1.2 PARAMETROS DE LINEAS AEREAS.docx

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULAING: ELECTROMECAICA

SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIA

ASESOR: ING. Adrián González Martínez

INTEGRANTES:

Luis Fernando López Areola ----------------08510782Alexander Moreno De León--------------------08310690

Roberto Jhovanny Paz Trampe-----------------07190247 Ozni------------------------------------

INVESTIGACION:

UNIDAD 1

PARAMETROS DE LINEAS AEREAS

MATERIA:

Sistemas Eléctricos De Potencia

CARRERA:

ING. Electromecánica

DURACIÓN: Fecha de inicio - Fecha Final

23 De Agosto Del 2012 Al 1 De Septiembre Del 2012


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIA1.PARÁMETROS DE LÍNEAS AÉREAS.

Índice de contenido.

Introducción.......................................................

1.1. Componentes físicos.........................................

1.1.1. Estructuras.............................................

1.1.2. Aislamientos............................................

1.1.3. Conductores.............................................

1.1.4. Hilo de guarda..........................................

1.2. Resistencia.................................................

1.2.1. Resistencia.............................................

1.2.2. Valores tabulados de resistencia........................

1.2.3. Modificación de valores tabulados considerando la

temperatura.............................................

1.3. Inductancia y reactancia inductiva..........................

1.3.1. Inductancia de un conductor debido al flujo interno.....

1.3.2. Alcances de flujo entre dos puntos......................

1.3.3. Inductancia de una línea monofásica.....................

1.3.4. Enlaces de flujo de un conductor dentro de un grupo.....

1.3.5. Inductancia de línea de conductores compuestos..........

1.3.6. Uso de tablas (valores útiles, calculables y

comprobables)...........................................

1.3.7. Inductancia de líneas trifásicas con espaciamiento

equilátero..............................................

1.3.8. Inductancia de líneas trifásicas con espaciamiento


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIA asimétrico..............................................

1.3.9. Calculo de inductancia para conductores agrupados.......

1.4. Capacitancia y reactancia capacitiva........................

1.4.1. Campo eléctrico de un conductor largo y recto...........

1.4.2. Diferencia de potencial entre dos puntos debida a la

carga...................................................

1.4.3. Capacitancia de una línea de dos conductores............

1.4.4. Capacitancia de una con espaciamiento equilátero........

1.4.5. Capacitancia de una línea con espaciamiento asimétrico..

1.4.6. Efecto del suelo sobre la capacitancia de las líneas de

trasmisión trifásicas...................................

1.4.7. Calculo de capacitancia para conductores agrupados......

1.4.8. Líneas trifásicas en circuitos paralelos................

1.5. Uso de un programa computacional............................

Conclusión.........................................................

Mapa conceptual....................................................

Preguntas..........................................................

Bibliografía.......................................................

Glosario...........................................................

Anexos.............................................................

Introducción.

Definición de líneas de transmisión y distribución.

Es el conjunto de dispositivos para transportar o guiar la energía eléctrica desde una fuente de generación a los centros de consumo (las cargas). Y estos son


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIAutilizados normalmente cuando no es costeable producir la energía eléctrica en los centros de consumo o cuando afecta el medio ambiente (visual, acústico o físico), buscando siempre maximizar la eficiencia, haciendo las perdidas por calor o por radiaciones las más pequeñas posibles

1.1. Componentes físicos.

1.1.1. Estructuras.

Los siguientes, son algunos de los distintos tipos de estructuras que se utilizan, en el área de distribución eléctrica:

Estructura de paso: Se utiliza en redes y líneas de distribución urbanas y rurales. En el área urbana el tramo interpostal será de 40 metros con el aislador del centro, invariablemente del lado de la calle. En el área rural, el tramo interpostal será hasta 100 metros máximo con la fase del centro en zig-zag.

