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PARAMETROS DE LÍNEAS DE PARAMETROS DE LÍNEAS DE ÓÓTRANSMISIÓNTRANSMISIÓN

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

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Introducción

• Líneas EléctricasEl bá i d l d lé i i ió– Elementos básicos de las redes eléctricas cuya misión es transportar energía eléctrica entre dos puntos

• Tipos de Líneas Eléctricas– Líneas aéreas (transporte y distribución).– Cables aislados (distribución)

Barras rígidas desnudas sobre aisladores– Barras rígidas desnudas sobre aisladores (subestaciones, centros de transformación)

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Introducción

• ElementosC d– Conductores

– Aisladores– Estructuras de apoyo– Cables de tierra o protección

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Conductores• Características deseables

– ↓ resistencia eléctrica ⇒ ↓ pérdidas por efecto Joule.– ↑ resistencia mecánica – Precio bajo

• Materiales ⇒ Acero, cobre, aluminio y aleaciones• Diámetros pequeños (4-7 mm) ⇒ Hilo macizo o

alambre de sección circular • Secciones mayores ⇒ Cables ⇒ Hilos (filamentos)

trenzados helicoidalmente alrededor de unos hilos centrales (alma o núcleo)

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Conductores

• Aluminio reforzado ( )con acero (ACSR)

– Filamentos de aluminio alrededor de un núcleo o alma de filamentos de acero.

– Buenas propiedades p peléctricas

– ↑ resistencia mecánica

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Aisladores

• Unen conductores yapoyos manteniéndolosapoyos manteniéndoloseléctricamente separados

• Cadenas verticales o en Vde discos de porcelana ovidrio.

• Número de discosióaumenta con tensión

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Estructuras de Apoyo

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Estructuras de Apoyo – Líneas en 69 kV

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Estructuras de Apoyo – Líneas en 115 kV

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Estructuras de Apoyo – Líneas en 230 kV

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Estructuras de Apoyo

• Esfuerzos a los que están sometidosV i l P d l d i d– Verticales ⇒ Peso de los conductores y manguitos de hielo.

– Transversales ⇒ Acción del viento y tracción de los conductores en trazados en ángulo.

– Longitudinales ⇒ Tracción longitudinal de los conductores y rotura de conductores.

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ESPECIFICACIONES DE ESPECIFICACIONES DE CONDUCTORES DE LÍNEAS ÁEREASCONDUCTORES DE LÍNEAS ÁEREAS

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CONDUCTOR ELÉCTRICO

• Un alambre ó combinación de alambres noi l d d l t ll d d t Uaislados uno del otro es llamado conductor. Un

conductor trenzado esta compuesto de un grupo dealambres, usualmente enrollados en forma espiral.

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Tipos de Conductores• CONDUCTORES HOMOGENEOS DE ALUMINIO

El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayorconductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con lapresencia de impurezas en el metal Lo mismo ocurre para el cobrepresencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre,por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales conun título no inferior al 99.7 %, condición esta que también aseguraresistencia y protección de la corrosión.

• CONDUCTORES HOMOGENEOS DE ALEACION DEALUMINIOSe han puesto a punto aleaciones especiales para conductoreseléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.50.6 % aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientostérmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica ladel aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero),perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metalpuro).

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• CONDUCTORES MIXTOS DE ALUMINIO ACEROEstos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubiertode una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de aceroasigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida encuenta en el cálculo eléctrico del conductor.cue ta e e cá cu o e éct co de co ducto .

También se realizan conductores mixtos de aleación de aluminioacero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y seutilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaña conimportantes sobrecargas de hielo.

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Circular Mil• El tamaño de los conductores se define por su diámetro

expresado en mils (unidad de longitud, 1/1000 de pulgada).El área de sección transversal está dada en circular milsEl área de sección transversal está dada en circular mils.Un circular mil es el área de un círculo de un mil dediámetro.

