-
9/2/2014
1
PARAMETROS DE LÍNEAS DE PARAMETROS DE LÍNEAS DE ÓÓTRANSMISIÓNTRANSMISIÓN
02/09/2014
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
02/09/2014
-
9/2/2014
2
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)
02/09/2014
Introducción
• ElementosC d– Conductores
– Aisladores– Estructuras de apoyo– Cables de tierra o protección
02/09/2014
-
9/2/2014
3
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)
02/09/2014
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
02/09/2014
-
9/2/2014
4
Aisladores
• Unen conductores yapoyos manteniéndolosapoyos manteniéndoloseléctricamente separados
• Cadenas verticales o en Vde discos de porcelana ovidrio.
• Número de discosióaumenta con tensión
02/09/2014
Estructuras de Apoyo
02/09/2014
-
9/2/2014
5
Estructuras de Apoyo – Líneas en 69 kV
02/09/2014
Estructuras de Apoyo – Líneas en 115 kV
02/09/2014
-
9/2/2014
6
Estructuras de Apoyo – Líneas en 230 kV
02/09/2014
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.
02/09/2014
-
9/2/2014
7
ESPECIFICACIONES DE ESPECIFICACIONES DE CONDUCTORES DE LÍNEAS ÁEREASCONDUCTORES DE LÍNEAS ÁEREAS
02/09/2014
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.
02/09/2014
-
9/2/2014
8
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).
02/09/2014
• 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.
02/09/2014
-
9/2/2014
9
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:
02/09/2014
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
02/09/2014
-
9/2/2014
10
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.
02/09/2014
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.
02/09/2014
-
9/2/2014
11
• 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.
02/09/2014
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.
02/09/2014
-
9/2/2014
12
CALCULO DE PARAMETROS DE UNA CALCULO DE PARAMETROS DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓNLÍNEA DE TRANSMISIÓN
02/09/2014
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
02/09/2014
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
-
9/2/2014
13
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
02/09/2014
• 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
02/09/2014
próximas a la superficiedel conductor
-
9/2/2014
14
CARACTERÍSTICAS FISICAS Y ELÉCTRICASDE CONDUCTORES ASCR
02/09/2014
Radio aparente del conductor• Área:
• Diámetro de hilo de aluminio
22
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
02/09/2014
hAlddC 5.9
mmddd
ddd
AlhAlhSth
AlhSth
48.267.035.9
3
-
9/2/2014
15
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
02/09/2014
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
02/09/2014
• Donde K es una funciónde una variable X de valor
cc
r
Rfx 05.0
-
9/2/2014
16
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
02/09/2014
-
9/2/2014
17
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
02/09/2014
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
02/09/2014
-
9/2/2014
18
EFECTO TIERRA
02/09/2014
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
02/09/2014
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
-
9/2/2014
19
FIN
02/09/2014