7 Líneas de Transmisión1

7/23/2019 7 Líneas de Transmisión1

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Líneas de transmisión



1. Introducción



Transporte

Consiste en una redde líneas aéreas, o

cables subterráneos. Las líneas:

diseñadas para

transportar grandes

cantidades depotencia.



Tipos de transporte

Gran parte de la potencia se

transporta mediante líneas

aéreas de AC, utilizándose

DC para propósitosespeciales.

Los cables subterráneos seutilizan en general en zonasdensamente pobladas, obajo agua, para largasdistancias.



Línea

Conjunto de

conductores, materiales

aislantes y accesoriosutilizados para transferir

electricidad entre dos

puntos de una red.



Construcción de líneas aéreas

Tecnología involucrada : Eléctrica.

Mecánica

Estructural

Civil

Química Los principales componentes son :

Cable de guarda para la protección contradescargas atmosféricas (cuando seanecesario).

Torre (celosía o tubular)

Conductores de fase Cadena de Aisladores.

Fundación y aterramiento.



Conductores de fase.

MATERIAL CONDUCTOR:

Se utilizan casi

exclusivamenteconductores a base dealuminio, por razonesde economía y de

facilidad de ejecución.



Conductores de fase

Los conductores típicos son : AAC conductor totalmente de aluminio

AAAC conductor totalmente de aleación de aluminio. ACSR conductor de aluminio y acero reforzado.

ACAR conductor de aleación de aluminio reforzado.



Cable

La sección transversal de un cablede alta tensión.

En la parte central, los cables sonde acero y en parte externa son de

aluminio. Debido al efecto pelicular “skin”, la

corriente tiene a distribuirse por laparte externa, donde el aluminio esbuen conductor.

El acero brinda la fortaleza alcable.



ACSR

Es el tipo mas común.

Esta compuesto de varios alambres de aluminiocableados sobre el conductor central de acero encapas concéntricas.

El acero provee la capacidad al esfuerzo mecánico yel aluminio conduce la corriente.

El reforzamiento consiste de un alma de acero dealambres de acero galvanizado que algunas veces

es engrasado para protección adicional contra lacorrosión.



Conductor ACSR

Capacidad de corriente: 650 A

Conductor: 54 AL/7S

Hilos de aluminio 3 capas 54 conductores

Alma de acero 7 conductores



Ejemplo de conductores ACSR



Fecha

Las depresiones en la línea son debidas al peso de lalínea y a la temperatura del conductor.

La depresión se incrementa a mayor temperatura.



Corona y radio interferencia

Las altas tensiones empleadas en sistemas de EHV (400kV) yUHV (700kV) da como resultado elevados gradientes depotencial alrededor del conductor.

Si el gradiente excede los 30 kV/cm, rompe el nivel deaislamiento del aire, y da lugar a descargas, las cuales causanpérdidas de potencia llamadas perdidas corona, y a laemisión de ondas electromagnéticas, causando considerableradiointerferencia y ruido audible.

La nieve es probablemente el factor metereológico que másaumenta las pérdidas seguido de la niebla, la lluvia y los

humos industriales. El viento y el grado higrométrico apenasafectan.



Pérdidas corona

Por ejemplo, las pérdidas corona en una línea de 400kV es alrededor de 1kW/milla en buen tiempo ypuede alcanzar los 150 kW/milla durante temporadade nieve y lluvia.

En general la perdida de energía promedio debido acorona es un solo pequeño porcentaje de laspérdidas I2R.

Esto porque las pérdidas corona es menor que el

problema concerniente causado por laradiointerferencia y ruido audible.



Conductores en haces

Normalmente las líneas

de media y alta tensióntienen líneas conconductores en haces.



Conductores en haces

La razón para esto es que loscampos eléctricos alrededor delconductor son reducidos.

Esto lleva para bajar pérdidas por

efecto corona y a un menor ruido. También la reactancia de la línea en

el ohm/km es reducido porconsiguiente hay un incremento en

la transmisión de potencia.



Aisladores

Son los elementos cuya finalidad consiste enaislar el conductor de la línea de apoyo que losoporta.

Al emplearse los conductores, generalmentedesnudos, se precisa que los aisladoresposean buenas propiedades dieléctricas yaque la misión fundamental del aislador esevitar el paso de la corriente del conductor al

apoyo.



Descargas a tierra

El paso de la corriente del conductor a losapoyos puede producirse por las siguientescausas:

conductividad interior del material.

conductividad superficial del material.

perforación de la masa aislante.

descarga disruptiva a través del aire.



Herrajes

La unión de los

conductores con los

aisladores y de éstos

con los apoyos se

efectúa mediante piezas

metálicas denominadas

herrajes.