• Es posible demostrar la siguiente equivalencia:

2

2 lg1000

14

14

1

pmilCM

Es posible demostrar la siguiente equivalencia:

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CMmm 19741 2

Sistema Americano AWG

• El sistema AWG (American Wire Gage) esta basado enuna simple progresión geométrica El diámetro del Nouna simple progresión geométrica. El diámetro del No.0000 es definido como 0.46 pulgadas, y el No. 36 como0.005. Existen 38 tamaños entre estos dos y la razón decualquier diámetro se define como:

1229322.1005.046.0 39/1

An

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Disposición de Conductores• En la medida de lo posible

los conductores de las líneasé di d t laéreas se disponen de tal

manera que sus seccionesformen los vértices de untriángulo equilátero, de estamanera la caída de tensióninductiva es la misma paralos tres conductores perolos tres conductores, perotambién se suele usar ladisposición en un mismoplano.

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Cable de Guardia

• En la parte más alta de la torre,se ponen conductores desnudos,llamados de g ardia q e sir enllamados de guardia , que sirvenpara apantallar la línea einterceptar los rayos antes quealcancen los conductoresactivos situados debajo. Esoshilos de guardia no conducencorriente, por lo quenormalmente se hacen de aceroy se conectan solidariamente atierra en cada una de las torres.Las torres se conectansolidariamente a tierra.

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• Los cables de guardia instalados enlas líneas de alta tensión, son cablessin tensión que se colocan en laparte más alta en las redes de altatensión, se conectan a la mismatensión, se conectan a la mismaestructura metálica en cada torre.Su función es:– Generar un equipotencial de tierra en

todo el trazado de la línea, rebajando almínimo la resistencia de tierra ya quecon el cable se unen todas las torres ypor defecto todas las tomas de tierrapor defecto todas las tomas de tierradel trazado.

– Otro motivo es para intentar captar elrayo durante las tormentas yconducirlo a tierra.

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Cable de Guardia OPGW• El cable de guardia con fibra

óptica OPGW para 11 kA decorriente de corto circuito esfabricado especialmente para suinstalación en sistemas de altatensión (150 kV).

• Los cables cuentan con 24fibras ópticas del tipomonomodo, en un todo deacuerdo.

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CALCULO DE PARAMETROS DE UNA CALCULO DE PARAMETROS DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓNLÍNEA DE TRANSMISIÓN

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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA LÍNEADE TRANSMISIÓN

° Voltaje, frecuencia 230 kV, 50 ciclos

° Característ icas del Conductor 954 MCM, ACSR, Código "RAIL", trenzado 45/7

tensión de rotura 11.750 Kg, 29.59 mm de diámetro y

peso unitario 1.603 Kg/m

° Característ icas del Cable de Guardia 5/16 pulg. de diámetro, EHS, 7 hebras, acero galvanizado

tensión de rotura 5.080 Kg. 7.84 mm de diámetro y peso

unitario 0.305. Kg/m

° Conf iguración de Conductores Triangular con un conductor por fase

° Conf iguración del Cable de Guardia Uno en posición horizontal

° Angulo de Protección del Cable de Guardia 10°

° Transposiciones 3 (aproximadamete al 17%, 50% y 83% del recorrido de la línea)

° Aisladores de Suspensión 5 3/4" x 10" carga electromecánica 15.000 lbs

18 unidades entre los 3000 y 4000 msnm

16 unidades entre los 2000 y 3000 msnm

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16 unidades entre los 2000 y 3000 msnm

° Aisladores de Tensión 5 3/4" x 10" carga electromecánica 25.000 lbs

20 unidades entre los 3000 y 4000 msnm

18 unidades entre los 2000 y 3000 msnm

° Armadura Preformada sobre Conductor Si

° Armadura Preformada sobre Cable de Guardia Si

° Amortiguadores de vibración para conductores Si

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Resistencia en SerieLa resistencia de unconductor es:

l

Determinación del Área

• Rcc, resistencia decorriente continua (Ω)

• ρ, resistividad delconductor (Ωmm2/m)

AlRcc

Corrección por trenzado

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• l, longitud del conductor(m)

• A, área del conductor(mm2)

Resistencia en Serie

• Un conductor a mayortemperatura este presenta

Corrección por temperatura

mayor resistencia.

