Sistema Eléctrico de Potencia: ¿Qué es? (Conceptos Básicos del Sistema de Potencia)

¿Qué es un Sistema de Energía Eléctrica?

Un sistema de energía eléctrica se define como una red de componentes eléctricos utilizados para suministrar, transferir y consumir energía eléctrica. El suministro se realiza a través de algún tipo de generación (por ejemplo, una central eléctrica), la transferencia se realiza a través de una transmisión (mediante una línea de transmisión) y un sistema de distribución, y el consumo puede ser a través de aplicaciones residenciales como alimentar las luces o el aire acondicionado en tu hogar, o a través de aplicaciones industriales como la operación de grandes motores.

Un ejemplo de un sistema de energía es la red eléctrica que proporciona energía a hogares e industrias en un área extensa. La red eléctrica se puede dividir ampliamente en los generadores que suministran la energía, el sistema de transmisión que lleva la energía desde los centros de generación hasta los centros de carga, y el sistema de distribución que alimenta la energía a los hogares e industrias cercanas.

Sistemas de energía más pequeños también se encuentran en la industria, hospitales, edificios comerciales y hogares. La mayoría de estos sistemas dependen de la corriente alterna trifásica, el estándar para la transmisión y distribución de energía a gran escala en todo el mundo moderno.

Sistemas de energía especializados que no siempre dependen de la corriente alterna trifásica se encuentran en aeronaves, sistemas ferroviarios eléctricos, cruceros, submarinos y automóviles.

Las plantas de generación producen energía eléctrica a un nivel de voltaje bajo. Mantenemos el voltaje de generación en un nivel bajo porque tiene algunas ventajas específicas. La generación a bajo voltaje crea menos tensiones en el armadura del alternador. Por lo tanto, con la generación a bajo voltaje, podemos construir un alternador más pequeño con aislamiento más delgado y ligero.

Desde un punto de vista de ingeniería y diseño, los alternadores más pequeños son más prácticos. No podemos transmitir esta energía de bajo voltaje a los centros de carga.

La transmisión a bajo voltaje causa más pérdidas de cobre, regulación de voltaje pobre y mayores costos de instalación del sistema de transmisión. Para evitar estas tres dificultades, tenemos que elevar el voltaje a un nivel específico alto.

No podemos aumentar el voltaje del sistema más allá de cierto nivel porque, más allá de un límite de voltaje, el costo del aislamiento aumenta enormemente y, para mantener una separación adecuada al suelo, los gastos de las estructuras de soporte de la línea también aumentan bruscamente.

El voltaje de transmisión depende de la cantidad de energía a transmitir. La carga de impedancia de sobretensión es otro parámetro que determina el nivel de voltaje del sistema para transmitir una cantidad de energía.

Para elevar el voltaje del sistema, usamos transformadores elevadores y sus protecciones y arreglos operativos asociados en la estación de generación. A esto lo llamamos subestación de generación. Al final de la línea de transmisión, tenemos que reducir el voltaje de transmisión a un nivel más bajo para la transmisión secundaria y/o propósitos de distribución.

Aquí usamos transformadores reductores y sus protecciones y arreglos operativos asociados. Esto es una subestación de transmisión. Después de la transmisión primaria, la energía eléctrica pasa a través de la transmisión secundaria o la distribución primaria. Después de la transmisión secundaria o la distribución primaria, volvemos a reducir el voltaje a un nivel bajo deseado para distribuirlo en las instalaciones del consumidor.

Esta fue la estructura básica de un sistema de energía eléctrica. Aunque, no hemos mencionado los detalles de cada pieza de equipo utilizada en un sistema de energía eléctrica. Además de los tres componentes principales, alternador, transformador y línea de transmisión, hay una serie de equipos asociados.

Algunos de estos equipos son interruptor de circuito, arrestador de rayos, separador, transformador de corriente, transformador de voltaje, transformador de voltaje de condensador, trampa de ondas, banco de condensadores, sistema de relevos, arreglos de control, el sistema de tierra de la línea y equipamiento de subestación, etc.

¿Por qué Necesitamos un Sistema de Energía Eléctrica?

Desde un punto de vista económico, siempre construimos una estación de generación donde los recursos están fácilmente disponibles. Los consumidores consumen energía eléctrica, pero pueden estar en ubicaciones donde los recursos para producir electricidad no están disponibles.

No solo eso, a veces hay muchas otras restricciones debido a las cuales no podemos construir una estación de generación cerca de las localidades densas de consumidores o centros de carga.

Por lo tanto, en su lugar, usamos una fuente de generación externa y luego transmitimos esta energía generada a los centros de carga a través de una línea de transmisión larga y un sistema de distribución.

Llamamos al arreglo completo desde las plantas de generación hasta los extremos de los consumidores para entregar electricidad de manera eficiente y confiable como el sistema de energía eléctrica.

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