Universidad Nacional de IngenieríaF lt d d I i í M á iFacultad de Ingeniería Mecánica

Departamento de Electricidad

Mercado Eléctrico

I -FA

SP Introducción al Curso

nsm

isión

UNI

Fredy Saravia PoicónIng Electricista MSc

ínea

s de T

ran Ing. Electricista, MSc

fsaravia@kievasociados.com

Lí Lima, Setiembre de 2009

Partes del Curso

I .- Introducción. Panorama del CursoII.- Parte Eléctrica de las Líneas de Transmisión

III - Aspectos Económicos y Regulatorios en laIII. Aspectos Económicos y Regulatorios en la

Transmisión

IV.- Parte Mecánica de las Líneas de Transmisión

d l d

I -FA

SP

V.-Temas de Perspectiva en los Proyectos de Líneas

nsm

isión

UNI

ínea

s de T

ran

Lí

Partes del Curso

I .- Introducción. Panorama del CursoII.- Parte Eléctrica de las Líneas de Transmisión

III - Aspectos Económicos y Regulatorios en laIII. Aspectos Económicos y Regulatorios en la

Transmisión

IV.- Parte Mecánica de las Líneas de Transmisión

d l d

I -FA

SP

V.-Temas de Perspectiva en los Proyectos de Líneas

nsm

isión

UNI

ínea

s de T

ran

Lí

I t d ió l CIntroducción al Curso

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

Transmisión, Distribución.

I -FA

SP

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

nsm

isión

UNI Construcción de las líneas de transmisión

ínea

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ran

Lí

Los Sistemas de Transmisión y elLos Sistemas de Transmisión y el Ing. Mec. Electricista

Desarrollo Económico: Aumento consumo de energía.Añ 1992 LCE N l t i Año 1992: LCE - Nuevo marco regulatorio

Sector eléctrico: Generación, T & D. T & D - Esquema de monopolio, pero

regulado.

Economía vs Energía

12000

I -FA

SP

g Objetivo: Aplicar criterios técnicos:

Planeamiento, Diseño, Construcción, O&M y económicos: Valuación, rentabilidad, optimización. 4000

6000

8000

10000

US$

, Con

sum

o M

W

nsm

isión

UNI rentabilidad, optimización.

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

0

2000

4000

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

AñosPB

I U

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ran Años

Lí

Ampliaciones del sistema

Los montos invertidos por los Agentes del Mercado Eléctrico Mayorista enLos montos invertidos por los Agentes del Mercado Eléctrico Mayorista, eninstalaciones del Sistema de Transporte en Alta Tensión, durante el Período 1993-2001 son:

EE.TT.103,120,000

(15%)

Salidas de Líneas46,231,313

(6.7%)

Transformadores27,605,000

(4%)

Capacitores35,733,240

(5.2%)

Líneas475,961,647

(69.1%)

TotalU$S 688.651.200

{Líneas de Transporte: 9.666 km (25%)

Capacitores Serie: 2716 MVAr (+267%)

9098 km en 500 kV (+27%)

568 km en 220 kV ( 0%)

I -FA

SP

Capacitores Serie: 2716 MVAr (+267%)Crecimiento en unidades físicas del Sistema de Transporte

nsm

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UNI

Capacidad de Transformación:

Reactores yCompensadores

Sincrónicos6530 MVAr (+31%)

EE.TT.: 35 (+21%)

Sistema de Transporte de Energía Eléctrica en Alta Tensión.

ínea

s de T

ran Capacidad de Transformación:

10.450 MVA (+32%)6530 MVAr ( 31%)

Puntos de Conexión: 103 (+66%)

Lí

L t í ti d l íLa característica de los países

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

Km2

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 46

PERU 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 46

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SP

RUS 17 145 8,5 5579 48MEX 1,9 100 50,9 1244 65CHN 9,6 1240 129,2 912 118IND 3,3 1049 319 474 151

RUS 17 145 8,5 5579 48MEX 1,9 100 50,9 1244 65CHN 9,6 1240 129,2 912 118IND 3,3 1049 319 474 151

nsm

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UNI ESP 0,5 40 78,9 3594 286

USA 9,8 273 29 11571 322ITA 0,3 57 190,4 4163 795

ESP 0,5 40 78,9 3594 286USA 9,8 273 29 11571 322ITA 0,3 57 190,4 4163 795

ínea

s de T

ran

Lí

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

450

350

400

250

300

Km

/Tw

h

I -FA

SP

150

200

K

nsm

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UNI

50

100

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ran

0

Inglat

erra

EEUUEuro

paArge

ntina

China

India

mérica

Latin

aRus

iaPerú

Panam

á

Lí Amé

Experiencia general de AL enExperiencia general de AL en transmisión

Hay elementos regulatorios donde existen cierto grado deconsenso sobre su eficacia:consenso sobre su eficacia: Los esquemas BOOT para el desarrollo de las instalaciones

decididas

I -FA

SP

La remuneración de la transmisión El libre acceso y su reglamentación

nsm

isión

UNI

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

ínea

s de T

ran

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

Lí La necesidad de precios nodales Los cargos de transmisión

Lí d T i ióLínea de Transmisión

Sistema electromecánico:- Estructura, aisladores, conductor,

f t í t ti tferretería, puesta a tierra y otros. Clasificación por Niveles de Tensión

Líneas de Baja Tensión Líneas de Media Tensión

I -FA

SP

Líneas de Media Tensión Líneas de Alta y Muy Alta Tenión

Clasificación por Tipo de Corriente Líneas deTransmisión de Corriente

nsm

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UNI Alterna

Líneas de Transmisión de Corriente Contínua

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ran

Lí

Desarrollo de los Sistemas Eléctricos

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

transmisión, subestación y cargas.transmisión, subestación y cargas. Sistema Eléctrico Interconectado

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

Beneficios:

I -FA

SP

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

nsm

isión

UNI Optimizar las pérdidas de energía.