Cable guarda

Los cables de tierra se

instalan en las líneas

eléctricas aéreas de alta

tensión como protección

contra el impacto de las

posibles descargas de

los rayos sobre ellas.



Cable de guarda

Se muestra una línea trifásica con apantallamiento oprotectores aéreos.



Cable guarda

Se sitúan sobre las fases, uno o dos cables, según ladisposición de éstas y la tensión de la línea.

Entre 66 kV y 380 kV es habitual su instalación y

tensiones inferiores no es frecuente. Generalmente se dispone uno en la punta de los

apoyos.

Los tipos más empleados son los de acero

galvanizado y los de alumoweld.



Soporte

Apoyo que podría

estar fabricado con

acero, madera,concreto y que tiene

normalmente cuatro

lados y crucetas.



Torres

Rígidas o no rígidas.

Torres no rígidas: requierenretenidas para mantenerizadas. Requiere menosacero, pero mayor terrenocomo derecho de paso.

Torre rígida: derecho de

paso es reducida. Requieremayor acero.



Configuración de soportes de media tensión

Estructuras típicas



Configuración de soportes de alta tensión




2. Parámetros eléctricos



Parámetros eléctricos

Resistencia: se asocia con las pérdidaseléctricas (efecto Joule).

Inductiva: Es asociada con la caída de tensiónen la línea.

Capacitancia: representa la “generación dereactivos” en las líneas.

Conductancia: se asocia con las pérdidas de

potencia, es dependiente del nivel de tensiónde la línea.



Parámetros eléctricos

La resistencia y la inductancia, distribuida a lo largode la línea conforman la impedancia en serie,mientras que la capacitancia y la conductancia entreconductores o entre conductores y neutroconstituyen la admitancia en paralelo o de dispersiónde la línea.

Todos estos parámetros eléctricos son de carácterdistribuido sin embargo la representación de laslíneas se hace con parámetros concentrados.



Resistencia

ρ: resistividad del material conductor.

L: longitud del conductor.

A: área de la sección del conductor.

2

I

conductor el en potenciade Pérdidas Refectiva

A

L R

DC

Factores que afectan a la resistencia efectiva de losconductores: Trenzado en espiral de los cables.

Distribución no uniforme de la corriente por el conductor(Efecto pelicular o skin).

Temperatura del conductor.



Resistencia

Trenzado en espiral: los hilos del trenzado poseenmayor longitud que la del conductor completo, porello el valor calculado de resistencia difiere del real.

Incremento de 1% para conductores de 3hilos y 2%

para conductores concéntricamente trenzados



Resistencia

Temperatura: La resistencia eléctrica aumenta con elaumento de la temperatura del material conductor.

Para los conductores metálicos, la variación de la resistenciacon la temperatura se considera lineal y es dependiente delmaterial.



Resistencia

Efecto piel: Se define como la distribución no uniforme de lacorriente a través del área del conductor.

El efecto piel solo se presenta en presencia de corrientesalternas y se incrementa con la frecuencia



Inductancia y reactancia inductiva

Inductancia: Relaciona la tensión inducida por el flujovariable, con la razón de cambio de la corriente.

Inductancia del conductor debido al flujo interno

I L

m

H

I L 7int

int 102

1




Enlaces de flujo entre dos puntos externos.

d i i i d i




Inductancia de líneas de conductores compuestos.

I d t i t i i d ti




Inductancia de líneas trifásicas con espaciamientoequilátero.

I d t i t i i d ti




Inductancia de líneas trifásicas con espaciamientoasimétrico.

I d t i t i i d ti




Inductancia para líneas con conductores en haces(bundling).

C it i d lí d t i ió



Capacitancia de líneas de transmisión

Capacitancia: Es la carga por unidad dediferencia de potencial. La capacitancia es unparámetro que depende del espaciamiento entreconductores y entre conductores y tierra.

Las línea de flujo eléctrico se originan en las

cargas positivas y terminan en las negativas.

Df: densidad de carga perpendicular.

K: permitividad del medio

ko=8,85x10-12(F/m)

E: Intensidad del campo eléctrico (V/m).

2.

m

c E k D

V

qC

f





Parámetros distribuidos



Parámetros distribuidos

Las constantes primarias se distribuyen demanera uniforme a lo largo de la línea, por lotanto, se les llama comúnmente parámetrosdistribuidos.

L R L RL R L R

CRP

CRP

CRP

CRP

Conductancia G



Conductancia G

La conductancia en derivación G=1/Rp, esnormalmente despreciado en líneas aéreas,pero no es despreciable en cablessubterráneos.

Parámetros concentrados



Parámetros concentrados

Los parámetros distribuidos se agrupan poruna longitud unitaria dada, para formar uncircuito eléctrico equivalente de la línea.

