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Lineas Transporte Energia Electrica

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Text of Lineas Transporte Energia Electrica

  • SEP I

    Primavera 2013

    Profesor

    Francisco Fuentes V. (UTFSM)

  • Lneas de Transporte de Energa Elctrica

    Unidad 2

  • SISTEMAS DE TRANSMISIN DE

    POTENCIA

    Lneas de Transporte de Energa Elctrica

  • Introduccin

    El segmento de Transmisin est constituido por el conjunto de empresas elctricas

    propietarias de instalaciones destinadas al transporte de electricidad desde los

    generadores hasta los centros de consumo o distribucin.

    Partes constitutivas de una lnea de transmisin:

    Torres Conductores de transporte y cables de guardia y/o proteccin Aisladores Herrajes Fundaciones

  • Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

    Introduccin

    Torres ms comunes: en redes de media tensin y hasta las ms altas de hasta 500 kV, se

    emplean torres de hormign y acero reticulado. La eleccin del tipo de torre se hace

    sobre la base de criterios econmicos, de sismicidad y en base al vano, que es la

    distancia entre dos torres.

    Los estudios tcnico-econmicos, que tienen en cuenta los factores tcnico, climticos y

    precios, permiten generar programas de computacin con los cuales se determina lo que

    se denomina vano econmico, que es la distancia entre torres que hace mnimo el costo

    por kilmetro.

    Las estructuras de soporte, torres o postes, pueden ser de suspensin o de retencin. Las

    primeras se instalan en los tramos rectos de las lneas, mientras que las segunda son

    para los lugares en que, adems, la lnea debe soportar esfuerzos laterales, producto del

    cambio de direccin (ngulo) o finales de lnea.

  • Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

    Cables de Guardia

    Las torres tienen el llamado hilo de guardia, marcado con las letras HG. Este elemento

    es de acero galvanizado. Las torres metlicas son estructuras de perfiles ngulos,

    vinculados directamente entre s o a travs de chapas, mediante uniones abulonadas.

    Para mejor mantenimiento, son galvanizadas y el acero es de alta resistencia.

    Las estructuras se dimensionan por medio de sistemas computarizados que minimizan el

    peso de las estructuras. Los postes de hormign, en cambio, sern del tipo armado,

    centrifugado o pretensado. Las crucetas o mnsulas, sern del mismo material en la

    mayor parte de los casos.

  • Niveles de Voltaje ANSI/IEEE Std 141-1986

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Estructuras de soporte

    Existen muchos tipos de estructuras para soportar los conductores de las lneas de

    transmisin: Torres de acero o aluminio autosoportadas

    Torres de acero o aluminio con retenidas

    Torres y postes de acero flexibles y semiflexibles de acero

    Postes de madera Postes de concreto

    El tipo de estructura a utilizar depende de distintos factores:

    Ubicacin de la lnea Importancia de la misma

    Vida til deseada para la lnea

    Monto disponible para invertir

    Costo de mantenimiento

    Disponibilidad de material

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Tipos de torres metlicas

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Torres metlicas

    Los postes metlicos se clasifican en:

    Postes tubulares.

    Postes perfiles laminados.

    Postes de celosa.

    El metal ms empleado en la fabricacin de este poste es el acero en forma de tubo o bien de perfiles

    laminados en L, U, T, I, etc.; en algunos casos se emplea hierro fundido o aleaciones ligeras de

    aluminio-acero. Para unir los diversos perfiles se emplean remaches, tornillos, pernos y, en algunos

    casos, la soldadura.

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Tipos de estructuras

    Torres de suspensin

    En este tipo de torre los conductores se encuentran suspendidos de las

    mnsulas mediante cadenas de aisladores, estn diseadas para soportar

    el peso de los conductores y la accin del viento sobre ellos y sobre la

    misma torre.

    1. Horquilla

    2. Caperuza

    3. Vstago

    4. Herraje

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Tipos de estructuras

    Torres de retencin

    Terminal:

    Esta clase de torre se encuentra en el inicio o final de una lnea, estn

    diseadas para soportar la tensin ejercida por los conductores ubicados de

    manera perpendicular a las mensulas, razn por la cual es el tipo de torre

    ms robusta.

    Angular:

    Las torres tipo angular son utilizadas cuando hay cambio de direccin en la

    lnea, soporta la tensin de los conductores producida por el cambio de

    direccin.

    1. Horquilla

    2. Caperuza

    3. Vstago

    4. Herraje (derivacin)

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Tipos de estructuras

    Alineacin : soporte de conductores y cables de tierra (slo en alineaciones rectas).

    Anclaje o amarre : para seguridad.

    ngulo : vrtices del trazado.

