Ee353_2019i_s01.pdf

curso

ANALISIS DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA I EE-353M 2019-I

Ing. Moisés Ventosilla Zevallos

EVALUACIÓN •

SISTEMA DE CALIFICACION ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

•

EVALUACIONES ◼ ◼

2

Sistema G Examen parcial (EP) Examen final (EF) Promedio de practicas (PP) NOTA = (EP+EF+PP)/3 Examen Parcial (01-20) Examen Final (01-20)

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Peso Peso Peso

1 1 1

Contenido •

PRIMERA PARTE ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

•

(S1) (S2) (S3,4) (S5,6) (S8)

SEGUNDA PARTE ◼ ◼ ◼

◼ ◼ ◼

3

I INTRODUCCION Y CONCEPTOS II COMPONENTES DE SISTEMAS ELECTRICOS III VALORES POR UNIDAD VI ANALISIS DE FLUJO DE CARGA Examen parcial V COMPONENTES SIMETRICAS VI ANALISIS DE FALLAS VII PARAMETROS DE LINEAS DE TRANSMISION VIIIOPERACION DE LINEAS DE TRANSMISION Examen final Examen sustitutorio

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

(S9) (S10,11) (S12,13,14) (S15) (S16) (S17)

Plan de trabajo

4

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

D3

6

Exámen Parcial

S6 24

MAY S7 S8 1 8

Feriado

PLAN DE TRABAJO CICLO 2019 I (primera parte) MES MAR ABR SEMANA S1 S2 S3 S4 S5 DIA 20 27 3 10 17 EVALUACION DEL APRENDIZAJE Controles (C)-Domiciliarios (D) C1 C2/D1 D2 Monografías M PROGRAMA DEL CURSO Introducción y conceptos 1 Componentes de SEP 2 Valores por unidad 3 4 Flujo de carga 5

Filosofía constructivista

5

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES Semana 1 – Clase 1

GENERACIÓN

TRASMISIÓN

CLIENTES LIBRES DISTRIBUCIÓN

CLIENTES LIBRES

USUARIOS REGULADOS

CLIENTES LIBRES

Temario • • • • • • • • • •

La Ingeniería eléctrica Sistemas eléctricos de potencia Unidades de negocios o etapas Breve historia del desarrollo de la electricidad Fuentes de energía Centrales eléctricas Producción de la energía y la demanda de potencia en el Perú Situación actual y expansión de los sistemas eléctricos en el Perú Organización del sector eléctrico nacional Representación de los sistemas eléctricos

Las figuras, esquemas, notas y otros mensajes han sido tomados de varias fuentes con la única finalidad de hacer comprensivo el curso, por lo que solicito su comprensión si no menciono la fuente y/o autor.

7

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

La ingeniería eléctrica

Ingeniería eléctrica • • • •

9

Misión Importancia Valores éticos y morales Área ocupacional

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Misión •

Permanente evolución ◼ ◼

• •

Valores Conocimientos

Permanente innovación Cuidado medio ambiente ◼

Velar por el bienestar de los personas más vulnerables  

◼

10

Niños Ancianos

Cuidar el medio ambiente

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Importancia de la electricidad • • • • •

11

Sin electricidad no hay desarrollo El uso de la electricidad facilita la vida El crecimiento anual del consumo de energía y la demanda de potencia es utilizado como indicador económico. Es insumo primario para la industria de la producción Después del agua, su uso es imprescindible en la sociedad

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Valores éticos y morales •

El Ingeniero electricista debe ser: ◼

Competente en su labor 

◼

Leal 

◼



Honrar compromisos

Justo y equitativo 

12

Honrar la dignidad de todas las personas, ser decente y cortés. Practicar la libertad hasta donde empiezan de los otros.

Responsable 

◼

Defender sus ideas, autocrítico

Respeto 

◼

Franqueza y sinceridad

Confiable 

◼

Mantener la confianza con actos.

