Líneas áreasFacultad de Ingeniería.Ingeniería Mecánica y Eléctrica.

Introducción

•Las líneas de transmisión eléctricas, sirven para el transporte y la distribución de la energía eléctrica.

•Se dividen principalmente en dos grandes categorías: LÍNEAS AÉREAS Y CABLES SUBTERRÁNEOS.

Líneas aéreas• Están constituidas por

conductores en aire apoyados en estructuras (torres) y sujetas por medio de aisladores.

• El aislamiento entre conductores lo proporciona el aire, y el aislamiento entre los conductores y tierra, se obtiene por medio de las cadenas de aisladores.

Tensiones nominales de Transmisión y distribución

TRANSMISIÓN

Tensión nominal (kV) Tensión máxima de diseño ( kV)

400230161138115

420245172142123

DISTRIBUCIÓN

Tensión nominal (kV) Tensión máxima de diseño ( kV)

34.523.013.8

38.025.015.0

Tensiones nominales de Transmisión y distribución•El nivel de tensión a emplear en una línea

de transmisión, así como su ubicación geográfica y eléctrica, se obtiene de los estudios de planeación correspondientes al desarrollo de la transmisión,

•Se consideran aspectos como: desarrollo del sistema eléctrico, interconexión y enlaces, potencia a transmitir y distancia a que se transmitirá, potencia reactiva, etc.

En las etapas de anteproyecto y proyecto, se deben considerar aspectos específicos de cada línea de transmisión en particular, como son:

La trayectoria y el perfil de la línea, La localización y tipo de estructura (torres), Derecho

de vía, Máximos valores permisibles de ruido,

Características ambientales y climatológicas Y los parámetros eléctricos principales.

Principales componentes de líneas aéreas

Estructuras.

Conductores eléctricos y cables de guarda.

Aislamiento.

Herrajes.

Estructuras o torres

•Constituyen el soporte mecánico de las líneas de transmisión, y económicamente hablando, representan la mayor inversión.

Tipos de torres para transmisión• Autosoportadas de celosía (estructurales).

• Autosoportadas tubulares.

• Con retenidas.

Torres autosoportadas de celosía

• Su nombre se debe a que, mecánicamente, no requieren de apoyos adicionales para soportar los esfuerzos de tensión y compresión debidos a cargas de conductores, aisladores y elementos externos como:

• Presión de viento, carga por hielo, etc., además del tensionado normal para montaje.

Torres autosoportadas de celosía• h = Altura de los

conductores de fase sobre el nivel

del suelo de la torre.

• HT = Altura de la trabe.

• Ha = Altura de los cables de

guarda.

• D = Distancia entre centros de fases.

H T.

D D

VENTANADE LATORRE

h

H a.

Torres autosoportadas de celosía

Las funciones que cumplen las torres son las siguientes:

• Tipo suspensión.• Tipo tensión.• Tipo remate.• De transposición

Torres autosoportadas tipo tubular• Estas torres también son autosoportadas, en el

mismo concepto de las tipo celosía

• Para su construcción se usa tubo de acero, lo que hace que sean más compactas.

• La inversión es mayor para el mismo nivel de operación.

• Se emplean en zonas donde no se tiene el espacio necesario para construir una línea con torres de celosía o por cuestiones de estética y ambientales

Torres autosoportadas tipo tubular

Torres con retenidas• Se usan con una trabe

horizontal sostenida con uno o dos puntos, que trabajan exclusivamente a comprensión, en estas torres la estabilidad mecánica se asegura por medio de tirantes (retenidas) con la disposición apropiada.

DIM ENS IO NE S T IPO TO RR E AUTO SO PO R TAD A 400 kV

DIM ENS IO NE S T IPO DE TO RRE AUTO SO P O RTADA 115 kV UN C IRCUITO

ACO T. EN m

DIM ENS IÓ N T IPO DE TO RRE AUTO SO PO RTADA PARA 230 kV (DO S C IRCU ITO S)

ACOT EN m

DIM ENS IO NE S T IPO DE TO RRE RE TE NIDA PA RA 230 kV

ACOT EN m

DIM ENSIO NES TIPO D E TO RRE RETENIDA PAR A 400 kV

ACO T. EN m

3.05 m 3.05 m

6.10 m

A) 69 kV TIPO H

18.30 m

8.60 m

4.30 m 4.30 m

B) 138 kV TIPO H

3.35 m

3.35 m

6.70 m

C) 400 kV DOB LE CIRCUITO

9.15 m 9.15 m

D) 520 kV CIRCUITO SENCILLO

ALGUNO S TIPOS DE TORR ES Y SUS DIMENSIONES APROXIMADA S

A AA

BB B

C

C

CD

D

E EE

TIPO H DOBLE CIRC UITO AUTO SOPORTADA

CON RETENIDASCIRC UITO SENC ILLO

SILUETAS PA RA ESTRUCTURAS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓ N

Tipos de torres para distribución•Postes de concreto.

•Postes de madera.

•Postes de acero.

