Efecto Corona Nelson Morales Chile

7/22/2019 Efecto Corona Nelson Morales Chile

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Fe nmeno c orona e n l ne a s a re a s Ju l i o

2006

FENMENO CORONA EN LNEAS AREAS

Nelson Morales Osorio

La descarga corona corresponde a una descarga parcial en un gas, localizada en una zonalimitada del espacio y que no significa la prdida completa de las propiedades aislantes del gas, porcuanto el resto del gas conserva sus propiedades dielctricas originales !e presenta en campos nouniformes, en zonas con grandes intensidades de campo, o cuando la dimensin de los electrodoses muc"o menor que la distancia que los separa

#uando el campo elctrico o gradiente de potencial alcanza la $rigidez dielctrica del aire%&apro'imadamente (0 )*+cm a presin atmosfrica normal, el aire se ioniza, se "ace conductor y

se produce una descarga local -ste fenmeno va acompa.ado de un efluvio luminoso del cualproviene su nom/re dem1s, se producen prdidas de energa, un zum/ido f1cilmentepercepti/le y ruido so/re se.ales de radio y televisin en las cercanas de la zona donde se localizael fenmeno corona am/in se produce ozono y en presencia de "umedad, 1cido nitroso, el cualtrae como consecuencia la corrosin de los conductores cuando el fenmeno es intenso

-'isten diversos procesos elementales que contri/uyen, detienen o retardan la produccinde cargas elctricas en el aire3 de acuerdo con su accin, podemos clasificarlos en procesosfavora/les a la descarga y procesos desfavora/les

Procesos Favorables a la Descarga:

a) Fotoioni!aci"n:

-l /om/ardeo fotnico so/re los 1tomos de un gas por luz ultravioleta, rayos csmicos,radio actividad natural, radiaciones, etc, es capaz de ionizarlos cuando la energa del fotnincidente es al menos igual a la energa de ionizacin de la partcula gaseosa !i es que e'iste une'cedente de energa, ste se transmite al electrn en forma de energa cintica

b) #oni!aci"n $or c%o&'e:

4elson 5orales sorio

(

Fotn + A A++ e-


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Los electrones li/res se desplazan y aceleran por la accin de un campo elctrico como espor e7emplo el generado por una lnea de transmisin -n su movimiento, el electrn encuentra1tomos y molculas de los gases del aire, c"ocando con ellos -l c"oque puede ser de dos clases8el1stico e inel1stico &seg9n si la energa del electrn sea alta o /a7a -n el c"oque el1stico no ocurren cam/ios en la energa interna de las partculas ni en su

estructura, solamente el electrn pierde algo de su energa, que ya era relativamente /a7a !i el c"oque es inel1stico, ocurren cam/ios de energa interna en el 1tomo neutro colisionado,los cuales pueden ser8

Ecitaci"n:-l 1tomo pasa a un estado de mayor energa interna por desplazamiento or/italde sus electrones :or lo general, este estado es inesta/le, desprendindose de la energa ene'ceso mediante la emisin de un fotn, al recuperar el electrn su r/ita original -lproceso se puede esquematizar como8

#oni!aci"n:!i la energa del electrn es a9n mayor, el c"oque tiene por consecuencia eldesprendimiento de un electrn del 1tomo c"ocado -l 1tomo primitivamente neutro, alquedar con un electrn menos, adquiere carga positiva y se convierte en un in positivo8

Procesos Des*avorables a la Descarga

a Reco+binaci"n::ara el caso de c"oque entre un electrn y un in positivo, sin la energasuficiente para producir algunos de los resultados ya descritos, ocurre una neutralizacin deam/as cargas La reaccin produce la li/eracin de una cierta cantidad de energa la cual esradiada en forma de un fotn, por lo tanto8

/ Enlace con +ol,c'la ne'tra:;n electrn li/re dotado de escasa energa puede c"ocar con un1tomo neutro lig1ndose a l y formando as un in negativo8

-l in negativo tiene menor movilidad que el electrn y por ese motivo, a pesar deconservarse la carga, la descarga tiende a neutralizarse

Caracter-sticas .e los Procesos Ele+entales


/

e-+ A A*+ e-A + e-+ Fotn

e-+ A A++ e-+ e-

e-+ A+A + Fotn

A + e-A


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Los procesos descritos se caracterizan por ser fenmenos pro/a/ilsticos3 cada uno tieneuna pro/a/ilidad de ocurrencia que depende principalmente de la densidad del gas y de la energaque poseen las partculas que lo forman La pro/a/ilidad de c"oque de la partcula incidente esvaria/le con la energa -n el caso de ionizacin, la pro/a/ilidad es nula si la energa es menor queaquella llamada $de ionizacin% que es tpica del elemento de que se trate #rece con el aumentode energa y luego disminuye -n el caso de fotones, las consideraciones son las mismas, slo quela pro/a/ilidad es m1'ima cuando se est1 m1s cerca del nivel de ionizacin

tra caracterstica importante de los procesos favora/les a la descarga es que en ellosact9an principalmente electrones Los iones, por su gran masa y dimensiones, tienen muy /a7amovilidad, por lo que la pro/a/ilidad de ionizar por c"oque de iones es /a7sima :ara efectos deestudio, los iones pueden ser considerados inmviles con respecto a los electrones