Honesto 

◼

Permanente aprendizaje y de por vida

Impartir justicia

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Área ocupacional - Especialidades Proyectos

Supervisión

Operación

Montaje

Mantenimiento 13

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Consultoría

Área ocupacional – Especialidades en redes eléctricas Proyectos

Supervisión

Operación

Montaje

Mantenimiento 14

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Consultoría

Área ocupacional - Consultorías Planeamiento G,T y D

Protección y Control

Pruebas BT

Control y automatización 15

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Análisis y estudios Comunicaciones

Pruebas AT

Supervisión-Inspección

Área ocupacional – Protección y control

16

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Área ocupacional – Protección y control

Interruptores

Fase “a”

Fase “b”

Fase “c”

Interruptores 500:√3kV

500:√3kV

500:√3kV

2,000A

500:√3kV

2,000A

2,000A

2,000A

2,000A

2,000A

500:√3kV

500:√3kV

Fase “a”

Fase “b” Fase “c”

Fibra óptica

Barra 500kV

17

relé

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Barra 500kV relé

Área ocupacional – Planeamiento sistema de distribución • • •

Crecimiento del consumo de energía, Mwh Crecimiento de la demanda de potencia, Mw Crecimiento de la red de distribución ◼ ◼

• • • • •

Precios de la electricidad Cambios tecnológicos Clima Predicción de la demanda de energía y potencia a corto, mediano y largo plazo Actos de Dios ◼ ◼

•

Terremotos Inundaciones

Población ◼ ◼

18

Crecimiento poblacional Histórico y proyección de ingreso per cápita

Rural Urbana

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Sistemas eléctricos de potencia

Sistemas eléctricos de potencia • •

20

Concepto de sistemas eléctricos de potencia Red eléctrica, energía y desarrollo

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Concepto de sistemas eléctricos de potencia •

21

Conjunto de componentes electromecánicos que permiten llevar la energía eléctrica desde los centros de generación hasta los lugares de consumo de manera continua y cuando sea requerida.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Red eléctrica, energía y desarrollo •

•

•

22

La expansión del consumo de energía eléctrica, la producción de la electricidad a gran escala y el aumento de la capacidad de transmisión de las líneas a tensiones elevadas han dado lugar a la consolidación de sistemas eléctricos regionales, nacionales y multinacionales. La electricidad es considerado un servicio publico en la mayoría de los países, propiciando la intervención del estado para garantizar una calidad y precios razonables. Sin energía no hay desarrollo sostenible

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Red eléctrica

500kV

500kV

20kV

S Generación

60kV 10kV

Transmisión

220kV

10kV

S

220kV

Subtransmisión

60kV 22.9kV

10kV

60kV

S LIMA

60kV 10kV

23

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

24

10kV

60kV

DISTRIBUCIÓN SECUNDARIA

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

10kV

0.22kV

DISTRIBUCIÓN PRIMARIA

0.22kV

20kV 0.22kV

DISTRIBUCIÓN SECUNDARIA

0.22kV

DISTRIBUCIÓN PRIMARIA

10kV

60kV

20kV

20kV

Red eléctrica

Unidades de negocios o etapas • • •

25

Unidad de negocio o etapa de Generación Unidad de negocio o etapa de Transmisión Unidad de negocio o etapa de Distribución

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de generación (1) •

Centrales de generación ◼

◼

◼

•

Producción de energía eléctrica utilizando fuentes de energías primarias como son la energía potencial del agua almacenada, gas natural, petróleo, viento, el sol y otras fuentes. Las centrales eléctricas son térmicas, hidráulicas, eólicas, geotérmicas, nucleares, etc. La generación de la energía en barras se realiza en general entre 2 a 36kV.

