Clasificación dos sistemas de redes de distribución de enerxía eléctrica

O sistema típico de rede eléctrica divide-se en tres compoñentes principais: xeración, transmisión e distribución. A enerxía eléctrica prodúcese nas centrais eléctricas, que adoitan estar situadas lonxe dos centros de carga. Como resultado, as liñas de transmisión úsanse para entregar a enerxía a grandes distancias.

Para minimizar as perdas de transmisión, usa-se alta tensión nas liñas de transmisión, e a tensión redúcese no centro de carga. O sistema de distribución entón entrega esta enerxía aos usuarios finais.

Tipos de Sistemas de Distribución de Enerxía Eléctrica

O sistema de distribución pode clasificarse segundo varios criterios:

• Natureza do Suministro:

• Sistema de Distribución AC: A maioría dos consumidores requiren corrente alternativa (AC), o que a convérte na norma para xeración, transmisión e distribución. A tensión AC pode axustarse facilmente usando transformadores, permitindo operacións eficientes de subida e baixada de tensión.

• Sistema de Distribución DC: Menos común pero usado en aplicacións específicas.

• Tipo de Conexión:

• Sistema Radial

• Sistema Anular

• Sistema Interconectado

• Tipo de Construción:

• Sistema Aéreo

• Sistema Subterraneo

Clasificación por Natureza do Suministro

A enerxía eléctrica existe en dúas formas: AC e DC. O sistema de distribución alíneas con estes tipos. O sistema de distribución AC divide-se ademais polo nivel de tensión:

• Sistema de Distribución Primario: Funciona a tensións máis altas (por exemplo, 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV) usando unha configuración de tres fases e tres cables. Supre a grandes consumidores como industrias ou complexos comerciais, con transformadores de baixada preto das instalacións reducindo a tensión a niveis utilizable.

• Sistema de Distribución Secundario: Entrega a enerxía a tensións máis baixas, amigables para os consumidores.

A disposición típica do sistema de distribución primario ilustrase a continuación, mostrando o seu papel na entrega de alta tensión antes da conversión final de tensión.

O sistema de distribución secundario entrega a enerxía ao nivel de tensión de utilización. Comeza onde acaba o sistema de distribución primario, xeralmente nun transformador que baixa 11 kV a 415 V para a distribución directa a pequenos consumidores.

A maioría dos transformadores nesta etapa presentan un devandado primario conectado en delta e un secundario conectado en estrela, proporcionando un terminal neutro terra. Esta configuración permite ao sistema de distribución secundario usar unha configuración de tres fases e catro cables.

• Suministro Monofásico: Derívase conectando calquera fase ao terminal neutro, producindo 230 V ou 120 V (segundo as normas nacionais). Isto é comúnmente usado en casas residenciais e pequenas tendas.

• Suministro Trifásico: Utilizado por pequenas industrias, moidurías e similares, que se conectan aos terminais de fase R, Y, B e neutro (N) para obter suministro trifásico.

A disposición dunha rede de distribución secundaria ilustrase a continuación, demostrando como se adapta a tensión para as aplicacións do usuario final.

Sistema de Distribución DC

Aínda que a maioría das cargas do sistema eléctrico son baseadas en AC, certas aplicacións requiren corrente continua (DC), necesitando así o uso dun sistema de distribución DC. Neses casos, a enerxía AC xerada convértese en DC mediante rectificadores ou convertidores rotativos. As aplicacións clave para a enerxía DC inclúen sistemas de tracción, motores DC, carga de baterías e electrochapado.

O sistema de distribución DC clasifícase segundo a súa configuración de cableado:

Sistema de Distribución DC de Dous Cables

Este sistema utiliza dous cables: un co potencial positivo (cable activo) e outro co potencial negativo ou cero. As cargas (como lámpanas ou motores) conectanse en paralelo entre os dous cables, adecuado para dispositivos con configuracións de dous terminais. Un esquema desta configuración móstrase a continuación.