    Fin de lnea : punto de lnea de mayor resistencia.

    Especiales : cruces sobre ferrocarriles, vas fluviales, lneas de telecomunicaciones, etc.

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Transposicin de Lneas

    Cuando se quieren evitar las cadas de tensin asimtricas, se recurre a la

    transposicin de fases, consistente en que cada una ocupe las tres posiciones

    posibles, en longitud iguales (ver figura). Adems, la transposicin constituye un

    recurso para reducir interferencias sobre lneas vecinas.

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Disposicin de Los Conductores

    En la medida de lo posible los conductores de las lneas areas se disponen de tal manera que

    sus secciones formen los vrtices de un tringulo equiltero, de esta manera la cada de

    tensin inductiva es la misma para los tres conductores, pero tambin se suele usar la

    disposicin en un mismo plano. Por otra parte, es frecuente la instalacin en los apoyos de dos circuitos, o ms, y que cada

    fase est constituida por ms de un conductor (conductor en haz).

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • Puesta a tierra Los apoyos metlicos y de hormign armado estarn provistos de una puesta a tierra, con objeto de limitar las tensiones de defecto a tierra que

    puedan producirse por descargas en el propio apoyo.

    Esta instalacin de puesta a tierra, complementada con los dispositivos de

    interrupcin de corriente en cabecera de lnea, deber facilitar la descarga a

    tierra de la intensidad homopolar de defecto, y contribuir, en caso de

    contacto con masas susceptibles de ponerse en tensin, a eliminar el riesgo

    elctrico de tensiones peligrosas.

    Sistemas de Transmisin de Potencia Elctrica

  • EJEMPLO: CLCULOS POR UNIDAD

  • RESISTENCIA R

    Parmetros

    INDUCTANCIA L

    CAPACIDAD C

    CONDUCTANCIA S

    Tipos de Conductores

    Cobre

    AAC : Conductor de aluminio

    AAAC : Conductor de aleacin de aluminio

    ACSR : Conductor de aluminio con alma de acero

    ACAR : Conductor de aluminio con alma de aleacin

    Circular Mil CM= rea de un circulo con dimetro 0,001 inch

    Parmetros de las Lneas de Transmisin

    Una lnea de transmisin de electricidad tiene cuatro parmetros que afectan su capacidad para cumplir su funcin como parte de un sistema de potencia:

  • Circular Mil (CM)= rea de un circulo con dimetro 0,001 inch d

    km m milla pies plg mm

    1 1.000 0,6214 3.280,84 39.370,08 -

    1,609 1.609 1 5.280 63.360 -

    - - - - 1 25,4

    NAWG mm2 CM

    4/0 107,2 211.600

    3/0 85,0 167.800

    2/0 67,4 133.100

    1/0 53,5 105.500

    1 42,4 83690

    2mm 0,0005067CM 1

    Unidades de Medida

    Parmetros de las Lneas de Transmisin

  • Resistencia

    Parmetros de las Lneas de Transmisin

    Parmetro que cuantifica la oposicin ofrecida por un elemento determinado al paso de la corriente elctrica. La corriente elctrica puede producir calor, este es el efecto conocido como Efecto Joule, esto se debe a que los electrones que forman la corriente elctrica chocan contra los tomos del material liberando energa.

    A mayor temperatura del elemento:

    aumenta la probabilidad de colisiones.

    aumenta la disipacin de calor.

    aumenta la resistencia.

    A. Electrones fluyendo por un buen conductor elctrico, que ofrece

    baja resistencia. B. Electrones fluyendo por un mal conductor elctrico, que ofrece alta

    resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos

    contra otros al no poder circular libremente y como consecuencia, generan calor.

  • Resistencia: Factores que afectan la Resistencia

    Aluminio A

    W2

    2Corriente

    PrdidasR

    SSeccin

    longitudadresistividR

    m 81083,2

    Cobre m 81077,1

    Parmetros de las Lneas de Transmisin

    Material y dimensiones del conductor:

    Temperatura:

    La temperatura influye directamente en la resistencia que ofrece un conductor al paso de la corriente elctrica. A mayor temperatura la resistencia se incrementa, mientras que a menor temperatura disminuye.

    tt 00 1 tRSR tt 00 1

    Donde 0 : coeficiente de temperatura relativo a 0 C [1/C]. R0 : resistencia a 0 C.

  • La variacin de la Resistencia con la Temperatura es aproximadamente lineal.

    1

    2

    1

    2

    tT

    tT

    R

    R

    Parmetros de las Lneas de Transmisin

    Resistencia

    Relacin de las resistencias

    de un mismo conductor a dos valores de temperatura