Subestaciones ◼

◼ ◼

◼

Elevan las tensiones de la barra de generación a niveles de tensiones de transmisión. Normalmente se ubica a la salida de la central Permiten erogar la potencia activa generada directamente al sistema eléctrico. Su característica principal es la confiabilidad, seguridad y flexibilidad. Ejemplos:  

26

La subestación de la C.H. Mantaro La subestación de la C.H. Matucana

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de generación (2)

27

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de generación (3)

28

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (1) •

Líneas de transmisión de potencia ◼

◼ ◼

29

Transportan la energía desde las centrales de generación hasta las subestaciones mediante líneas de transmisión. Transportan bloques de energía entre las subestaciones. Los niveles de tensión de las líneas de transmisión son variadas pudiendo alcanzar a más de 1,000kV en AC o DC.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (2) •

Subestaciones de transmisión ◼

◼

◼

◼ ◼ ◼ ◼

◼ ◼

30

Se realizan cambios en los niveles de voltaje y/o direccionan el flujo de energía por diversas rutas Garantizan la seguridad del sistema eléctrico por medio de dispositivos de maniobra, control y protección. Conformado por las bahías de conexión de líneas, transformadores, banco de capacitores y reactores. Casetas y edificio de control Vías de circulación y estacionamiento El área de la subestación se debe “urbanizar” en forma óptima En el diseño de una subestación se debe considerar facilidades de mantenimiento y pruebas. Preparado para ampliaciones. Ordenamiento óptimo

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (3) •

Clasificación de las subestaciones de transmisión ◼

Función  

◼

Tecnología 

  ◼



31

Convencionales o aisladas al aire (AIS – Air Insulated Substation) Encapsuladas o aisladas al SF6 (GIS – Gas Insulated Switchgear) Híbridas

Montaje 

◼

Subestaciones de transformación. Subestaciones de maniobra.

Interior Exterior

Móviles

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (4) •

Subestaciones de transformación ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

Permite efectuar cambios en los niveles de tensión de transmisión Instalación de los equipos inductivos Instalación de equipos de compensación reactiva Instalación de equipos FACT Ejemplo:   

32

Subestación Santa Rosa 220/62.50kV Subestación Chavarría 220/62.50kV Subestación Socabaya 220kV

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (5) Subestación de transformación

33

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (6) •

Subestaciones de maniobra ◼

◼

Conectan varios circuitos de líneas y transformadores para orientar o distribuir el flujo de potencia a diferentes áreas del sistema eléctrico. Ejemplo: 

34

Subestación Cotaruse

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (7) Subestación de maniobra – SE Cotaruse

35

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (8) Subestación de maniobra – SE Cotaruse Barra Transformador de tensión

Seccionador de barra

Interruptor

Seccionador de barra

Interruptor

Transformador de tensión

Pararrayo

36

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Seccionador de tierra

Transformador de tensión

Pararrayo

Protección

Seccionador de línea

Medida

Seccionador de tierra

Protección

Seccionador de línea

Transformador de corriente

Medida

Transformador de corriente

Unidad de negocio o etapa de transmisión (9) •

Subestaciones convencionales o aisladas al aire (AIS) ◼

Instalados a la intemperie   

Equipos de maniobra: Interruptores y seccionadores Equipos de medición de tensión (TT) y corriente (TC). Equipos FACTS o o o o

  ◼

Pararrayos Equipos de onda portadora

Instalados en casetas y sala control    

  

37

SVC Reactores Capacitores Otros tipos

Tableros de protección y medición Tableros de comunicaciones Tableros de alimentación DC y AC. Tableros de AC/DC y banco de baterías Redes LAN Servidores Equipos de comunicación

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (10) •

38

Subestaciones convencionales o aisladas al aire (AIS)

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (11) •

Subestaciones encapsuladas o aisladas con SF6 - GIS ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

39

Modular y versátil Los equipos se alojan en cámaras de gas Utilizan el aluminio por lo que los anclajes son livianos La unión de los módulos es mediante bridas. Los Filtros estáticos reducen el ingreso de la humedad. El gas SF6 está encerrado herméticamente y no se consume. Así, si el uso es correcto, no hay peligro ambiental.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (12) •

