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Sistema de Distribución de Energía Eléctrica



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Tema desarrollado por: Ing. Juan Alercio Alamos Hernández - juan_alamos_h@yahoo.es
DESCRIPCION GENERAL DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCION
1.1.- ESPECIFICACION TECNICA DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCION.
Los principales datos de sistema eléctricos son la tensión nominal, la frecuencia nominal y
su comportamiento en caso de cortocircuito. 
Los sistemas de distribución de energía eléctrica comprenden niveles de alta, baja y media
tensión.
1.1.1.- Sistema de distribución.
Un sistema de distribución de energía eléctrica es un conjunto de equipos que permiten
energizar en forma segura y confiable un número determinado de cargas, en distintos niveles de
tensión, ubicados generalmente en diferentes lugares.
1.1.2.- Clasificación de los Sistemas de Distribución.
Dependiendo de las características de las cargas, los volúmenes de energía involucrados, y
las condiciones de confiabilidad y seguridad con que deban operar, los sistemas de distribución se
clasifican en: 
Industriales.
Comerciales.
Urbana.
Rural.
1.1.2.1- Sistemas de distribución industrial.
Comprende a los grandes consumidores de energía eléctrica, tales como las industrias del
acero, químicas,  petróleo, papel, etc.; que generalmente reciben el suministro eléctrico en alta
tensión. Es frecuente que la industria genere parte de su demanda de energía eléctrica mediante
procesos a vapor, gas o diesel.
1.1.2.2.- Sistemas de distribución comerciales.
Es un término colectivo para sistemas de energía existentes dentro de grandes complejos
comerciales y municipales, tales como edificios de gran altura, bancos, supermercados, escuelas,
aeropuertos, hospitales, puertos, etc. Este tipo de sistemas tiene sus propias características, como
consecuencia de las exigencias especiales en cuanto a seguridad de las personas y de los bienes,
por lo que generalmente requieren de importantes fuentes de respaldo en casos de emergencia.
1.1.2.3.- Sistemas de distribución urbana.
Alimenta la distribución de energía eléctrica a poblaciones y centros urbanos de  gran
consumo, pero con una densidad de cargas pequeña. Son sistemas en los cuales es muy
importante la adecuada selección en los equipos y el dimensionamiento.
1.1.2.4.- Sistemas de distribución rural.
Estos sistemas de distribución se encargan del suministro eléctrico a zonas de menor
densidad de cargas, por lo cual requiere de soluciones especiales en cuanto a equipos y a tipos de
red. Debido a las distancias largas y las cargas pequeñas, es elevado el costo del kWh consumido.
En muchos casos es justificado, desde el punto de vista económico, la generación local, en una
fase inicial, y sólo en una fase posterior, puede resultar económica y práctica la interconexión
para formar una red grande.
1.1.3.- Características de operación.
Para comprobar las características de operación, confiabilidad y seguridad de un sistema
de distribución industrial, es necesario efectuar una serie de estudios analíticos; los cuales
entregan índices de funcionamiento, cuya exactitud dependerá del modelo empleado en la
representación del sistema. Los estudios típicos que se efectúan en un SDI son los siguientes:
Flujos de potencia.
Cálculo de corrientes de cortocircuito.
Regulación de tensión y compensación de reactivos.
Partida de motores.
1.2.- CLASIFICACION DE LAS REDES.
Según el Reglamento de la Ley General de Servicios Eléctricos (Decreto Supremo Nº
327), las concesiones de servicio público de distribución son aquellas que habilitan a su titular
para establecer, operar y explotar instalaciones de distribución de electricidad dentro de una zona
determinada (llamada comúnmente zona de concesión), y efectuar suministro de energía eléctrica
a usuarios finales ubicados dentro de dicha zona y a los que, ubicados fuera de ella, se conecten a
sus instalaciones mediante líneas propias o de terceros. Este suministro puede ser de dos niveles:
alta tensión o baja tensión (tabla Nº 1.1). Las redes de las empresas eléctricas concesionarias
(figura Nº 1.1) tienen como punto de partida las denominadas subestaciones de distribución
primaria, cuyo objetivo es el de reducir el voltaje desde el nivel de transporte al de alta tensión de
distribución. Las redes de alta tensión de distribución de las empresas eléctricas son llamadas
comúnmente en esta parte de los sistemas como: “alimentadores”, las que pueden ser tanto aéreas
como subterráneas, y que a la vez, pueden alimentar directamente a clientes de grandes potencias
que cuentan con trasformadores propios (llamados clientes de AT), o bien, a sub redes por medio
de transformadores de baja tensión de distribución, a las que se conectan clientes que poseen
niveles de potencia bajos y medianos. A estas redes de baja tensión normalmente se les llama:
circuitos.
