MODELANDO LNEASELECTROTECNIA APLICADA

Lneas elctricas es el conjunto de elementos (conductores, columnas, aisladores, etc.) destinado a transmitir la energa elctrica. El objetivo de las lneas elctricas es el de transmitir energa elctrica a distancia, en la forma ms econmica posible, bajo condiciones tcnicas de servicio adecuadas.

TRANSPORTE DE ENERGA ELCTRICA (1)a) Se genera la energa elctrica con tensiones de hasta 30 kV y se eleva en la central a Alta Tensin (A.T.) -de 66 hasta 400 kV (excepcionalmentehasta 1200 kV en Rusia)-.

b) Se transporta en A.T. hasta las proximidades de los centros de consumo donde se reduce a Media Tensin (M.T.) -de 3 a 30 kV-.

c) Se realiza una distribucin primaria de la energa con estas tensiones para luego reducirla a Baja Tensin (B.T.) -menor que 1000 V en c.a. y 1500 V en c.c.- en los Centros de Transformacin (C.T.).

d) Se realiza la distribucin secundaria de la energa elctrica en B.T.

CONDUCTORESFormas constructivas:a) Hilos o alambres: de seccin cilndrica maciza y dimetro no superior a 7 mm.b) Barras rgidas o pletinas: de seccin rectangular. Se utilizan para transportarfuertes corrientes en distancias cortas.c) Cables: Compuesto de alambres agrupados. Hay un alma o ncleo central y alrededor de l se colocan varias capas de conductores con torsin helicoidal.En el cable aluminio-acero el alma es de acero y los conductores de aluminio.Materiales:a) Cobre. r20 1/56 W mm2/mb) Aluminio. r20 1/35 W mm2/mc) Aleaciones especiales (Almelec, Aldrey, ...)(r20: resistividad a 20C)

Los cables estn diseados para ser colocados bajo tierra o bajo el agua. Los conductores estn aislados uno de otro y rodeado por una vaina protectora. Los cables son por lo general ms caros y ms difciles de mantener. Tienen problema con la potencia mxima a transmitir - no son aptos para larga distancia

Una lnea area de transmisin por lo general se compone de tres conductores o haces de conductores que contienen las tres fases del sistema de potencia. Los conductores son generalmente de cable de aluminio reforzado con acero (ACSR), el ncleo es de acero (por su resistencia) y alambres de aluminio (que tiene baja resistencia) envuelta alrededor del ncleo.

*Tipo XLPE cable

Los conductores de aluminio se designan como: AAC Conductor totalmente de aluminio AAAC Conductor totalmente de aleacin de aluminio ACSR Conductor de aluminio con alma de acero ACAR Conductor de aleacin de aluminio con alma de acero

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TRANSMISIN Y CALIDAD ELCTRICASe desea estudiar la propagacin de energa electromagntica desde la generacin hasta el consumidor. Se desea que el servicio mantenga su calidad tcnica a lo largo de todo su trayecto: la magnitud, frecuencia, sin armnicos y continuidad de servicio.

El objetivo de las lneas elctricas es el de transmitir energa elctrica a distancia, en la forma ms econmica posible, bajo condiciones tcnicas de servicio adecuadas. Con el menor dao al medioambiente

PARA LOGRAR ESTOS REQUERIMIENTOS TCNICOSEs necesario considerar

1- La prdida de potencia por efecto Joule no debe superar ciertos valores, (influye en el rendimiento).2- La cada de tensin debe encontrarse dentro de ciertos lmites permitidos.3- El calentamiento de los conductores debe ser tal que no provoque modificaciones mecnicas importantes del cable.

4- Los conductores, en condiciones mecnicas extremas, deben estar sujetos a tensiones mecnicas de traccin admisibles para el material con que estn construidos, a fin de garantizar la suficiente resistencia mecnica de ellos.-5- Las inversiones de capital deben ser mnimas.

INTRODUCCINLneas elctricasTipos de lneasLneas areas, utilizadas sobre todo en transporte y distribucinLneas subterrneas, utilizados sobre todo en distribucinBarras rgidas desnudas sobre aisladores, utilizados en subestaciones y centros de transformacinElementosConductoresAisladoresEstructuras de apoyoCable de tierra o de proteccinTipo de conductorEspaciamiento entre conductoresIntensidades de los conductores

La importancia de una lnea se evala en funcin deLa potencia que debe transmitir.La distancia (es decir la longitud de la lnea)

Clasificacin- LongitudLneas de transporte o transmisin: son de gran longitud, transmiten potencias considerables a tensiones elevadas, unen las Centrales con las Estaciones Transformadoras Receptoras, desde donde se distribuye la energa, generalmente previa una reduccin de la tensin. en n/pas 500 380 330 220 132 kV). la 132 kV, esta siendo desechada como tensin de transmisin.-Lneas de subtransmisin, Son lneas de transmisin de menor importancia, que llevan energa elctrica a los centros de carga, desde las grandes estaciones transformadoras o desde una central. (longitudes, potencias y tensiones medias) (en n/pas 132 66 33 kV )Lneas de distribucin primaria: los Centros de Carga, como ser ciudades, centros industriales, grandes industrias, etc., se encuentran estaciones transformadoras primarias. De ellas se salen distribuidores de media tensin en 13,2 kV (o 6 kV). Estas lneas alimentan suministros rurales, (pozos de riego, por ejemplo), suministros urbanos (barrios, centros comerciales) y suministros industriales.- Luego en subestaciones transformadoras, areas (mono y doble poste) distribuyen a 380 V y 220 V.- Lneas de distribucin secundaria: es el conjunto de lneas areas y subterrneas de 380 y 220 V, tambin llamadas lneas de instalacin, que llegan hasta los receptores o aparatos de consumo