40

Subestaciones encapsuladas o aisladas con SF6 - GIS

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (13) •

Subestaciones encapsuladas o aisladas con SF6 - GIS

SIEMENS

41

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de transmisión (14) •

42

Subestaciones GIS vs AIS

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de distribución (1) •

43

Sistema de distribución de media, baja, utilización y alumbrado público

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Unidad de negocio o etapa de distribución (2) •

Canalizan la energía eléctrica desde las subestaciones de 138/22.9/10kV o 60/22.9/10kV hasta los consumidores finales mediante ◼ ◼ ◼ ◼

44

Subsistema de distribución primaria o media tensión Subsistema de distribución secundaria o baja tensión Sistema de utilización Alumbrado público

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Breve historia de la electricidad

500,000a.c.

S XIII y XIVa.c.

1,859

1,880

Breve evolución histórica de la electricidad en el mundo • • • • •

46

• • • • • • • • •

600AC: Tales de Mileto descubre que frotando el ámbar atrae objetos livianos 1800: Alessandro Volta descubre la pila eléctrica 1819: Hans Oersted que la electricidad produce magnetismo 1821: Michael Faraday descubre el principio del dínamo 1827: André Ampére relaciona la fuerza magnética con corriente eléctrica 1831: Michael Faraday descubre la inducción electromagnética 1880: Thomas Alva Edison descubrió la lámpara incandescente 1882: Thomas Alva Edison presenta el primer generador en DC 1883-84: Invención del transformador de potencia en Francia 1884: Se realizó el primer transporte en VAC Monofásica a 18kV 1891: Se transmite por primera vez corriente trifásica en Alemania 1906: Se crea la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) 1910: Se alcanzan los 150kV 1922: Puesta en servicio de la primera línea a 245kV

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Breve evolución histórica de la electricidad en el Perú (1) •

•

• • • • 47

En 1886, con una planta de vapor de 500HP, en el Parque Neptuno (Hoy Paseo de la República) se inauguró el alumbrado público eléctrico de la Plaza de Armas, jirones Unión y Carabaya, el Puente, la bajada del puente y la Plaza de la Recoleta. En 1895 se instaló la Empresa Transmisora de Fuerza Eléctrica (ETFE) en Santa Rosa de la Pampa. Posteriormente, la Sociedad Industrial Santa Catalina absorbió los capitales de ETFE y la compañía asumió el nombre de Empresa Eléctrica Santa Rosa (EESR) En 1992, se instaló la Planta Térmica en Limatambo para suministrar energía al ferrocarril de Chorrillos. En 1903 se inauguró la C.H. Chosica, con 4000HP utilizando el salto de agua del sistema Rímac-Santa Eulalia. El año 1906 se fusionan las empresas eléctricas dispersas formando las Empresas Eléctricas Asociadas. En diciembre 1907 se inauguró la C.H. Yanacoto.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Breve evolución histórica de la electricidad en el Perú (1) • •

• • •

•

•

48

En 1927, la C.T. Santa Rosa fue ampliada con dos turbo grupos a vapor, cada uno de 5000 kW. En 1933, Pablo Boner formuló en tres etapas el aprovechamiento del potencial hídrico de la cuenca Rímac - Santa Eulalia con centrales escalonadas. En1938 se inauguró la C.H. Callahuanca con una potencia total de 36.75MW. En 1951 se inauguró la C.H. Moyopampa con 21MW y el siguiente año se amplió a 42MW. En 1955 en la C.H. Callahuanca se puso en servicio un grupo adicional de 31MW y en la C.H. Moyopampa grupo adicional de de 21MW. En 1957 se dio inicio a los trabajos de la C.H. Huinco, y la perforación del túnel transandino. En abril de 1965 se inauguró la C.H. Huinco.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Breve evolución histórica de la electricidad en el Perú (1) • •