Estructura de paso doble: Esta estructura se utilizara cuando la línea primaria sufra un cambio de dirección de hasta 15º, ocasionados por la geografía de la urbanización. Las consideraciones de la fase del centro y distancias interpostales, son las mismas que las de las estructuras de paso.

Estructura semi-volada: Esta estructura se utilizara en la construcción de redes de distribución, en donde la urbanización presente la banqueta entre 1 y 1.50 metros de ancho. El claro interpostal será de 40 metros.

Estructura de paso con cruceta volada: Esta estructura se utiliza en la construcción de redes de distribución, cuando la urbanización presenta banquetas menores a un metro. El tramo intrepostal será de 40 metros.

Estructura de paso doble cruceta semi-volada: Esta estructura se utiliza cuando la línea sufra un cambio de 15º, motivado por la geografía del lugar y en áreas urbanas con banquetas de hasta 1.50 mts de ancho.

Estructura de paso volada con doble cruceta: Esta estructura se utiliza cuando la línea sufra un cambio de 15º, motivado por la geografía del lugar y en áreas urbanas con banquetas menores a un metro, con tramos interpostales de 40 mts.


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIAEstructura de 2 niveles de remate: Para cambios de dirección mayores a 15º, motivados por la geografía del lugar o diseño de la red eléctrica. Los tramos interpostales se ajustaran si es un área urbana o rural.

Corte intermedio: Se utilizará cuando existan diferencias en los calibres o materiales de conductor o para futuras instalación de equipo de seccionalizacion o protección, o cuando la línea sufra una desviación mayor a 15º por diseño de proyecto o geografía de la urbanización.

Estructura de remate sencillo: Se utiliza en el inicio o en el término de una red o línea de distribución.

Puentes secundarios dobles: Conectara eléctricamente crucero de línea primaria con conectores de compresión. La separación entre ambas líneas deberá de ser de 3 pies mínimo y 5 pies máximo. El crucero deberá estar lo más próximo a los postes esquineros, lo que deberán de tener la misma distancia con res pecto a la conexión de los puentes.

Amarre para línea primaria: Soportar mecánicamente al conductor en los asientos de los aisladores tipo alfiler, para evitar su desplazamiento.

Existen unos elementos muy importantes en la instalación de las posterias de líneas, estas son las retenidas, cuya función es mantener el equilibrio en un poste, evitando a si la deflexión que se pudiese presentar debido a la tensión que ejercen los conductores sobre la posteria.

Algunos ejemplos de retenidas son los siguientes:

Retenida para línea aérea primaria: Se utilizara en el inicio o termino de una línea de distribución primaria, con el propósito de soportar la tensión de los conductores primarios.

Retenida alta para línea primaria: Se utilizara en el inicio o termino de una línea primaria en área urbana, en donde la instalación de una retenida normal obstruirá el acceso a cocheras o el paso a vehículos, si se tratase de un poste instalado en el termino de la esquina. La altura mínima del cable de retenida al suelo deberá ser de 4.50 mts.

Retenida para línea primaria y secundaria: Se utiliza en el inicio o termino donde coincidan 2 circuitos primario y secundario, de una red de distribución.


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIARetenida lata para línea primaria y secundaria: Se utiliza en el inicio o termino de 2 circuitos primario y secundario, en áreas urbanas para librar cocheras o el arroyo de alguna calle. La altura mínima del cable de retenida al suelo deberá ser de 4.50 mts.

Para la configuraciones de los a poyos, resulta de suma importancia la separaciones mínimas entre los conductores y entre estos y el apoyo. También se debe de tener en cuenta distintos factores, tales como las condiciones del terreno, condición es geográficas locales, etc.

Las líneas aéreas se instalan con uno o con dos conductores por fase, lo que ob liga al montaje de una o más crucetas, dando lugar a distintas configuraciones de apoyos. Algunas configuraciones típicas de los apoyos son las siguientes:

•H. Configuración en horizontal de los conductores. Simple circuito Fig. 1a

•T. Configuración en T de los conductores. Simple circuito Fig. 1b

•TB. Configuración en tresbolillo . Simple circuito Fig. 1c

•E. Configuración en hexágono. Doble circuito Fig. 1d

•R. Configuración rectangular. Doble circuito Fig. 1e

•B. Configuración en bóveda. Simple circuito Fig. 1f.

1a 1b 1c

1d 1e 1f


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIA1.1.2. Aislamientos.

DETERMINACIÓN DEL AISLAMIENTO

La longitud de una cadena de aisladores se debe diseñar para soportar los voltajes a los que es sometida,

para ello es necesario observar dos conceptos: Distancia de Fuga de los aisladores en función de los niveles y tipo de contaminación, y la Longitud de la Cadena de Aisladores que está dada por el voltaje de arqueo en aire entre conductores y estructura.

LONGITUD DE LA CADENA DE AISLADORES

Esta longitud se calcula con base al voltaje de arqueo en aire entre el conductor y la estructura, el cual depende de la geometría de las puntas en donde se presente dicho arqueo, de forma empírica se ha obtenido el voltaje de arqueo en aire de algunos cuerpos geométricos utilizados como electrodos de referencia. Con este criterio, de la tensión critica de flameo para impulsos por rayo, se tiene:

d=TCF /Kco

Donde:

TCF:

Es la tensión crítica de flameo a las condiciones del lugar donde se localiza la línea

Kco: Es el factor de electrodo en aire corregido por la densidad de aire y humedad

Tensión Crítica de Flameo (TCF):

El cual se obtiene de la curva de probabilidades de flameo, la TCF se determina compruebas de aplicación de voltajes y corresponde a aquel voltaje con el cual el aislamiento soporta con un 50 % de probabilidad, el producir rompimiento de su dieléctrico. A partir de este concepto se define el:

Nivel Básico de Aislamiento al Impulso por Rayo (NBAI):


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIAComo el voltaje en que se espera un 10% de probabilidad de flameo, considerando una desviación estándar del 3 %, con lo que resulta la expresión:

NBAI=0.962TCF

1.1.3. Conductores.

1.1.4. Hilo de guarda.

1.2. Resistencia.

1.2.1.Resistencia.

La resistencia de los conductores de las líneas de transmisión es la causa mas importante de perdida de potencia en ellas. El termino “resistencia”, a menos que sea calificado especialmente, se refiere a la resistencia efectiva. La resistencia efectiva de un conductor es:



R= perdidade potenciaenel conductor

I 2Ω

Donde la potencia está en watts e I es la corriente rms en el conductor en amperes. la resistencia efectiva es igual a la resistencia de DC del conductor solo si la distribución de corriente a través del conductor es uniforme. De manera breve, se analizará la no uniformidad de la distribución de corriente después de realizar algunos conceptos fundamentales de resistencia de CD.

La resistencia de corriente está dada por la ecuación

Ro¿ ρlAΩ. Ecu.1

Donde:

ρ= resistividad Del conductor

l=longitud

A= área de la sección transversal

La variación en resistencia de los conductores metálicos con la temperatura es prácticamente lineal en el rango normal de operación. Si se grafica la temperatura sobre el eje vertical y la resistencia sobre el eje horizontal, como en la figura ( ), la extensión de la porción recta de la gráfica es un método conveniente para corregir la resistencia por la variación de la temperatura. El punto de intersección de la extensión de la línea con el eje de la temperatura a resistencia cero, es una constante del materia



t1

T

RR2R1

t2

t



R₂R₁

=T+ t ₂T+ t ₁

ECU.2

La distribución uniforme de la corriente en la sección transversal de un conductor solamente se presenta para la corriente directa. Conforme se aumenta la frecuencia de corriente alterna, la no uniformidad de la distribución se hace más pronunciada. Un incremento en la frecuencia da origen a una densidad de corriente no uniforme. A este fenómeno se le conoce como efecto piel. Generalmente, la densidad de corriente en un conductor circular se incrementa desde el interior hacia la superficie. Sin embargo, para conductores de radios suficientemente grandes, se puede obtener una densidad de corriente oscilatoria con respecto a la distancia radial desde el centro.

Como se vera cuando se analice la inductancia, hay algunas líneas de flujo magnético en el interior del conductor. Los hilos que se hallan en la superficie del conductor no están enlazados por el flujo interno y el flujo que enlaza un hilo cercano a la superficie es menor que el que enlaza un hilo en el interior. Los flujos alternos inducen mayores voltajes sobre los hilos interiores que sobre los que están cerca de la superficie del conductor. Por la ley de Lenz, el voltaje inducido se opone a los cambios de corriente que la producen, y los voltajes inducidos mas elevados, que actúan sobre los hilos internos, causan una mayor densidad de corriente cerca de la superficie. Por lo tanto se tiene una mayor resistencia efectiva. Aun a las frecuencias de los sistemas de potencia, el efecto piel es un factor significativo en los grandes conductores.



1.2.2.Valores tabulados de resistencia.

Mediante la ecuación ECU. 1. la resistencia de cd de varios tipos de conductores se puede encontrar fácilmente y puede ser estimado el incremento de resistencia debido all trenzado. Las correintes por temperatura se determinan a partir de la ECU.2. el incremento en la resistencia causado por el efecto piel, se puede calcular para conductores cilíndricos y tubos de material solido si se tienen disponibles curvas R/Ro par estos conductores simples. Sin embargo, esta información no es necesaria por que los fabricantes dan las tablas de las características eléctricas de sus conductores. La tabla A3 es un ejemplo de algunos de los datos disponibles.

Ejemplo:

Las tablas de carateristicas eléctricas dan para el conductor trenzado de aluminio, marigold, una resistencia de cd de 0.01558Ω/milla a 50°. El conductor tiene 61 hilos y su tamaño es de 1113000cmil. Verifique el valor de la resistencia de cd y encuentre la relación que hay entre la reisistencia de ca y la de cd.

Solución:

De la ECU.1. a 20° con un incremento de 2% por trenzado.

Ro¿ ρlAΩ. Ecu.1

Ro=17.0∗10001113∗10³

∗1.02=0.01558Ω por 1000 pies


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIADe la ECU.2 a una temperatura de 50°

R₂R₁

=T+ t ₂T+ t ₁

ECU.2

Ro=0.01558 228+50228+20

=0.01746Ωpor 1000 pies

RRo

= 0.09560.01746∗5.280

=1.037

El efecto piel causa un incremento de 3.7% en la resistencia.

Tipo de material Resistividad (en (ohms) circularmils/pies a 20 oC

PLATA 9.9COBRE 10.37

ORO 14.7ALUMINIO 17

TUNGSTENO 33NIQUEL 47HIERRO 74

CONSTATAN 295NICROMO 600CALORITA 720CARBONO 21000

TABLA A. 3

Características eléctricas de conductores de aluminio con alma de acero (ACSR)

Resistencia Reactancia por conductor

a 1 pie de espaciamiento,60 Hz

CA, 60 Hzcapacitancia


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIADuámetro

X d ^ c a p a -Area de alu- Trenzado Capas de exterior, DC, 20°C, 20°C, 50°C, R M G Xa inductiva, citiva,

Pala bra clave minio, cmil Al/St aluminio pulgadas W /l 000 pies W / milla W / milla DS, pies W / m i l l a MW - milla

Waxwing 266,800 18/1 2 0.609 0.0646 0.3488" 0.3831 0.0198 0.476 0.1090Par t r i dge 266,800 26 /7 2 0.642 0.0640 0.3452 0.3792 0.0217 0.465 0.1074O s t r i c h 300,000 26 /7 2 0.680 0.0569 0.3070 0.3372 0.0229 0.458 0.1057M e r l i n 336,400 18/1 2 0.684 0.0512 0.2767 0.3037 0.0222 0.462 0.1055L in n e t 336,400 26 /7 2 0.721 0.0507 0.2737 0.3006 0.0243 0.451 0.1040Oriole 336,400 30 /7 2 0.741 0.0504 0.2719 0.2987 0.0255 0.445 0.1032C h i c k a d e e 397,500 18/1 2 0.743 0.0433 0.2342 0.2572 0.0241 0.452 0.1031I b i s 397,500 26 /7 2 0.783 0.0430 0.2323 0.2551 0.0264 0.441 0.1015P e l i c a n 477,000 18/1 2 0.814 0.0361 0.1957 0.2148 0.0264 0.441 0.1004F l i c k e r 477,000 24 /7 2 0.846 0.0359 0.1943 0.2134 0.0284 0.432 0.0992Ha wk 477,000 26 /7 2 0.858 0.0357 0.1931 0.2120 0.0289 0.430 0.0988H e n 477,000 30 /7 2 0.883 0.0355 0.1919 0.2107 0.0304 0.424 0.0980O s p r e y 556,500 1 8 / 1 2 0.879 0.0309 0.1679 0.1843 0.0284 0.432 0.0981Parakee t 556,500 24 /7 2 0.914 0.0308 0.1669 0.1832 0.0306 0.423 0.0969D o v e 556,500 26 /7 2 0.927 0.0307 0.1663 0.1826 0.0314 0.420 0.0965R o o k 636,000 24 /7 2 0.977 0.0269 0.1461 0.1603 0.0327 0.415 0.0950G r o s b e a k 636,000 26 /7 2 0.990 0.0268 0.1454 0.1596 0.0335 0.412 0.0946Drake 795,000 26 /7 2 1.108 0.0215 0.1172 0.1284 0.0373 0.399 0.0912Te rn 795,000 45 /7 3 1.063 0.0217 0.1188 0.1302 0.0352 0.406 0.0925Ra i l 954,000 45 /7 3 1.165 0.0181 0.0997 0.1092 0.0386 0.395 0.0897Card ina l 954,000 54 /7 3 1.196 0.0180 0.0988 0.1082 0.0402 0.390 0.0890O r t t o l a n 1,033,500 45 /7 3 1.213 0.0167 0.0924 0.1011 0.0402 0.390 0.0885Blue jay 1,113,000 45 /7 3 1.259 0.0155 0.0861 0.0941 0.0415 0.386 0.0874F i n c h 1,113,000 5 4 / 1 9 3 1.293 0.0155 0.0856 0.0937 0.0436 0.380 0.0866B i t t e rn 1,272,000 45 /7 3 1.345 0.0136 0.0762 0.0832 0.0444 0.378 0.0855Pheasan t 1,272,000 5 4 / 1 9 3 1.382 0.0135 0.0751 0.0821 0.0466 0.372 0.0847B o b o l i n k 1,431,000 45 /7 3 1.427 0.0121 0.0684 0.0746 0.0470 0.371 0.0837P l o v e r 1,431,000 5 4 / 1 9 3 1.465 0.0120 0.0673 0.0735 0.0494 0.365 0.0829L a p w i n g 1,590,000 45 /7 3 1.502 0.0109 0.0623 0.0678 0.0498 0.364 0.0822F a l c o n 1,590,000 5 4 / 1 9 3 1.545 0.0108 0.0612 0.0667 0.0523 0.358 0.0814B l u e b i r d 2,156,000 8 4 / 1 9 4 1.762 0.0080 0.0476 0.0515 0.0586 0.344 0.0776

Correcion por trenzado

Esta correcion se hace porque el conductor en su estado normal no esta totalmente

estirado, por lo que al medir se mi de el conductor con algunos dobleces.