RXL

C/2 C/2

Admitancia capacitiva (YC)



Admitancia capacitiva (Y C)

La admitancia capacitiva (Y C) se define comola inversa de la impedancia capacitiva (ZC):

C f

C f

Z Y

C

C

2

2

1

11



3. Modelo y comportamiento de la línea

Introducción



Representación y comportamiento bajo condicionesde operación normal.

Las LT son representadas por un modelo equivalente

con parámetros en un circuito por fase. Las tensiones en los terminales son expresadas de

Línea-neutro y la corriente por fase.

El modelo a emplear depende de la longitud de la

línea.

Línea corta



Son líneas de longitud ≤a 80 km, o si la tensión≤69 kV.

El modelo de línea cortaes obtenida de:

RXLIS IR

US

UR

jX R Z

l L jr Z

l z Z

..

.

r: resistencia por fase por unidad delongitud.

L: inductancia por fase por unidad de

longitud. l:longitud de la línea.

Línea corta



)( .......................... II

recepcióndealigualesenvíoel

encorrientelale,despreciabesshuntiacapacitanclacomo

)( ............ IZVV

)V(envíoelenfasedeTensión

3

3

R S

R R S

S

*

*

*

R

R R

R R R

V

S I

I V S

UR

IR=IS

US

IS.R

I R . X L I R

. Z

Línea corta



La LT puede serrepresentada por unared de dos puertos.

Las ecuaciones

anteriores pueden serescritas en términos delas constantes decircuito generalizadocomúnmente conocidoscomo constantes ABCD.

ABCD

IS IR

+

-

VS

+

-

VR

R RS

R RS

I DV C I

I BV AV

Línea corta



De acuerdo con (α) y (

β), para el modelo de

LT corta:

A=1 B=Z C=0 D=1

Regulación de tensión



Puede ser definido como un % del cambio en latensión en el extremo de recepción de la LT(expresado como un % de la tensión obtenida a la condición de plena carga ) partiendo desde lacondición de vacío a la de plena carga.




En vacío IR =0, entonces:

VR(0) =VS /A

Para una LT corta, A=1 y VR(0) =VS

La tensión de regulación es una medida de la caídade tensión en la línea y depende del f.d.p. de lacarga.

La regulación de tensión será pobre para cargasinductivas, de bajo f.d.p.

Con cargas capacitivas, el f.d.p. es en adelanto, laregulación puede ser negativa.




VS

VR

I R . Z

φ

δ

IR

Carga inductiva

VS

VR

I R . Z

δ

IR

Carga resistiva

VS

VR

I R . Z

φδ

IR

Carga capacitiva

Eficiencia de una LT



Una vez que calculamos la tensión de envío, lapotencia en el extremo de envío es obtenido por:

Las pérdidas totales en la línea está dada por:

*3 S S S I V S

RS L S S S

Eficiencia de una LT



Porcentaje de potencia activa en el extremo derecepción, respecto a la de envío.

100% S

R

P

P

Modelo de línea media



Como la longitud de la LT se incrementa, la corrientede carga de la línea se convierte en apreciable y lacapacitancia shunt debe ser considerada.

Líneas mayores a 80 km (50 millas) y menores a 250km (150 millas) son denominados como líneas delongitud media.

Para LT de longitud media, la mitad de lacapacitancia shunt puede ser considerada

concentrada en cada uno de los extremos de lalínea.




Este modelo es denominado como el modelo π.

RXL

2

C Y

2C Y

US UR

IS IR

IC I´CI

L RS

C S

C R

Z I U U

I I I

I I I

´




UR

I = IR+ I´

C

US

I.R

I . X L I . Z

L




Modelo de líneas largas



Circuito equivalente línea larga



Flujo de potencia en LT



Compensación de reactivos



Compensación serie



Compensación paralelo



Selección delnivel de

tensión para

L.T.

Capacidad - tensión



cuanto mayor sea lacapacidad detransporte o mayor lalongitud de la línea,mayor deberá ser latensión de transmisión.

P(kW)

L(Km)

750 KV

4000

1000

2000

3000

345 KV



Característicaseléctricas de una

línea aérea AC (línea

de doble circuito)

Comparación AC o DC



El tamaño exacto a partir

del cual las líneas de

corriente continua pasan a

predominar depende de

muchos factores, incluyendo

las tecnologías utilizadas en

conversores AC/DC cuyos

costos han variado con el

tiempo.



Características de líneas existentesen Sudamérica

Línea AC - 2 x 460 KV



Línea AC - 1x765 KV



Línea DC - 1x600KV



Línea DC - 1 x 600 KV

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