•

•

En 1960 se inauguró la Central de Huampaní con 31MW. En este año salieron del servicio las centrales de Yanacoto y Chosica. En 1972, el gobierno militar del General Juan Velazco Alvarado, por el Decreto Ley 19521 se estatizó las Empresas Eléctricas Asociadas, dando origen a ELECTROLIMA S.A. Por los años 90, el sector eléctrico peruano se encontraba prácticamente colapsado, en razón de los severos conflictos internos, la descapitalización de las empresas del estado, tarifas subsidiadas, restricciones de suministro, falta de inversiones y otras componentes negativos El Decreto Ley Nº 25844 Ley de Concesiones Eléctricas (LCE) del 19.11.1992, fragmento el esquema eléctrico en unidades de negocios de generación, transmisión y distribución con la finalidad que todos los usuarios sin excepción tengan un servicio eficiente, de calidad adecuada, continuo y lo mas barato posible.

Bajar y leer la Ley de Concesiones eléctricas del MEN 49

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Breve evolución histórica de la electricidad en el Perú (1) •

•

•

50

La LCE se crea el Comité de Operación Económica del Sistema (COES), con la finalidad de operar de manera eficiente el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) e inicia sus actividades en 1993. Por Ley Nº 26734 del 31.12.1996 se crea el Organismo Supervisor de Inversión en Energía (OSINERG) y mediante Ley Nº 28964 del 24.01.2006 se transforma en el Organismo Supervisor de Inversión en Energía y Minería (OSINERGMIN) con funciones de supervisión, fiscalización y sancionadora por actividades en los sectores de electricidad, hidrocarburos y minería. En 1994, Electrolima se divide en tres nuevas empresas con el objetivo de su posterior privatización. De esta forma aparecen Luz del Sur, Edelnor y Edegel S.A., las dos primeras distribuidoras y la tercera generadora de electricidad para nuestra ciudad capital.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Breve evolución histórica de la electricidad en el Perú (1)

51

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Fuentes de energía

Fuentes de energía •

Renovables ◼

◼

Se obtienen de la naturaleza y regeneran de forma natural o artificial. Son ilimitados Energía hidráulica 

◼

Energía solar   

◼

Energía proveniente de los desechos orgánicos de origen animal y vegetal, se incluye además los aguas residuales.

Energía del mar  

53

Energía que se produce por la velocidad del viento

Energía de la biomasa 

◼

El sol es la fuente de todas las energía. La energía fotovoltaica aprovecha la luz del sol y la Energía térmica el calor del sol.

Energía eólica 

◼

Energía producida por la caída de las aguas almacenadas en reservorios naturales o artificiales

Energía Geotérmica Energía del Hidrógeno

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Fuentes de energía •

Renovables ◼

◼

Se obtienen de la naturaleza y regeneran de forma natural o artificial. Son ilimitados Energía hidráulica 

◼

Energía solar   

◼

El sol es la fuente de todas las energías. La energía fotovoltaica aprovecha la luz del sol y la Energía térmica el calor del sol.

Energía eólica 

54

Energía producida por la caída de las aguas almacenadas en reservorios naturales o artificiales

Energía que se produce por la velocidad del viento

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Fuentes de energía •

Renovables ◼

Energía de la biomasa 

◼

Energía del mar    

◼

Energía de las corrientes marinas Energía de las olas Energía de las mareas Energía de maremotérmica

Energía Geotérmica 

55

Energía proveniente de los desechos orgánicos de origen animal y vegetal, se incluye además los aguas residuales.

Energía del calor del subsuelo

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Fuentes de energía •

No renovables ◼

◼ ◼

56

Se obtienen de la naturaleza y son limitados. Una vez consumidos no hay forma de regenerarlos Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) Uranio utilizado en la fisión nuclear

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales de generación

Centrales de generación •

Convencionales ◼ ◼

•

No convencionales ◼ ◼ ◼

58

Centrales hidráulicas Centrales termoeléctricas Centrales solares Centrales eólicos Centrales geotérmicas

