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CAPITULO 12 - SISTEMAS DEDISTRIBUCIN GENERAL

12.1 SISTEMA DE DISTRIBUCIN

12.2 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN

12.3 A.C. DISTRIBUCIN

12.4 DC DISTRIBUCIN

12.5 MTODOS DE OBTENCIN DE 3 HILOS DC

12.6 SISTEMAS POR DEBAJO O POR ARRIBA

12. SISTEMA DE ES!UEMAS DE CONE"IN DE DISTRIBUCIN

12.# RE!UISITOS DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIN

12.$ CONSIDERACIONES SOBRE EL DISE%O DE DISTRIBUCIN


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I&'()*+,,&

Que la energa elctrica producida en el generador llamado Estacin se

transporta al consumidor(es) travs de una red de transmisin ysistemasde distribucin. A menudo es difcil trazaruna lnea entre la transmisin y la

distribucinsistemas de un sistema de gran potencia. Es imposibleparadistinguir los dos simplemente por su voltajeporue lo ue se considercomo un alto voltaje de!ace unos a"os a!ora se considera como unatensin baja. En general# el sistema de distribucin es esa partedel sistemade energa ue distribuye energa a losconsumidores para su utilizacin.

$os sistemas de transmisin y distribucin son similares al sistema

circulatorio del !ombre. El sistema de transmisin puede ser comparado con

las arterias en el sistema del cuerpo !umano y la distribucin de los

capilares. Ellos tienen el mismo propsito de suministrar al consumidor %nal

en la ciudad con la sangre vivi%cante de la civilizacin&electricidad. En este

captulo# nos limitaremos nuestra atencin a la introduccin general al

sistema de distribucin.

12. 1 S/'0 *0 D/'(+,&

Esa parte del sistema de energa ue distribuye la energa elctrica para uso

local se conoce como sistema de distribucin.

En general# el sistema de distribucin es el sistema elctrico entre la

subestacin alimentada por el sistema de transmisin y los consumidores

metros. 'eneralmente consiste en alimentadores# distribuidores y la red de

servicios. F. 12.1muestra el diagrama de una sola lnea de un sistematpico de distribucin de baja tensin.

(i) $os alimentadores. n alimentador es un conductor ue conecta la

subestacin (o generacin localizada estacin) a la zona donde el poder es

para ser distribuidos. 'eneralmente# no !ay tomas se toman desde el

alimentador de modo ue la corriente en ella sigue siendo la misma en

todas partes. $a principal consideracin en el dise"o de un alimentador es la

capacidad de transporte de corriente.

(ii) istribuidor. n distribuidor es un conductor de la ue se tienen tomasde alimentacin a la de consumidores. En la *ig. +,.+# A-# -# y A son

los distribuidores. $a corriente a travs de un distribuidor no es constante

debido a tomas se tomar/n en distintos puntos a lo largo de su longitud. 0i

bien el dise"o de un distribuidor# cada de tensin a lo largo de su longitud

es la consideracin principal# ya ue el lmite legal de tensin variaciones es

de 1 23 del valor nominal de los terminales de los consumidores.

(iii) la red de servicios. A la red de servicio es generalmente un peue"o

cable ue conecta el distribuidor con los terminales de los consumidores.

12.2 C/,,& *0 S/'0/ *0 D/'(+,&


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n sistema de distribucin se puede clasi%car de acuerdo a4

(i) la naturaleza de la corriente. e acuerdo con la naturaleza de la

corriente# el sistema de distribucin puede ser clasi%cado como (a) de c.c.

sistema de distribucin (b) de corriente alterna sistema de distribucin.

A!ora&a&da# de corriente alterna sistema est/ universalmente adoptado

para la distribucin de energa elctrica# ya ue es m/s sencillo y m/s

econmico ue el mtodo de corriente continua.

(ii) el tipo de construccin. e acuerdo con el tipo de construccin# sistema

de distribucin puede ser clasi%cado como (a) la sobrecarga del sistema (b)

sistema subterr/neo. $a sobrecarga del sistema se emplea generalmente

para la distribucin# ya ue es 5 a +6 veces m/s barato ue el sistema

subterr/neo euivalente. En general# el sistema subterr/neo se utiliza en

lugares donde la construccin de arriba es impracticable o pro!ibida por las

leyes locales.

