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DISEO DE UNA LINEA DE TRANSMISIN

Oscar Ordoez21.188.063Ing. ElctricaLnea de transmisionesEl elemento ms comn de los que conforman las redes elctricas. En conjunto, estos elementos constituyen las arterias a travs de las cuales fluye la energa elctrica desde centros de generacin hasta centros de consumo.

La transmisin de dicha energa puede realizarse ya sea por corriente alterna (c.a.) o directa (c.d.), y de acuerdo al diseo de la lnea puede ser de transmisin area o subterrnea.

Dependiendo del nivel de voltaje al cual se realiza la transmisin de energa elctrica, se tiene clasificadas a las redes en tres categoras: transmisin, subtransmisin y distribucin.

Transmisin de energa elctricaRed de transporte de energa elctrica: Es la parte del sistema de suministro elctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a travs de grandes distancias la energa elctrica generada en las centrales elctricas.

Para ello, los niveles de energa elctrica producidos deben ser transformados, elevndose su nivel de tensin. Con este fin se remplazan subestaciones elevadoras en las cuales dicha transformacin se efecta empleando transformadores, o bien autotransformadores.Una red de transmisin emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta tensin, de 400 o de 500 kV.

CLASIFICACIN DE LAS LNEAS ELCTRICASLas lneas elctricas de se pueden clasificar por su funcin en:

a) Lneas de transmisin.Son aquellas que se utilizan para transportar la energa elctrica a grandes distancias, a niveles de voltajes superiores a los 34.500v. Estas constituyen el eslabn de unin entre las centrales generadoras y las redes de distribucin. Para la construccin de estas lneas se utilizan casi exclusivamente conductores metlicos desnudos, que se obtienen mediante cableado de hilos metlicos (alambres) alrededor de un hilo central.

b) Lneas de distribucin.

Son aquellas que van desde las subestaciones hasta los centros de consumo como son las industrias, domicilios y alumbrado pblico, los niveles de tensin utilizados son por debajo de los 34.500v. Los conductores en media tensin siguen siendo desnudos, pero en baja tensin se usan conductores aislados, para mayor seguridad en zonas urbanas.

Lneas de transmisin :

Lneas de distribucin:

COMPONENTES DE UN LNEA AREAConductores.Cobre.Cobre recocido.Cobre semiduro.Cobre duro.Aleaciones de Cobre.Latones.Bronces.Aluminio.

ELEMENTOS DE UNA LINEA DE TRANSMISIN

Aisladores Aisladores: Sirven de apoyo y soporte a los conductores, al mismo tiempo que los mantienen aislados de tierra. El material ms utilizado para los aisladores es la porcelana, aunque tambin se emplea el vidrio templado y materiales sintticos.

Campana (discos)Este elemento est constituido por un ncleo cilndrico de porcelana de dimetro comprendido entre 60 y 85 mm, y provisto de dos faldas anchas. La unin de los aisladores campana entre s se hace con un pequeo vstago cilndrico terminado en dos rtulas.

Estructuras De SoportesEstructuras de suspensin.Los conductores estn suspendidos mediante cadenas de aisladores, que cuelgan de las mnsulas de las torres. Resisten las cargas verticales de todos los conductores (tambin los cables de guarda), y la accin del viento transversal a la lnea, tanto sobre conductores como sobre la misma torre.

Estructuras de retencin Son para los lugares en donde la lnea debe soportar esfuerzos laterales, producto del cambio de direccin o finales de lnea bsicamente se distinguen tres tipo:

Terminal.

La disposicin de los conductores es perpendicular a las mnsulas, la torre se dimensional para soportar fundamentalmente el tiro de todos los conductores de un solo lado, y en general es la estructura ms pesada de la lnea.

Angular.

Se ubica en los vrtices cuando hay cambio de direccin de la lnea, la carga ms importante que soporta es la componente del tiro (debida al ngulo) de todos los conductores.

Rompe tramos.

Algunas normas de clculo sugieren el uso de estas estructuras con la finalidad bsica de limitar la cada en cascada (domin) de las estructuras de suspensin, y para facilitar el tendido cuando los tramos rectilneos son muy largos.

COMPONENTES BSICOS DE DISEOEn este punto se supone que los aspectos de planificacin y los estudios elctricos bsicos han sido previamente resueltos, por ejemplo, ya se han definido los requerimientos de flujos de potencia, se han realizado los estudios de estabilidad, flujos de potencia, cortocircuito, etc., y se ha definido el voltaje de transmisin.En general, para el estudio del trazado de una lnea de transmisin de alta tensin se deben considerar todos los aspectos que tienen relacin con la economa y la seguridad de su instalacin. En efecto, una buena eleccin de trazado debera considerar las cercanas de caminos existentes para disminuir los costos en la etapa de construccin y posteriormente en la etapa explotacin durante el mantenimiento (costo de inversin y operacin), evitar en lo posible el cruce con otras lneas de transmisin (seguridad), evitar cruzar reas pobladas y de alta densidad de parcelacin (costo servidumbres, trmites autorizacin y permisos), evitar cruzar en zonas de proteccin ambiental o cultural, como son los parques nacionales y reas de proteccin indgena, reas de patrimonio arqueolgico y de inters turstico, son algunos ejemplos de aspectos a tener presente en la elaboracin de un trazado.Ejemplo de proyeccin de un trazado (en color rojo) con la informacin de imgenes areas satelitales obtenidas de Google EarthMR.