Requisitos de una línea de transmisisón aérea•Para la construcción de líneas de

transmisión se deben cumplir con ciertos requisitos, como son las distancias de seguridad y el establecimiento de una zona de seguridad o derecho de vía, que son aplicables en cualquier lugar que se construya una línea de transmisión y a partir de una tensión de 69 kV.

Derecho de vía

•Zona de seguridad o también conocida como zona de servidumbre en las líneas de transmisión de alta y extra alta tensión, es una franja de terreno que se debe dejar a lo largo de la línea de transmisión, para de esta manera garantizar que no se presenten accidentes con personas o animales por contactos directos o indirectos.

Derecho de vía• Por otra parte, el campo electromagnético

que producen a su alrededor las líneas de transmisión no debe producir perturbaciones al medio circundante, y en particular a las personas que habitan en las cercanías.

• Dentro del derecho de vía se debe evitar la siembra de árboles o arbustos, que al paso del tiempo, por su crecimiento, puedan alcanzar a las líneas y constituyan un peligro.

Derecho de vía• Es muy importante también

considerar que bajo ninguna circunstancia se debe permitir la construcción de edificaciones o estructuras en el derecho de vía, ya que constituyen un alto riesgo tanto para las edificaciones como para sus ocupantes. De acuerdo con la especificación de la Comisión Federal de Electricidad de México (NRF-014-CFE-2001).

Separación horizontal mínima de conductoresa edificios, construcciones y cualquier otro obstáculo

Tensión nominal entre fases (V)

Distancia horizontal mínima “A” (m)

De 150 a 600 1,0Hasta 6 600 1,20

13 800 1,3523 000 1,4034 500 1,4569 000 1,8085 000 2,00

115 000 2,30138 000 2,40150 000 2,40161 000 2,90230 000 3,20400 000 4,00

Notas• Las distancias indicadas en la tabla anterior, se

incrementarán 1% por cada 100 m de altitud que supere los 1000 msnm.

• Los cables de comunicación y mensajeros, deben guardar una distancia mínima de 1 m con el obstáculo más cercano.

• Para tensiones de 34,5 kV o menores, cuando el espacio disponible no permita este valor, la separación puede reducirse a un mínimo de 1 m, siempre que los conductores tengan aislamiento para prevenir un corto-circuito en caso de un contacto momentáneo a tierra.

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C O ND U C TO RD E S P L AZ A D OP O R V IE N TO

A

B

AC O N D U C TO RE N R E P O S O

La

1 6 °Cf

A N CH O D E L D E R E CH O D E V ÍA

INTEGRACIÓN DEL DERECHO VÍA

C L Para calcular este desplazamiento puede utilizarse la siguiente fórmula:

(0.59)(Wa)c)(CV)(K2)(W)K1)(φ(CMH)(PV)(

tanα C

1 6 °Cf

A = S EPA RA C IÓ N HO R IZ O N TAL M ÍN IM A D E S EG U R ID A DB = P R O Y E C C IÓ N H O R IZ O N TA L D E L A F L E C H A M Á S CA D E N A D E A IS LA D O R E SC = D IS TAN C IA DE L E JE D E LA E S T R UC TU R A AL C O N D UC TO E X TER N O E N RE P O S OL a = L O N G IT U D O S C IL A N TE D E L A C A D E N A DE A IS L A DO R E S = F L E C H A F IN A L A 16°C

D O ND E :

1 6 °Cf ANCHO DEL DERECHO DE VÍA = 2 (A + (La + ) tan + C)1 6 °Cf A NC HO D EL D ER ECH O D E VÍA = 2 (A + (La + ) tan + C )

K1 = Constante debida a la presión del viento.

K2 = Constante debida a la masa del conductor.

= Ángulo de desplazamiento del conductor y la cadena de aisladores de suspensión,

cuando éstos se utilicen, en gradosCMH = Claro medio horizontal o claro de viento de una estructura en m.

PV = Presión de viento en Pa.

C = Diámetro del conductor en m.

CV = Claro vertical o claro de masa en una estructura en m.

WC = Peso unitario del conductor en N/m.

Wa = Peso de la cadena de aisladores y del sistema de soporte, en N.

Conductores por fase

K1 K2

1 1 1

2 1.5 2

3 2.5 3

Valores de las constantes K1 y K2

TO R R E STO R R E S

PO STES

TO R R E S

PO STES

TO R R E S/PO STES

400220/230 (2 C TO S)220/230 (1 C TO )

220/230 (2 C TO S)220/230 (1 C TO )

110/115 (2 C TO S)110/115 (1 C TO )

110/115 (2 C TO S)110/115 (1 C TO )

57.5/66

40-55323030282020151515

A N C H O M ÍN IM O(m )

TEN SIÓ N(kV)

TIPO D EESTR U C TU R A

DERECHO DE VÍA PARA ALGUNOS NIVELES DE TENSIÓN

D ER EC H O D E V ÍA

ANCHO DE LA ZONA DEL DERECHO DE VÍA