¿Qué es una red eléctrica?

Definición

Una red eléctrica, también conocida como red de energía, se define como una red integral que integra unidades de generación, transmisión y distribución de energía. Su función principal es facilitar la transferencia de energía eléctrica desde las fuentes de generación de energía hasta los usuarios finales. Una cantidad considerable de electricidad se transmite desde las estaciones de generación de energía hasta los centros de carga a tensiones de 220 kV o incluso superiores. La red compuesta por estas líneas de transmisión de alta tensión se conoce como superred. A su vez, la superred suministra energía a la red de subtransmisión, que generalmente opera a 132 kV o tensiones inferiores.

Tipos de Redes Eléctricas

Las centrales eléctricas dentro de una red eléctrica a menudo se sitúan cerca de las fuentes de combustible para minimizar los costos de transporte del sistema. Sin embargo, esto suele significar que están ubicadas lejos de las zonas densamente pobladas. La electricidad de alta tensión generada en estas centrales se reduce mediante transformadores de paso abajo en subestaciones antes de ser distribuida a los consumidores. Las redes eléctricas pueden clasificarse principalmente en dos tipos:

Red Regional

Una red regional se establece al conectar varios sistemas de transmisión dentro de un área geográfica específica a través de líneas de transmisión. Este tipo de red sirve para optimizar la distribución y gestión de la energía a nivel local o regional, asegurando que se satisfagan eficientemente las demandas de electricidad del área.

Red Nacional

La red nacional se forma al interconectar múltiples redes regionales. Proporciona una red de distribución de energía unificada y extensa a lo largo de toda una nación, permitiendo la transferencia sin problemas de electricidad entre diferentes regiones. Este sistema interconectado ayuda a equilibrar el suministro y la demanda de energía en todo el país, mejorando la estabilidad y confiabilidad general de la red.

Razones para la Interconexión de la Red

La interconexión de redes eléctricas ofrece varias ventajas significativas. Permite la utilización óptima de los recursos de energía, asegurando que la energía se distribuya de manera eficiente en diferentes áreas. Esta interconexión también mejora la seguridad del suministro de energía, ya que las fallas en una parte de la red pueden compensarse con la energía de otras regiones interconectadas.

Además, la interconexión de la red contribuye a la eficiencia económica y confiabilidad del sistema de energía en su conjunto. Al vincular las centrales generadoras, se hace posible reducir la capacidad de generación de reserva requerida en cada área individual. Este enfoque de recursos compartidos no solo ahorra costos asociados con el mantenimiento de una potencia de respaldo excesiva, sino que también mejora la resiliencia y el rendimiento general de la red eléctrica.

Cuando hay un aumento repentino de la carga o una pérdida de generación de energía en una zona específica de la red eléctrica, esa zona puede extraer energía de las áreas interconectadas adyacentes. Sin embargo, para garantizar interconexiones confiables, es esencial cierta cantidad de capacidad de generación, conocida como la reserva giratoria. La reserva giratoria consta de generadores que operan a velocidad normal y están listos para suministrar energía inmediatamente cuando sea necesario.

Tipos de Interconexiones

Las interconexiones entre redes eléctricas se pueden clasificar principalmente en dos tipos: el enlace CAHT (Corriente Alterna de Alta Tensión) y el enlace CCHT (Corriente Continua de Alta Tensión).

Interconexión CAHT (Corriente Alterna de Alta Tensión)

En un enlace CAHT, dos sistemas de corriente alterna (CA) se conectan a través de una línea de transmisión de CA. Para una interconexión exitosa de sistemas de CA, es crucial mantener una frecuencia controlada de cerca en ambos sistemas. En un sistema de 50 Hz, por ejemplo, el rango de frecuencia aceptable generalmente se encuentra entre 48,5 Hz y 51,5 Hz. Este tipo de interconexión se conoce como interconexión sincrónica o nexo sincrónico, ya que crea una conexión rígida entre los dos sistemas de CA.

A pesar de su uso generalizado, la interconexión de CA tiene varias limitaciones, y la interconexión de sistemas de CA a menudo enfrenta los siguientes desafíos:

• Propagación de Perturbaciones de Frecuencia: Dado que la interconexión de dos redes de CA es sincrónica, cualquier fluctuación de frecuencia en un sistema se transmite rápidamente al otro. Esto puede llevar a inestabilidad en la red interconectada.

• Impacto de Oscilaciones de Potencia: Las oscilaciones de potencia en un sistema de CA pueden afectar significativamente al otro. Las oscilaciones de potencia a gran escala pueden desencadenar el disparo frecuente de dispositivos de protección, lo que potencialmente puede causar fallos importantes en el sistema. En casos graves, estos fallos pueden llevar al colapso completo de la red de CA interconectada.

• Aumento de los Niveles de Fallo: Conectar un sistema de CA existente a otro a través de una línea de enlace de CA puede aumentar el nivel de fallo. Esto ocurre porque la línea paralela adicional reduce la reactancia equivalente del sistema interconectado. Sin embargo, si ambos sistemas de CA están conectados a la misma línea de fallo, el nivel de fallo de cada sistema individual permanece inalterado.

Interconexión CCHT (Corriente Continua de Alta Tensión)

Una interconexión de CC, o enlace de CC, ofrece un acoplamiento más flexible entre los dos sistemas de CA que se conectan. A diferencia de las interconexiones de CAHT, los enlaces de CC son no sincrónicos (asincrónicos). El enfoque de interconexión CCHT viene con varias ventajas notables:

• Independencia de Frecuencia: La naturaleza asincrónica del sistema de interconexión de CC permite la conexión de redes de CA que operan a la misma o diferente frecuencia. Esta característica única permite la integración sin problemas de diversos sistemas de CA, mientras permite que cada sistema mantenga sus propios estándares de frecuencia y opere de manera independiente.

• Control Preciso del Flujo de Potencia: Los enlaces CCHT pueden controlar rápidamente y de manera confiable la magnitud y dirección del flujo de potencia ajustando el ángulo de disparo de los convertidores. Este mecanismo de control preciso mejora significativamente el límite de estabilidad transitoria del sistema interconectado, asegurando una transmisión de energía más confiable.

• Amortiguación de Oscilaciones de Potencia: Mediante la modulación del flujo de potencia a través del enlace de CC, las interconexiones CCHT pueden amortiguar rápidamente las oscilaciones de potencia en las redes de CA interconectadas. Esto mejora efectivamente la estabilidad general de la red eléctrica, reduciendo el riesgo de fallos en cascada y mejorando la resiliencia del sistema.

En la actualidad, las redes eléctricas tradicionales están siendo reemplazadas cada vez más por redes inteligentes. Utilizando contadores inteligentes y electrodomésticos inteligentes, las redes inteligentes ofrecen una mayor eficiencia operativa, una mejor gestión de la demanda y un rendimiento general mejorado en comparación con sus contrapartes convencionales.