Clasificacin- cada de tensinAlta tensin ATMedia tensin MTBaja tensin BT

En las dos primeras el criterio de diseo es el de la mxima economa. En la tercera la directriz de clculo ser la mxima cada de tensin admitida por las normas.-

ClasificacinSegn potencia a transmitir y longitud de lnea

2) Segn tensin de trabajoa) ATb) MTc) BT3) Segn tipo de corrientea) lneas de corriente contnuab) lneas de corriente alterna

TRANSMISIN: ALTA TENSINTransporte de la energa propiamente dicho.Se utilizan lneas que no suelen tener ramificaciones.

Lneas de transmisin

Adems de los conductores de fase, en una lnea de transmisin normalmente hay uno o dos alambres de acero llamados tierra (blindaje). Estos cables estn conectados elctricamente a la torre y el suelo, y, por lo tanto, estn al potencial de tierraEn grandes lneas de transmisin, estos cables se encuentran por encima de los conductores de fase, protegindolos de los rayos.

El clculo elctrico de una lnea consiste en calcular: La seccin del conductor a colocar en el proyecto Verificacin de la instalacin ya construidaEn el clculo de la seccin de los conductores se deben verificarse los 3 criterios si o si:

a) Calentamiento del conductorb) Cada de tensin en el conductorc) Capacidad del conductor para soportar la corriente de cortocircuito

DistribucinHay dos distribuciones:Distribucin primaria a Media Tensin hasta los centros de transformacin.Distribucin secundaria en Baja Tensin desde los centros de transformacin hasta los consumidores.En la distribucin hay lneas ramificadas.La distribucin puede ser Radial o en Anillo (y tambin en malla) y realizarse con c.a. monofsica, trifsica o, ms raramente, con corriente continua.

CMO MODELO UNA LNEA?

SI CIRCULA CORRIENTEentoncesAl circular corriente por un conductor aparece el fenmeno de resistencia.Al ser un cable conozco la frmula para determinar su valor si conozco de qu material est hecho

RESISTENCIALa resistencia en c.c de un conductor est dado por:

La resistencia en c.c. por metro de conductor es:La resistividad de un conductor es una propiedad fundamental del material del cual est hecho.Vara con el tipo y la temperatura del material. A la misma temperatura, la resistividad del aluminio es mayor que la resistividad del cobre.

MATERIALES Cu o Al

Resistencia Resistencia de CA de un conductor es siempre mayor que su resistencia de CC, debido al efecto piel forzando el flujo de corriente ms cerca de la superficie exterior del conductor. Cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente, el efecto de la piel ms sensible sera. A frecuencias de nuestro inters (50-60 Hz), sin embargo, el efecto piel no es muy fuerte.

Fabricantes de cables generalmente suministran las tablas de resistencia por unidad de longitud en las frecuencias comunes (50 Hz y 60). Por lo tanto, la resistencia se puede determinar a partir de dichas tablas.

La seccin de los conductores frecuentemente se da en trminos de circular mils.Un circular mil.- es el rea de un crculo que tiene como dimetro unamilsima de pulgada (0,001 pulg). Un MCM.- es igual a 1000 circular mils.

HASTA CUANDO SE PUEDE ELEVAR LA TEMPERATURA DEL CONDUCTORAL CIRCULAR CRRTE Y TENER RESISTENCIA SE PRESENTAN PRDIDAS.Se produce calentamiento en los conductores

La corriente elctrica origina un Calentamiento : Esta elevacin de Temperatura ,genera en los aislantes :

Disminucin de la Resistencia de Aislacin. (puede producirse una falla) Disminucin de la Resistencia Mecnica.

Corriente Admisible para Conductores de CobreSECCIN NOMINAL TEMPERATURA DE SERVICIO = 70C 2(mm) GRUPO I GRUPO II GRUPO III 1.5 15 19 23

2..5 20 25 32 4 25 34 42 6 33 44 54

10 45 61 73

16 61 82 98

GRUPO 1 :Monoconductores Tendidos al Interior de Ductos .

GRUPO 2 :Multiconductores con Cubierta Comn, que van al interior de Tubos Metlicos Cables Planos , Cables Porttiles o Mviles ,etc.....