Sistema de Distribución DC de Tres Cables

Sistema de Distribución DC de Tres Cables

Este sistema emprega tres cables: dous activos e un neutro, ofrecendo a vantaxe principal de proporcionar dous niveis de tensión. Supóñase que os cables activos están a +V e -V, co neutro a potencial cero. Conectar unha carga entre un cable activo e o neutro produce V volts, mentres que conectar entre ambos os cables activos proporciona 2V volts.

Esta configuración permite que as cargas de alta tensión se conecten entre os cables activos e as de baixa tensión entre un cable activo e o neutro. O diagrama de conexión para un sistema de distribución DC de tres cables ilustrase a continuación.

Clasificación do Sistema de Distribución por Método de Conexión

O sistema de distribución clasifícase en tres tipos segundo o método de conexión:

• Sistema Radial

• Sistema Anular Principal

• Sistema de Distribución Interconectado

Sistema Radial

No sistema radial, alimentadores separados entregan a enerxía desde unha subestación a cada área, coa enerxía fluindo unidireccionalmente do alimentador ao distribuidor. Este deseño é simple e fácil de implementar, requirindo un menor investimento inicial comparado con outros sistemas.

No entanto, a súa fiabilidade está significativamente limitada: un fallo nun alimentador pode interromper todo o sistema que serve. A regulación de tensión tamén sufre para os consumidores lejos do alimentador, xa que as fluctuacións de carga causan variacións de tensión máis pronunciadas. Por estas razóns, os sistemas radiais usanse xeralmente só para a distribución a curtas distancias a cargas situadas preto do alimentador. Un diagrama de liña única do sistema radial móstrase a continuación.

Sistema Anular Principal

No sistema anular principal, os transformadores de distribución conectanse nunha configuración de bucle pechado, abastecidos por unha subestación desde un extremo. Este deseño asegura que cada transformador teña dúas rutas distintas á subestación, aumentando a redundancia e a fiabilidade. Un diagrama de liña única do sistema anular principal ilustrase a continuación.

Esta configuración pode compararse a dous alimentadores en paralelo. Por exemplo, se ocorre un fallo entre os puntos B e C, o segmento entre B e C isolarase do sistema, e a subestación podería suministrar a enerxía por dúas rutas alternativas.

Este deseño mellora a fiabilidade do sistema, reduce as fluctuacións de tensión no extremo do consumidor e asegura que cada segmento do bucle transporta unha corrente menor, requirindo así menos material conductor comparado co sistema radial.

Sistema de Distribución Interconectado

O sistema de distribución interconectado caracterízase por un bucle abastecido por múltiples subestacións en diferentes puntos, gañando así o nome de "sistema de distribución en grella". Un diagrama de liña única deste sistema ilustrase a continuación.

Como se mostra no diagrama anterior, o bucle ABCDEFGHA abastece por dúas subestacións nos puntos A e E. Esta configuración mellora significativamente a fiabilidade do sistema comparado cos sistemas anular e radial.

Aínda que o sistema interconectado destaca pola superioridade na calidade e eficiencia da enerxía, incluso reducindo a capacidade de reserva de potencia, o seu deseño é complexo e require un maior investimento inicial debido á necesidade de múltiples subestacións.

Clasificación dos Sistemas de Distribución por Tipo de Construción
Sistema de Distribución Subterraneo

Como o nome indica, este sistema coloca os conductores baixo as ruas ou aceras. Aínda que é máis seguro que os sistemas aéreos, incurre en custos iniciais altos debido ás excavacións, conductos, pozos de inspección e cabos especializados. Os cabos subterraneos son menos propensos a fallos e ofrecen beneficios estéticos (invisibilidade), pero a detección e reparación de fallos son difíciles. A súa vida útil supera os 50 anos.

Sistema de Distribución Aéreo

Os conductores montanse en postes de madeira, hormigón ou acero neste dispoñible convencional. Aínda que son máis susceptibles a fallos e riscos de seguridade que os sistemas subterraneos, teñen custos iniciais menores e maior flexibilidade para a expansión da carga. O aire actúa como medio de aislamento, eliminando a necesidade de cabos especiais e permitindo unha capacidade de transporte de corrente máis alta. A instalación, localización de fallos e reparación son simples, mantendo os custos de manutención baixos, aínda que pode interferir con os sistemas de comunicación. A súa vida útil supera os 25 anos.