(iii) Esuema de cone7in. 0eg8n el esuema de la cone7in# el sistema de

distribucin se puede clasi%car como (a) radial sistema (b) sistema de anillo

principal (c) sistema interconectado.

ada esuema tiene sus propias ventajas y desventajas# y auellos se

discuten en Art.+,.9.

$aF. 12.2muestra un sistema de distribucin primaria tpica. $a energaelctrica de la estacin de generacin se transmite a alta tensin a la

subestacin situada en o cerca de la ciudad. En esta subestacin# el voltajese renunci a ++ :; con la ayuda de transformador reductor. $a

alimentacin se suministra a varios subestaciones de distribucin o a los

grandes consumidores a este voltaje. Esto forma la distribucin de alta

tensin o de distribucin primaria.

(ii) el sistema de distribucin secundaria. Es la parte de corriente alterna

sistema de distribucin ue incluye la gama de tensiones a la ue el

consumidor %nal utiliza la energa elctrica entregada a l. $a distribucin

secundaria emplea a 6 ;# > fases# < !ilos.


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12.3 D/'(+,& A.C.

?oy en da la energa elctrica se genera# transmite y distribuye en forma

de corriente alterna. na razn importante para el uso generalizado de

corriente alterna con preferencia a dirigir corriente es el !ec!o de ue la

tensin alterna se puede cambiar convenientemente en magnitud por medio

de un transformador. @ransformador !a !ec!o ue sea posible transmitir

A.. de potencia a alta tensin y utilizarla en un potencial de seguro.

;oltajes de alta transmisin y distribucin !an reducido en gran medida la

corriente en los conductores y las prdidas en las lneas resultantes.

o !ay una lnea de%nida entre la transmisin y la distribucin de acuerdo

con la tensin o mayor la capacidad. 0in embargo# en general# el sistema de

distribucin es el sistema elctrico entre la subestacin reductor alimentado

por el sistema de transmisin y metros de los consumidores. El sistema de

distribucin A.. se clasi%ca en (i) el sistema de distribucin primaria y (ii) el

sistema de distribucin secundario.

(i) el sistema de distribucin primaria. Es la parte de corriente alterna

sistema de distribucin ue funciona a voltajes algo superiores a la

utilizacin general# y maneja grandes bloues de elctrica energa ue los

usos promedio de baja tensin de consumidores. El voltaje utilizado para

distribucin primaria depende de la cantidad de energa ue se transportar/

y la distancia de la subestacin necesario para alimentarse. $os voltajes de

distribucin primaria m/s utilizadas son ++ :;# 2B2 :; y > B > :;. ebido a

consideraciones econmicas# distribucin primaria se lleva a cabo por el

sistema de > fases# > !ilos.


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12.4 D/'(+,& D.C.

Es un conocimiento com8n ue la energa elctrica se genera casi

e7clusivamente# transmite y distribuye de la ac 0in embargo# para ciertas

aplicaciones# motor de c.c. de alimentacin es absolutamente necesario. Cor

ejemplo# c.c. 0e reuiere alimentacin para el funcionamiento de las

m/uinas de velocidad variable (es decir# los motores de corriente

continua)# para el trabajo de electroumica y para /reas congestionadas

donde son necesarias reservas de la batera de almacenamiento. Cara este

propsito# A.. de potencia se convierte en motor de c.c. potencia en la

subestacin mediante el uso de la conversin de la mauinaria# por ejemplo#

recti%cadores de mercurio de arco# convertidores rotativos y conjuntos

motor&generador. El motor de c.c. de suministro desde la subestacin se

puede obtener en forma de (i) ,&Dire o (ii) >&Dire para su distribucin.

(i) ,&Dire motor de c.c. sistema. omo su nombre indica# este sistema de

distribucin consta de dos cables.

no es el cable de salida o positivo y el otro es el retorno o el cable

negativo. $as cargas tales como l/mparas# motores# etc. est/n conectadas

en paralelo entre los dos cables como se muestra en la *ig. +,.


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(ii) >&cables motor de c.c. sistema. 0e compone de dos salidas y un cable de

media o neutra ue est/ conectado a tierra en la subestacin. El voltaje

entre las salidas es el doble de la tensin entre cualuiera e7terna y neutral

alambre como se muestra en la *ig. +,.5. $a principal ventaja de este

sistema es ue pone a disposicin de dos tensiones en el saber# terminales

de consumo.# ; com8n cualuier e7teriores y el neutro y ,; entre la salida.