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidroeléctricas • • •

• •

59

Intercambio de energía potencial del agua, en cinética y luego en el eléctrica por intermedio de los generadores Las turbinas más comunes son la pelton, francis o kaplan La elección adecuada de la turbina depende del desnivel del agua y el caudal mínimo sostenible. Normalmente se instalan lejos de los centros de carga Las minicentrales hidroeléctricas apoyan el desarrollo de puebles aislados

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidroeléctricas •

Ventajas ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

•

Desventajas ◼ ◼

◼ ◼ ◼ ◼

60

Bajos costos de operación y mantenimiento. Energía limpia (¿Es limpia realmente?). Las construcciones tienen larga vida. Las turbinas hidráulicas son muy sencillas. No contamina. Emplea un recurso renovable. Alto costo de instalación a la que hay que agregar la S.E. y LT. La disponibilidad de energía supeditada a los embalses y es estacional. Su construcción dura varios años. Gran impacto ambiental. Peligro latente por ruptura de presas. Aumenta la humedad relativa en la vecindad de las represas.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidroeléctricas – ciclo hidrológico •

61

Es el aprovechamiento de la energía solar, el calor del sol genera el CICLO HIDROLOGICO

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidráulicas – cuenca Santa Eulalia

62

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidráulicas – Reservorios Santa Eulalia

63

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidráulicas – C.H. Mantaro

64

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidráulicas – C.H. Tres gargantas China • • • • • • • •

65

La más grande central hidroeléctrico del mundo Sobre el Río Yangtsé Superficie del embalse 600 km2 Nivel normal: 175 m. Volumen: 39,3 billones m3. Capacidad instalada: 22.500 MW (32x700 MW + 2x50 MW) Costo: 50,000 millones de $US Desplazamiento: + 1Millón de personas

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales hidráulicas – Componentes • • • • • • • • • •

66

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

1- Embalse 2- Presa 3- Galería de conducción 4- Chimenea de equilibrio 5- Tubería reforzada 6- Central 7- Turbinas y generadores 8- Desagües 9- Líneas de transporte de energía eléctrica 10- Embalse inferior o río

Minicentral hidroeléctrico

67

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Ingreso del agua

68

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Separador de arena

69

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Separador de arena

70

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Conducción

71

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Generadores

72

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Tableros

73

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Tablero de medición

74

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – Transformador de potencia

75

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Minicentral hidroeléctrico – LT 10kV - Esquema

76

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales termoeléctricas • • •

77

Intercambio de energía calorífica en mecánica y luego en eléctrica. Las centrales son de turbinas de vapor, de gas o ciclo combinado La fuente de energía son los productos fósiles como es el carbón, petróleo o gas natural

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales termoeléctricas •

VENTAJAS ◼ ◼ ◼

•

DESVENTAJAS ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

◼

78

Facilidad de instalación Tecnología muy desarrollada Son baratas de construir especialmente el de ciclo combinado Alto costo de operación y mantenimiento con petróleo o carbón Costo de operación y mantenimiento bajos usando gas natural Las centrales a carbón ocasionan graves problemas ambientales Genera emisiones gases de efecto invernadero y de lluvia ácida Las emisiones térmicas y de vapor pueden afectar el microclima Combustible No renovable

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales termoeléctricas – Carbón, petróleo y gas natural •

CARBON ◼

•

PETROLEO ◼

◼ ◼

•

Líquido oscuro y viscosos con cientos de compuestos diferentes, en su mayoría hidrocarburos. Reservas: mas de 100 años. Derivados: gasolinas, grasa, aceites, medicinas, etc.

GAS NATURAL ◼

79

Roca formada por carbono mezclado con otras sustancias. Reservas mas de 200 años.