Tabla Nº 1.1
Tensiones normales para sistemas e instalaciones
NSEG 8.En.75
Nivel de tensión
Campos
Tensión nominal 
“V” (KV)
Tensión extra alta
V > 220
Tensión alta
60 < V ≤ 220
Alta tensión
Tensión media
1 < V ≤ 60
Tensión baja
0.1 < V ≤ 1
Baja tensión
Tensión reducida
V ≤ 0.1
Figura Nº 1.1
Las empresas concesionarias en Chile, presentan principalmente dos esquemas de
alimentación: los sistemas radiales y los anillados. Los sistemas radiales (figura Nº 1.2) son los
de uso principal a lo largo de Chile. Consisten en poseer un conjunto de alimentadores de alta
tensión, que suministran potencia en forma individual, a un grupo de transformadores. Cuando
una red radial alimenta a transformadores, se obtienen las redes de distribución de baja tensión,
normalmente trifásicas de cuatro hilos, y siempre del tipo sólidamente aterrizadas. Una
desventaja de los sistemas radiales es que al fallar un transformador, su alimentador en alta
tensión, todos los clientes de baja tensión asociados a ese transformador quedan sin suministro.
No son redes que aseguren una buena continuidad del servicio, pero son económicas.
Figura Nº 1.2
Los sistemas anillados en alta tensión (figura Nº 1.3), se caracterizan por tener  el lado
primario del transformador conectado a una barra donde le llegan dos puntos de alimentación,
proporcionando así una continuidad del servicio en caso de que ocurra una falla en alguno de los
extremos de alimentación. Pudiéndose suministrar la energía por el punto de alimentación  que
esta  en operación sin falla. Como se había  mencionado anteriormente  una gran ventaja que
presenta esta topología es la continuidad del servicio no así en un circuito radial, no obstante cabe
mencionar que el sistema se hace más complejo en las operaciones.
Figura Nº 1.3
1.3.- TRANSFORMADORES
Hay dos tipos de transformadores que se diferencian por su forma constructiva:
transformadores sumergidos y secos. Existen cuatro tipos de transformadores sumergidos:
respirantes, de colchón de gas, con conservador y de llenado integral, actualmente sólo se instalan
los últimos.
1.3.1.- Transformadores sumergidos
El circuito magnético y los devanados están sumergidos en un dieléctrico líquido que
garantiza el aislamiento y la evacuación de las pérdidas calórificas del transformador. Este
líquido se dilata en función de la carga y de la temperatura ambiente.
1.3.1.1.- Transformadores respirantes
Un volumen de aire entre la superficie del aceite y la tapa permite la dilatación del líquido
sin riesgo de rebalse. El transformador “respira”, pero la humedad del aire se mezcla con el aceite
y la rigidez dieléctrica se degrada. 
1.3.1.2.- Transformadores de colchón de gas
La cuba es estanca y la variación de volumen del dieléctrico se compensa con un colchón
de gas neutro. 
1.3.1.3.- Transformadores de llenado integral.
La cuba está totalmente llena de líquido dieléctrico y herméticamente cerrado. No hay
ningún riesgo de oxidación del aceite. 
1.3.1.4.- Transformadores con conservador
Para reducir las anteriores inconvenientes, un depósito de expansión limita el contacto
aire/aceite y absorbe la sobre-presión. No obstante, el dieléctrico sigue oxidándose y cargándose
de agua. La adición de un desecador limita este fenómeno, pero exige un mantenimiento
periódico. La sobrepresión debida a la dilatación del líquido es absorbido por los pliegues de la
cuba. 
1.3.2.- Transformadores secos.
El circuito magnético está aislado (o recubierto) con un material aislante seco de varios
componentes. La refrigeración se consigue por medio del aire ambiente, sin líquido intermedio.
Este tipo de transformador tiene la ventaja de no presentar ningún riesgo de fuga o
contaminación. En contrapartida requiere precauciones de instalación y mantenimiento (local
ventilado, eliminación del polvo). Los devanados suelen ir provistos de sondas de detección que
vigilan las temperaturas internas y permite la desconexión de la carga y de la  alimentación si
surge un problema térmico
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