Seleccin con criterio elctrico Las prdidas de transmisin representan la energa producida o adquirida (por quien explota la lnea) y no vendida, las inversiones realizadas en las instalaciones deben amortizarse en el plazo de vida til establecido, y esto tiene un costo financiero y por lo tanto el costo de transporte depende de la suma del costo de perdidas y costos financieros, que cuando alcanzan el mnimo, Aunque los conductores constituyen los elementos cuyo costo esta mas ligado al dimetro, tambin otros componentes de la lnea se ven influenciados en cierto grado (Corsetera, torres, fundaciones). minimizan el costo de transporte.

En la siguiente tabla se muestra la temperatura limite para corto circuito.MaterialTemperatura en gr. CCobre170Aluminio130Aleacion de aluminio160Acero200Aluminio acero160

VERIFICACIN DEL LMITE TRMICOEl calentamiento de los conductores es un proceso fsico bastante conocido. Las reglas a las que est sometido pueden resumirse diciendo que un conductor elemental, por ejemplo un trozo de longitud unitaria, recibe la influencia de fuentes calricas que aumentan su temperatura respecto del medio ambiente, con lo que provoca inmediatamente una transmisin de esa energa calrica, motivada por la diferencia de temperatura entre el conductor y el medio ambiente.La ecuacin de equilibrio trmico, en este caso, es la siguiente: QC + QR = QS + QJ En donde:QC : Prdida de calor por conveccin forzada (viento)QR : Prdida de calor por radiacinQS : Calentamiento por radiacin solarQJ : Calentamiento por efecto JoulePotencia admisible en Lnea 220 kV v/s Altitud 2.2.5 VERIFICACIN:

Plantillas de flechas Planteamiento de la ecuacin de la flecha.Un conductor de peso uniforme, sujeto entre dos apoyos por los puntos A y B situados a la misma altura, formauna curva llamada catenaria. La distancia f entre el punto ms bajo situado en el centro de la curva y larecta AB, que une los apoyos, recibe el nombre de flecha. Se llama vano a la distancia "a" entre los dospuntos de amarre A y B.

Dos criterios generales se utilizan para el clculo de tensiones y flechas:* La curva de la catenaria, en donde se asume que la masa del conductor est uniformemente distribuidaa lo largo de la longitud del arco descrito por dicho conductor la tensin mnima en el cable est en elpunto ms bajo y la tensin mxima est en los puntos de apoyo. La tensin en cualquier punto delcable consta de dos componentes: una horizontal (que es uniforme a lo largo del cable) y una vertical(que varia desde cero en el punto ms bajo del cable hasta un valor mximo en los soportes). Loanterior significa que la tensin total en el cable es variable.* La curva de la parbola, se asume que la masa del cable est uniformemente distribuida.

Aplicacin de descargadores en la proteccin de Lneas de Transmisin

Las descargas atmosfricas contribuyen significativamente con el nmero de salidas no programadas de lneas areas de transmisin de hasta 220 kV

Los ndices de salidas por descargas atmosfricas corresponden a un 50 a 70 % del total de salidas no programadas en Lneas de Alta Tensin. La reduccin del ndice de salidas puede ser alcanzada a travs de algunas acciones sobre el proyecto si todava es posible o en caso de lneas ya en servicio por modificacin de puestas a tierra, aumento de la aislacin, instalacin de descargadores en paralelo con las cadenas de aisladores o por la mejora del blindaje.

SECCIN MNIMA POR CAPACIDAD DE CORRIENTE DE DESCARGA ATMOSFRICA (RAYO)Primeramente se deber conocer la intensidad de corriente de la descarga atmosfrica. Se ha comprobado que el nmero de perturbaciones de una lnea, por efecto de las descargas atmosfricas, es directamente proporcional al nmero de dichas descargas que caen sobre la lnea. Para determinar dicho nmero se toma como dato de partida el nivel cerunico de la zona por donde pasa la lnea (nmero de das al ao en que se escucha el trueno), ya que es ste un registro normalmente recopilado por las estaciones meteorolgicas.Al respecto, se ha encontrado la siguiente relacin: N = T/NtEn donde,N = Nmero anual de descargas atmosfricas / km2.T = Nivel cerunico.NT = Constante que vara entre 2,5 y 10.Ancho terreno influenciado por la ubicacin de cables de guardia: