• Generadores: Son los puntos energéticos de la red, donde se produce la electricidad.
• Líneas de transmisión: Constituyen las ramas de la red, transportando la energía entre diferentes puntos.
• Subestaciones: Representan los nodos de la red. Pueden ser de diferentes tipos: transformadoras (elevadoras y reductoras), distribuidoras, de maniobra y compensadoras. Las cargas también se consideran nodos del sistema.

Clasificación de los Sistemas Eléctricos

Los sistemas eléctricos se clasifican según diferentes criterios: tensión, función, topología y tipo de sistema.

Tensión

La tensión es una característica fundamental que influye en varios aspectos:

• Determina el nivel de aislamiento requerido para los equipos conectados a la red.
• Influye en la sección del cable, ya que a mayor tensión, menor corriente.
• Permite aumentar la potencia conectada sin incrementar el ancho del cable ni las pérdidas por transporte.

Los valores de tensión van desde V hasta mV. El rango se clasifica de la siguiente manera:

• Tensiones muy bajas ( < 50V): El valor normalizado más común es 24V. No existen redes de distribución con tensiones tan bajas.
• Baja tensión (50V - 1kV): De 100V a 250V entre fases y neutro hasta 440V. En redes domiciliarias e industriales, de 500V a 600V entre fases.
• Media tensión (1kV - 66kV): Para transportes extensos, se utilizan valores entre 13,2kV y 33kV.
• Alta tensión (66kV - 220kV): Se emplea para transporte y subtransmisión.
• Extra alta tensión (220kV - 800kV): Se utiliza exclusivamente para transporte.
• Ultra alta tensión ( > 800kV): Se utiliza exclusivamente para transporte.

Función

Según la potencia en juego, las redes eléctricas se clasifican en:

• Redes de utilización: Alimentan equipos y aparatos domiciliarios, con potencias desde decenas de watts hasta kW. Se caracterizan por un aislamiento sencillo (baja tensión) y estructuras simples, generalmente radiales.
• Redes industriales: Manejan mayor potencia, con tensiones de 500V a 600V (baja tensión) y de 3kV a 6,6kV (media tensión).
• Redes de distribución: Proporcionan la potencia necesaria a las redes de utilización y a las redes primarias, generalmente a 33kV.
• Redes de repartición: Suministran energía a las redes de distribución, con distancias limitadas y potencias de hasta mW. Utilizan alta tensión (40kV - 132kV).
• Redes de transporte: Abastecen grandes áreas, transmitiendo potencias elevadas a largas distancias. Operan con tensiones entre 220kV y 765kV (en Argentina, 500kV).
• Redes de subtransmisión: Conectan ciudades entre sí. En Buenos Aires, operan a 132kV, y en Córdoba, a 66kV y 132kV.
• Redes de interconexión: Interconectan barras para aumentar la seguridad del sistema (ejemplo: Ezeiza-Abasto a 500kV).

Topología

Los componentes de la red están expuestos a diversas fallas (lluvia, rayos, contaminación). La seguridad se incrementa mediante:

• Equipos más robustos.
• Mayor número de circuitos.

Existe un balance entre seguridad e inversión, que depende del tipo de red y usuario. La seguridad se relaciona con la continuidad del servicio. Las interrupciones causan pérdidas económicas, por lo que se requiere:

• Reserva de generación adecuada.
• Sistema de protección para aislar fallas sin afectar el resto de la red.
• Circuito de alimentación de emergencia.