GRUPO 3 :Monoconductores Tendidos Sobre Aisladores

TEMPERATURA AMBIENTE = 30 C

INDUCTANCIA

CIRCULA CORRIENTELa corriente (tanto c.c. como c.a.) produce campo magntico B, por lo tanto podemos calcular una inductancia (elemento fsico asociado a la energa magntica L I)

Campos electromagnticosPor ambos conductores conduce CORRIENTE: esto implica que se genera un campo magntico B, por lo tanto existe flujo y se puede encontrar un valor de inductancia que represente al fenmeno.Cada conductor est sometido en sus extremos a una diferencia de potencial (por eso circula I) y a su vez tienen un potencia con respecto a tierra (0V), por lo que se puede encontrar el valor de capacidad que represente al fenmeno Los conductores son de metal y tienen un valor de resistencia al paso de I.El dielctrico del aire y de los aisladores no son perfectos aislantes, se producen fugas de I, esto se representa por G

2. Inductancia y reactancia inductivaEs el parmetro mas importante de la impedancia longitudinal (serie) de la lnea. Inductancia es la relacin entre el flujo magntico creado por una crrte y el valor de dicha corrienteLa inductancia tiene dos componentes: inductancias internas y externas, ocasionadas por el flujo magntico dentro y fuera del conductor:1. Inductancia interna del conductor:Un conductor de radio r lleva una crrte I. A una distancia x del centro del conductor, se encuentra el campo magntico Hx por la ley de Ampere:

Inductancia de una lnea formada por dos conductoresrDrPara determinar la inductancia externa del conductor 1, debemos evaluar la integral anterior entre r y D, ya que ms all de D la corriente neta es cero por lo que no hay contribucin neta al flujo magntico que concatena al circuito:12H/mH/mH/m

REACTANCIA INDUCTIVA DE LA LNEALa reactancia inductiva serie de una lnea de transmisin depende de la inductancia de la lnea y la frecuencia del sistema de potencia. Denotando la inductancia por unidad de longitud como l, la reactancia inductiva por unidad de longitud serf es la frecuencia. Entonces l Reactancia inductiva serie total de una lnea esdonde d es la longitud de la lnea.

InductanciaSe debe calcular la cada de tensin en cada fase:Debido a circulacin de la corriente de la propia fase.Debido a circulacin de la corriente de las dems fases.La constante de proporcionalidad que relaciona corriente con cada de tensin se llama Inductancia.Inductancia propia.Inductancia mutua.L11L33L22L31L32L23123

Hay diferencia de potencial entre cables y tierraAparece el efecto Corona, tiene que ver con la tensin disruptiva, con las prdidas que se presentan en el aire.

3. CONDUCTANCIA Y EFECTO CORONA

Los altos valores de tensin originan prdidas en las lneas: se producen pequeas descargas porque se rompe el dielctrico del aire y empieza a conducir corriente.Cmo depende de la tensin aplicada en el modelo se la tiene en cuenta como una resistencia en paralelo.Est en paralelo a la Capacidad.Para retrasar el efecto corona se usa los haces

4- Existe diferencia de potencial entre cables y con la tierraAparece el efecto capacitivo, que depende de la tensin aplicada

4. CAPACIDAD-REACTANCIA CAPACITICA

Capacitancia de una lnea de 2 cablesLa tensin entre las dos lneas esdado q1 = q2 = q, La capacitancia por unidad de longitud entre las dos lneas es

CapacitanciaCada conductor de una lnea de Tx se modela como una lnea de carga [C/un. long.].Entre conductores y tierra existe una diferencia de potencial.

La lnea se modela por su circuito equivalente en trminos de sus parmetros por unidad de longitud multiplicados por la longitud de la lnea.En el circuito equivalente se modelan los parmetros como elementos concentrados en un punto del circuito que representan la conductividad, la capacitancia, la inductancia y la resistencia serie.LsRsGCpModelando lneas

Los modelos de parmetros concentrados equivalen al modelo de red de dos puertos con parmetros de Transmisin o transmisin inversa y son vlidos para casos en los que no interesa el flujo de seal a travs de la lnea sino los valores de entrada y salida de la misma.

Modelo TSe distribuye la resistencia serie y la inductancia serie en partes iguales y se concentra la capacitancia y la conductancia paralelo

Modelo PiSe distribuye la capacitancia y la conductancia paralelo en partes iguales y se concentra la resistencia serie y la inductancia serie.

Una lnea larga formada por cuadripolos en cascadasR se expresa en/Km,L en Hy/km C en F/kmG en s/km

La onda electromagntica se propaga

PARMETROS ABCDZY/2Y/2VSVRISIR

CMO MODELO UNA LNEA SEGN SU LONGITUD Y NIVEL DE TENSIN

Representacin circuital

Como calculo una lnea corta con carga

CLCULO DE LNEAS DE B.T. EN CORRIENTE ALTERNA CON CARGA UNICA

Como calculo una lnea de longitud media

Como calculo una lnea de longitud media

Modelo de una lnea corta

LNEA CORTA

Consideremos una lnea que parte de C y de la que derivan varias cargas de intensidades I1, I2, I3, ....,In , cada una de ellas con su respectivo factor de potencia, siendo u la cada de tensin mxima admitida hasta la derivacin mas alejada, In.

SISTEMA BIFILAR DE DISTRIBUCIN POR CCPara S = cte , la cada de tensin es:

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