Mezcla de hidrocarburos (metano, butano y propano) que puede encontrase junto a un pozo petrolífero o en una bolsa independiente

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Central termoeléctrica – A vapor

80

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Central termoeléctrica – A gas

81

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Central termoeléctrica – Ciclo combinado

82

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales eólicas • • •

83

Fuente primaria: El viento (Entre 1 y 2% de la energía del sol) Transforman la energía cinética del viento en electricidad La velocidad del viento mínimo debe ser sobre los 3m/s

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales eólicas •

VENTAJAS ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

•

DESVENTAJAS ◼ ◼

◼ ◼ ◼ ◼

84

Fuente de energía segura y renovable Facilidad de instalación No emites gases del efecto invernadero Conversión directa Son instalaciones móviles y desmontables Tecnología en desarrollo permanente Intermitencia de los vientos Dispersión geográfica Impacto visual sobre el ecosistema Ruido constante (las casas a + de 200m) Dificultad de almacenamiento (utiliza acumuladores) Las aves migratorias cambian de ruta o de descanso

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales eólicas - Esquema

85

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales solares • •

Fuente primaria es el SOL Formas de aprovechar la energía del sol ◼

Centrales termosolares 

◼

Centrales fotovoltaicas 

86

Calentamiento de un fluido (vapor) Transformación directa

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales solares •

VENTAJAS ◼ ◼ ◼

•

DESVENTAJAS ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

◼ ◼

87

Facilidad de instalación Limpia y renovable Conversión directa e indirecta Aprovechable a gran escala solo en algunas partes de la tierra Requiere de grandes superficies para su captación Impacto sobre el ecosistema Dificultad de almacenamiento Difuso y estacional Tecnología en desarrollo Alto costo de instalación

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales solares - Esquema

88

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales geotérmicas • • •

89

Corresponde a la energía calorífica contenida en el interior de la tierra. Hay dos tipos: hidrotérmica y rocas calientes Hidrotérmica es la energía interna y cinética asociada al vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas. Rocas calientes: Se inyecta agua y se usa el vapor

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales geotérmicas •

VENTAJAS ◼ ◼ ◼ ◼ ◼

•

DESVENTAJAS ◼ ◼ ◼

90

Limpia Conversión directa Prácticamente inagotable Costos operativos bajos Baja contaminación No aprovechable a gran escala Tecnología en desarrollo Peligro de contaminación aguas subterráneas

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Centrales geotérmicas – Ciclo térmico

91

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Producción y demanda de la energía y potencia en el Perú

Pronostico de la demanda del día 27.08.2018

93

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Demanda de potencia programado vs ejectutado

94

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Resumen SEIN 2017

95

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Crecimiento de energía y potencia 2017-2028 preliminar

96

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Situación actual y expansión de la red eléctrica del SEIN

Mapa de la red eléctrica actual del SEIN

98

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Plan de transmisión 2028 estimado

99

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Posibles interconexiones con países vecinos

100

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Agentes del sector eléctrico en el Perú

Organismos del estado •

•

•

•

102

La DGE del MEM: Responsable del otorgamiento de concesiones y autorizaciones para participar en el negocio eléctrico, la promoción y la normalización. OSINERGMIN: Fiscalizar el cumplimiento de las disposiciones legales y técnicas del subsector eléctrico y así como de establecer las tarifas eléctricas reguladas. INDECOPI: Vela por el cumplimiento de las leyes del mercado y defiende los intereses de los consumidores y empresas que pudieran verse afectados. PROINVERSIÓN: Promueve la inversión no dependiente del Estado Peruano a cargo de agentes bajo régimen privado, con el fin de impulsar la competitividad del Perú y su desarrollo sostenible para mejorar el bienestar de la población.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Actores del mercado eléctrico •

USUARIOS ◼

◼

•

UNIDADES DE NEGOCIOS: ◼ ◼ ◼

•

Generadoras, Transmisoras y Distribuidoras

COES ◼

◼

◼

◼

103

LIBRES: Usuarios conectados al SEIN no sujetos a regulación de precios por la energía o potencia que consumen. REGULADOS: Usuarios sujetos a regulación de precios por la energía o potencia que consumen