• Efecto pelicular o “skin”⇒ Concentración de lacorriente en las zonas

Corrección por efecto Kelvin

1212 1 TTRR

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próximas a la superficiedel conductor

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CARACTERÍSTICAS FISICAS Y ELÉCTRICASDE CONDUCTORES ASCR

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Radio aparente del conductor• Área:

• Diámetro de hilo de aluminio

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28.4831974

1954000 mmCM

mmCMA

d• Diámetro de hilo de aluminio

• Perímetro del diámetro “d”

mmmmA

d

mmmmN

AA

AlhAlh

aldehilosAlh

70.374.1044

74.104528.483

2

22

hAlddC 5.9• Diámetro de hilo de acero CONDUTOR ACSR RAIL 45/7

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hAlddC 5.9

mmddd

ddd

AlhAlhSth

AlhSth

48.267.035.9

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Radio aparente del conductor

• El diámetro aparente es:

• El radio aparente es:

mmdmmmmddd

ap

SthAlhap

64.2948.2370.3636

mmmmd

r apap 82.14264.29

2

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Calculo de la Resistencia• La resistencia cc. a 20º C,

es.Valores Característicos

mmRcc

0580126282

• Se puede definir laresistencia efectiva a partirde la resistencia óhmica.

• Donde K es una función

Corrección por efecto Kelvin

kmmmkmAl

058.028.483

26.28 2

KRR ccca

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• Donde K es una funciónde una variable X de valor

cc

r

Rfx 05.0

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Calculo de la Resistencia• La constante K, se puede

hallar por tablas, en basedel valor X

471501050 Hzx1.10000

1.15000

1.20000

1.25000

1.30000

K=R/Ro

• La resistencia ca. a 20º C,es.

L i t i 50º C

47.1/058.0

05.0

km

x

022.1K

X K0.00 1.000000.10 1.000000.20 1.000020.30 1.000040.40 1.000131.00 1.00519

1.00000

1.05000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

X =mr

kmkmKRR ccca

060.0058.0022.1

• La resistencia ca. a 50º C,es.

02/09/2014 Relación entre resistencia de corriente alterna y continua

1.10 1.007581.20 1.010711.30 1.014701.40 1.019692.50 1.175382.60 1.200562.70 1.227532.80 1.256202.90 1.28644

C

CTTRR 2050100403.0106.01 1212

kmR Cca

067.050

CONFIGURACIÓN TÍPICA DE LA LÍNEA

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Inductancia en Serie• La distancia media

geométrica de la línea es: Configuración de la línea

• La inductancia de la líneaes:

mmmmmmD

DDDD

g

ACBCABg

648048.66.698.427.83

3

6.6m

4.98m

a

b

cHDLnL g 410250

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kmH

kmH

mmmmLnL

kmrLnL

a

apa

34 1027.11082.14

648025.0

1025.0

Inductancia en Serie

• La inductancia con el radio medio geométrico es:

kmH

mmmmLnL

mmmmerR

kmH

RD

LnL

a

apg

g

ga

34

4/1

4

1027.154.11

6480102

54.1182.147788.0

102

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EFECTO TIERRA

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Capacitancia en paralelo• La capacitancia fase – neutro, es:

kmF

rD

LnmF

rD

LnC

ap

g

ap

g

oa

0556.02

• La capacitancia con el efecto de la tierra es:

kmF

mmmmLn

Ca

apap

31014.9

82.146480

0556.0

kmF

HHHL

DL

Cg

a

3312312

0556.0

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kmF

mmmmmmmmmmmmLn

mmmmLn

C

HHHLn

rLn

a

ap

g

3

3

3

3332211

312312

1016.9

76.4612.5676.4622.4744.5186.51

82.146480

0556.0

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FIN

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