Tabla. % de correccion segun la seccion del conductor.


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIA1.2.3.Modificación de valores tabulados considerando la temperatura.

Corrección por temperatura

Un conductor a mayor temperatura este presenta mayor resistencia. A menor temperatura tiene menor resistencia, asi lo podemos ver en la grafica de la ECU. 2.

PROBLEMA.

Determine la resistencia de un conductor de ACSR el cual tiene una relacion de 54 hilos de aluminio por 7 de acero y una seccion transversal de 2.5 cm2, si se sabe que cada uno de los hilos de aluminio es igual al diametro de cada uno de los hilos de acero siendo de 0.01 in. Hay un termómetro y se checa que la temperatura del medio ambiente es de 60°C. Una persona, tiene un termometro pegado a un tramo de 30 cm y checa la temperatura del cable y este esta a 40°C, por lo tanto determine la resistencia en corriente continua del total de la longitud, si se sabe que una distancia de 10 km.

AAC=( π d24 ) (num .dehilos )=¿

AAC=[(π ) (0.0254cm )2

4] (7 )=0.00354 cm2O=0.3546mm ²

AAL=( π d24 ) (num.dehilos )=¿

AAL=¿



RCC / AC=( ρlA )=¿

RCC / AC=(150Ω∗mm2/km ) (10Km )

0.354mm ²=4230.11Ω

RCC / Al=( ρlA )=¿

RCC / AL=(28.28Ω∗mm2 ) (10Km)

2.736mm ²=103.58Ω

RTRENZADO /AC=RCC / AC (1.02 )

RTRENZADO /AC=(4230.11Ω) (1.02 )=4314.5Ω

RTRENZADO /A L=RCC /A L (1 .05 )

RTRENZADO /AL=(103.58Ω) (1.05 )=108.75Ω

R₂R₁

=T+ t ₂T+ t ₁

RTEM /AC=208.5Ω+40° C280.5Ω+20 ° C

(4314.51 )=4692.14Ω

RTEM /AL=228Ω+40° C228Ω+20 ° C

(108 .75 )=117.5Ω

RT=1

[( 14692.14 )+( 1

117.51 )]=114.64Ω



1.3.Inductancia y reactancia inductiva.

1.3.1.Inductancia de un conductor debido al flujo interno.

1.3.2.Alcances de flujo entre dos puntos.

1.3.3.Inductancia de una línea monofásica.

1.3.4.Enlaces de flujo de un conductor dentro de un grupo.

1.3.5.Inductancia de línea de conductores compuestos.

1.3.6.Uso de tablas (valores útiles, calculables y comprobables).

1.3.7.Inductancia de líneas trifásicas con espaciamiento equilátero.

1.3.8.Inductancia de líneas trifásicas con espaciamiento asimétrico.


SISTEMAS ELECTRICO DE POTENCIA1.3.9.Calculo de inductancia para conductores agrupados.

1.4.Capacitancia y reactancia capacitiva.

1.4.1.Campo eléctrico de un conductor largo y recto.

1.4.2.Diferencia de potencial entre dos puntos debida a la carga.

1.4.3.Capacitancia de una línea de dos conductores.

1.4.4.Capacitancia de una con espaciamiento equilátero.

1.4.5.Capacitancia de una línea con espaciamiento asimétrico.

1.4.6.Efecto del suelo sobre la capacitancia de las líneas de trasmisión trifásicas.

1.4.7.Calculo de capacitancia para conductores agrupados.



1.4.8.Líneas trifásicas en circuitos paralelos.

1.5.Uso de un programa computacional.

Conclusión.

Mapa conceptual.

Preguntas.

Bibliografía.

Glosario.

Anexos.

1.2 PARAMETROS DE LINEAS AEREAS.docx

Documents

Transcript of 1.2 PARAMETROS DE LINEAS AEREAS.docx