El COES es una entidad privada, sin fines de lucro y con personería de Derecho Público. Está conformado por todos los Agentes del SEIN (Generadores, Transmisores, Distribuidores y Usuarios Libres). Coordina la operación de corto, mediano y largo plazo del SEIN al mínimo costo y preservando la seguridad del sistema Planifica el desarrollo de la transmisión del SEIN y administra el Mercado de Corto Plazo

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Organismos del estado, sector privado y clientes Sector Privado Generación Transmisión Distribución

Clientes Regulados Libres Sector Estatal Normalización Fiscalización

104

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Organismos del estado, sector privado y clientes

105

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Generadoras • • • • • • • • • • • • •

106

Duke Energy Egenor S. en C. por A Empresa de Electricidad Del Perú S.A. Empresa de Generación Eléctrica de Arequipa S.A. Empresa de Generación Eléctrica del Sur S.A. Empresa de Generación Eléctrica Machupicchu S.A. Empresa de Generación Eléctrica San Gabán S.A. Aguas y Energía Perú S.A. - Ayepsa Sistema Hidroeléctrico Chavimochic Chinango S.A.C Tacna Solar Sindicato Energético - Sinersa Edegel S.A.A. Energia Eolica

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Generadoras • • • • • • • • • • • • •

107

Empresa Eléctrica de Piura S.A. - Eepsa Empresa de Generación Huanza S.A Enersur Gdf Suez Empresa Eléctrica Rio Doble S.A. Eléctrica Yanapampa S.A. Gts Reparticion S.A.C. Hidroeléctrica Santa Cruz S.A.C. Kallpa Generación S.A. Empresa Parque Eólico Marcona S.R.L. Panamericana Solar S.A.C. Shougang Generación Eléctrica S.A. - Shougesa Sociedad Minera Corona S.A. Sn Power Perú S.A.C.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Transmisoras • • • • • • • • •

108

Abengoa Transmisión Norte S.A Abengoa Transmisión Sur S.A Consorcio Energética de Huancavelica S.A. Compañia Transmisora Norperuana S.R.L Depolti Minera Aurífera Retamas S.A. - Marsa Compañía Transmisora Callalli Transmisora Guadalupe Etenorte

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Transmisoras • • • • • • • •

109

Interconexión Eléctrica Isa Perú S.A: Pomacocha Power Rep S.A Transmisora Eléctrica del Sur S.A. -Tesur Consorcio Transmantaro S.A. Eteselva S.R.L. Red de Energía del Perú S.A. Red Eléctrica del Sur S.A - Redesur.

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

Clientes libres • • • • • • • • •

110

Aceros Arequipa Terminals Callao Aruntani S.A.C Atacocha Tren Eléctrico Cemento Andino Chungar Antamina Minera Buenaventura

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

• • • • • • • • • •

Vinchos Epasa Consorcio Minero Horizonte Ipen Lima Airport Aurífera Retamas Arasi S.A.C Minera Casapalca Minera Cerro Verde Funsur

Clientes libres • • • • • • •

111

Milpo Minera Pampa De Cobre Minera Santa Luisa Minsur Xstrata Tintaya Eps Seda Cuzco Minera Poderosa

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

• • • • • •

Quimpac Minera Raura Servicios Industriales De La Marina Southern Perú Minera Volcán Yura

Representación de las redes eléctricas

Representación unifilar y trifásica SE Chupaca

Barra A

Barra A

SE Chupaca

SE Chongos Bajo

IN: Interruptor

IN-10

IN-13

IN-16

IN-19

IN-11

IN-14

IN-17

IN-20

IN-12

IN-15

IN-18

IN-21

RST

Barra A

113

SE Chongos Bajo

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

RST

Barra A

Representación unifilar Barra B Barra A SA

SB IN

IN: Interruptor

SB

SA

IN SL

SL: Seccionar de línea SA: Seccionar de barra A SB: Seccionar de barra B ST: Seccionar de tierra

114

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

ST

Representación Trifásico Barra B

R

Barra A

R

R 115

Capítulo I: Introducción y conceptos fundamentales

S

S

T

T

S

T