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

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ran

Lí

Los Sistemas Interconectados NacionalesI -

FASP

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UNI

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Lí

Principales Definiciones

Características de las Líneas de TransmisiónLongitud, Sección y Material del Conductor.Tensión NominalTensión Nominal.Tipos de estructuras.Configuración:

Tensión Nominal

I -FA

SP

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

Tensión de Operación

nsm

isión

UNI 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)

ínea

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

Lí

Principales Definiciones Clasificación de Tensiones Nominales

Muy Alta Tensión (MAT): (110) 138, 220, (330), (500), (750) kV => EATAlta Tensión (AT): 33, 60, 66 kVMedia Tensión (MT): 22.9, 10, 4.16 (En minas) kVBaja Tensión (BT): 600, 380, 220, 110 V.

TransmisiónT t d d bl d í d d l t d d ió h i

I -FA

SP

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).

nsm

isión

UNI p ( y ) y ( )

DistribuciónTrnasporte 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

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ran energía (mediana idustria, servicios, domésticos, etc).

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

Lí

Proyectos de Líneas de Transmisión

Aspectos de Análisis EléctricoSección del Conductor y Nivel de Tensión de la línea. PérdidasPuesta a tierra. Coordinación del Aislamiento. Confiabilidad.Configuración. Problemas de operación.

Aspectos de Análisis MecánicoCálculo Mecánico del Conductor y de las estrcuturasCál l d l i t i A t t ti d l lí

I -FA

SP

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

nsm

isión

UNI y Gastos de O&M Optimizadas.

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

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Lí

Especialidades en Líneas

Ingeniería Eléctrica: Mec-EléctricaConcepción (Planeamiento), Diseño, Construcción, Pruebas, O&M.

Ingeniería Mecánica, CivilAnálisis estructural, de Cimentaciones. Diseño Mecánico. Construcción, Mantenimiento. Topografía.

Ingeniería GeológicaAnálisis de Suelos análisis geológico

I -FA

SP

Análisis de Suelos, análisis geológico Arquéologos, Ambientalistas

Afectación al Patrimonio CulturalAfectación de la flora y la fauna

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UNI Afectación de la flora y la fauna.

Las especialidades no son excluyentes !!!

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Lí

El t i l P T i iElectrical Power TransmissionI -

FASP

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UNI

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Lí

T i i LiTransmission Lines

Type of transmission lines: Extra high voltage lines Sub-transmission lines Extra high voltage lines

345 kV, 500 kV, 785 kV Interconnection between

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

I -FA

SP

systems. (National Grid)

High Voltage lines

customer Distribution Line

2 4 kV 45 kV 15 kV

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UNI High Voltage lines

120 kV, 220 kV Inter connection between

2.4 kV- 45 kV , 15 kV Supplies houses

High Voltage DC lines

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ran

substations.g g 120 kV- 600 kV Interconnection between

i (OLí regions. (Oregon-California)

S b t tiSubstations

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

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

I -FA

SP

Circuit breaker to interrupt the load and fault current. The fault current automatically triggers the CB

Disconnect switch to provide visible circuit separation.

nsm

isión

UNI

p pPermit CB maintenance. No load operation.

Voltage and current transformers to reduce the current t 5 A th lt t 120 V d i l t th i

ínea

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ran to 5 A, the voltage to 120 V and insulate the measuring

circuit from the high voltage. Surge arresters are used for protection against lightningLí Surge arresters are used for protection against lightning

and switching overvoltages. They are voltage dependent, non linear resistance.

AC DCAC versus DC

AC is alternating current AC quantities always vary

DC is direct current DC quantities are always AC quantities always vary

sinusoidally in time Usually, we will know the

f f

DC quantities are always constant in time.

DC can not be directly f

I -FA

SP

frequency and solve for the amplitude and phase.

transformed to lower or higher voltages.

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UNI

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Lí

Why do we use AC for powerWhy 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 topower 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.

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SP

AC allows them to do this by using transformers.

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UNI

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ran

Lí

Why Are There Three Conductors inWhy 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

I -FA

SP

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

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g p

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Lí

Th PhThree Phase

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

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

I -FA

SP

) g geach phase vary sinusoidally.

Three phase systems are more efficient than single t d t d d l

nsm

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UNI systems due to reduced power losses.

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ran

Lí

FIN DE LA EXPOSICIONFIN DE LA EXPOSICION

MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIASPOR SU ATENCIÓNPOR SU ATENCIÓN

I -FA

SP

POR SU ATENCIÓNPOR SU ATENCIÓN

fsaravia@kievasociados.comfsaravia@kievasociados.com

nsm

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@@UNI Lima PerúUNI Lima PerúLIMA LIMA -- Telf. (051) 1 222 7069 Telf. (051) 1 222 7069 -- (051) 1 9995 8271(051) 1 9995 8271

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