$as cargas ue reuieren de alta tensin (por ejemplo# motores) est/n

conectados a travs de los e7teriores# mientras ue las l/mparas y circuitosde calefaccin ue reuieren menos tensin est/n conectados entre

cualuiera e7terior y el neutro. $os mtodos de obtencin de sistema de >

!ilos se discuten en el siguiente artculo.

12.5 M7')*) *0 O'0&,& *0 //'0 CC 3 8)/

?ay varios mtodos de obtencin de dc >&Dire sistema. 0in embargo# las

m/s importantes son

(i) mtodo generador. En este mtodo# dos s!unt !erida c.c. generadores '+

y ',

0on conectados en serie y el neutro se obtiene desde el punto com8n entre

generadores como se muestra en la *ig. +,.2 (i). ada generador suministra

la carga en su propio lado. As generador '+ suministra una corriente de

carga de F+# Gientras ue el generador ',suministra una corriente de carga

de F, los diferencia de las corrientes de carga en las dos partes# conocidas

como de corriente de la balanza (F+&F,) *luye a travs del cable neutro. $a

principal desventaja de este mtodo es ue dos por separado se reuieren

generadores.


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(i) >&cables motor de c.c. generador. El mtodo anterior es costoso debido a

la necesidad de dos generadores. Cor esta razn# >&Dire motor de c.c.

generador fue desarrollado como se muestra en *ig. +,#2

(ii). 0e compone de una norma G/uina de , !ilos con uno o dos bobinas de

alta reactancia y baja resistencia# permanentemente conectado a puntos

diametralmente opuestos de la armadura bobinado. 0e obtiene el cable

neutro desde el punto com8n como se muestra.

(iii) conjunto -alanceado. El sistema de > !ilos puede obtenerse a partir de

,&Dire motor de c.c. sistema por el uso de euilibrador set como se muestraen la *ig. +,.9. 'is principal de , !ilos de corriente continua generador y

suministra energa a todo el sistema. El conjunto euilibrador consta de dos

. idntico m/uinas derivacin Ay - acoplados mec/nicamente con sus

armaduras y devanados de campo se unieron en serie a travs de los

e7teriores. $a unin de sus armaduras est/ conectada a tierra y el cable

neutro es sacado de au. El conjunto euilibrador tiene la ventaja adicional

de ue se mantiene la diferencia de potencial en los dos lados de neutral

iguales entre s. Este mtodo se discute en detalle en el pr7imo captulo.

12.6 S/'0/ 9)( *0:) ) 9)( ((

El sistema de distribucin puede ser areo o subterr/neo. $as lneas areas

se montan generalmente en# postes de !ormign o acero de madera ue

est/n dispuestos para llevar a transformadores de distribucin# adem/s de

los conductores. El sistema subterr/neo utiliza conductos# cables y pozos de

registro bajo la super%cie de calles y aceras. $a eleccin entre el sistema

areas y subterr/neas depende de una serie de factores muy diferentes. Cor

lo tanto# es deseable !acer una comparacin entre los dos.

(i) $a seguridad p8blica. El sistema de metro es m/s seguro ue la

sobrecarga del sistema# ya ue todo el cableado de distribucin se colocabajo tierra y !ay pocas posibilidades de cualuier peligro.


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(ii) el costo inicial. El sistema subterr/neo es m/s caro debido al alto coste

de la e7cavacin de zanjas# conductos# cables# pozos de registro y otros

euipos especiales. El costo inicial de un subterr/neo sistema puede ser

cinco a diez veces ue el de un sistema de sobrecarga.

(iii) *le7ibilidad. $a sobrecarga del sistema es muc!o m/s He7ible ue elsistema subterr/neo en el 8ltimo caso# bocas de acceso# lneas de

conductos# etc.# est/n permanentemente colocados una vez instalado y la

carga e7pansin slo puede alcanzarse mediante el establecimiento de

nuevas lneas. 0in embargo# en un sistema de tec!o# postes# cables#

transformadores# etc.# pueden ser f/cilmente desplazados para satisfacer

los cambios en las condiciones de carga.

(iv) *allos. $as posibilidades de fallas en el sistema de metro son muy raras

ya ue los cables se colocan subterr/neos y por lo general est/n dotados de

un mejor aislamiento.

(v) Apariencia. El aspecto general de un sistema subterr/neo es mejor ue

todas las lneas de distribucin son invisibles. Este factor est/ ejerciendo

una considerable presin p8blica sobre electricidad empresas de suministro

para cambiar a sistema subterr/neo.

(vi) la ubicacin de fallas y reparaciones. En general# !ay pocas

posibilidades de fallas en un subterr/neo sistema. 0in embargo# si una falla

ocurre# es difcil de localizar y reparar en este sistema. En una sobrecarga

del sistema# los conductores son visibles y de f/cil acceso para ue los

lugares de falla y las reparaciones se pueden !acer f/cilmente.

(vii) la capacidad de conduccin de corriente y la cada de tensin. n

conductor de distribucin area tiene una considerablemente m/s alta

capacidad de corriente de un conductor de cable subterr/neo del mismo

material y seccin transversal. Cor otro lado# conductor cable subterr/neo

tiene muc!a menor reactancia inductiva ue la de un conductor areo

debido a la menor separacin de conductores.

(viii) la vida 8til. $a vida 8til de sistema subterr/neo es muc!o m/s larga

ue la de una sobrecarga sistema. na sobrecarga del sistema puede tener

una vida 8til de ,5 a"os# mientras ue un subterr/neo sistema puede teneruna vida 8til de m/s de 56 a"os.

(i7) el costo de mantenimiento. El costo de mantenimiento de la red de

metro es muy bajo en comparacin con el de la sobrecarga del sistema#

debido a menos posibilidades de fallas e interrupciones de servicio de

viento# !ielo# rayos# as como de los peligros del tr/%co.

(7) $a interferencia con los circuitos de comunicacin. n sistema de

sobrecarga provoca interferencias electromagnticas con las lneas

telefnicas. $as corrientes de lnea de energa se superponen en el !abla

corrientes# lo ue resulta en el potencial del canal de comunicacin se


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plantean a un nivel indeseable. 0in embargo# no !ay tal interferencia con el

sistema subterr/neo.

Es claro a partir de la comparacin anterior de ue cada sistema tiene sus

propias ventajas y desventajas. 0in embargo# la economa comparativos (es

decir# el costo anual de operacin) es el factor m/s potente inHuir en laeleccin entre el sistema de metro y los gastos generales. El mayor costo de

capital del sistema subterr/neo pro!be su uso para la distribucin. Cero a

veces los factores no econmicos (por ejemplo# en general apariencia#

seguridad etc. p8blico) ejercen una inHuencia considerable sobre la eleccin

del sistema subterr/neo. En sistema general# los gastos generales se adopta

para la distribucin y el uso de sistema subterr/neo se !ace slo donde la

construccin de arriba es impracticable o pro!ibidos por las leyes locales.

12. C)&0;& 0& E/


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Este es el circuito de distribucin m/s simple y tiene el costo inicial m/s

bajo. 0in embargo# adolece de los siguientes inconvenientes

(a) El %n del distribuidor m/s cercano al punto de alimentacin ser/ muycargado.

(b) $os consumidores dependen de un solo alimentador y distribuidor 8nico.

Cor lo tanto# cualuier fallo en el alimentador o distribuidor corta el

suministro a los consumidores ue est/n en el lado de la falla de distancia

de la subestacin.

(c) $os consumidores en el e7tremo lejano de la distribuidora de ser

sometido a tensin grave Huctuaciones cuando la carga sobre los cambios

del distribuidor. ebido a estas limitaciones# este sistema se utiliza

8nicamente para distancias cortas.

(ii) el sistema principal Anillo. En este sistema# las primarias de los

transformadores de distribucin forman un bucle.

El circuito de bucle empieza desde las barras colectoras de subestaciones#

!ace un bucle a travs de la zona de estar servido# y devuelve a la

subestacin. *ig. +,.L muestra el diagrama uni%lar del anillo principal

sistema para A.. distribucin donde los suministros de subestaciones a las

$GKCQI0 alimentadoras cerrados.

$os distribuidores est/n intervenidos desde diferentes puntos G# K y Qof elalimentador a travs de transformadores de distribucin. El principal

sistema de anillo tiene las siguientes ventajas

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