Mecanis+os .e For+aci"n .e Descargas en el Aire 0(1

!iempre e'iste un cierto n9mero de pares in


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Figura ? #argas de espacio en la vecindad de un #onductor 4egativo

lgunos de los fotones producidos en esta avalanc"a golpean al conductor, li/erandoelectrones que crean otras avalanc"as y la cantidad de electrones li/res crece r1pidamente Loselectrones, al ale7arse del conductor, de7an atr1s los iones positivos producidos y finalmente seligan a molculas neutras, generalmente o'geno, formando iones negativos

-l campo se deforma por efecto de las concentraciones de carga en el espacio8 aumentacerca del conductor por efecto de la carga espacial positiva, y esto provoca que los nuevoselectrones li/res en la superficie del conductor se recom/inen con las cargas positivas antes demultiplicarse #on el movimiento de la carga positiva "acia el conductor, la ionizacin en lasuperficie cesa cuando el campo en esa zona disminuye /a7o el valor inicial por neutralizacin deesta carga y por la presencia de la carga negativa m1s le7os

-5

E

r

@

@

@ rr

E E

a, , c,

Figura A 5odificacin del campo y desplazamiento de cargas en torno al #onductor 4egativo-n a, / y c se muestra la distri/ucin de campo elctrico en tres instantes sucesivos

l ale7arse la carga negativa por efecto del campo, retornan las condiciones iniciales y elproceso se repite3 cada vez se produce un peque.o pulso de corriente de frente muy escarpado porla velocidad de formacin de la avalanc"a !e produce radiacin de energa que aparece en formade luminosidad continua, por la elevada frecuencia de los pulsos que alcanzan desde ? BCz "astaalgunos 5Cz, lo cual provoca ruido audi/le e interferencias a frecuencias de radio

La energa para estos procesos es e'trada del campo y constituye las prdidas corona Los

pulsos de corriente y la frecuencia de stos conforman las fuentes de interferencia

Descarga en Con.'ctor con Polari.a. Positiva

!i el cam/io de polaridad es producto de una tensin alterna y encuentra una cargaespacial negativa en las pro'imidades del conductor &iones negativos generados en la etapaanterior, estos iones aumentan la intensidad de campo y se desplazan "acia el conductor, donde seneutralizan >ado que el desplazamiento de los iones es lento, no genera corrientes importantes yno se produce interferencia -n la recom/inacin se emite una luminosidad continua


4


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>espus de este fenmeno, que sucede al comienzo del semiciclo positivo, el campo tomasu distri/ucin normal y comienza otro proceso que es repetitivo y produce efluvios luminososcon pertur/aciones radio


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EM

E

r

E E

@

@

@

n : n!ero de ;u'conductores.

" : radio del ;u'conductor.

s : distancia entre su'conductores

consecutivos.

A : radio del crculo de su'conductores.


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!e utiliza el mtodo de coeficientes de potencial para calcular la carga total de cada uno delos conductores equivalentes, con los valores de potencial adecuados para las diferentes fases opolos, utilizando el radio equivalente de igual capacidad del conductor ficticio

ercera tapa:

#onocida la magnitud de la carga total del "az, se calcula el gradiente superficial promedio8

7

n"!

t=

2

$

0 &?2

-l gradiente superficial promedio se define como el promedio aritmtico de los gradientessuperficiales medios de su/conductores individuales

= el gradiente superficial promedio m1'imo del "az est1 dado por la e'presin8

"

A< != +

? &?(

%orreccin para conductor con /e'ras =$>

:ara el caso de conductor "ec"o con "e/ras e'iste una e'presin en funcin del gradientesuperficial promedio, ecuacin &?(, y del 1ngulo so/re la periferia del conductor de/ido a la nouniformidad del gradiente de volta7e en sta3 la e'presin est1 dada por8

+= cos?,&R

rEE

h

m

&?Mdonde8r? : radio de la ?e'ra." : radio !edio del conductor.n? : n!ero de ?e'ras en la perieria.

R

/r%

E

E+

Figura ?( *ariacin perifrica del campo en conductor ca/leado

>e esto resulta como campo superficial m1'imo8


((


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+=R

rEE

h

m?

ma'

&?H

M,to.os $ara el Clc'lo .e P,r.i.a Corona

-n los procesos elementales que intervienen en el efecto corona en las lneas detransmisin, se li/era energa, la que se manifiesta en forma de calor, luminosidad, radiacioneselectromagnticas, generacin de productos qumicos &ozono, ruido que produce interferenciasen un amplio rango de frecuencias e incluso vi/raciones mec1nicas oda esta energa li/eradaproviene del campo elctrico de la lnea y por lo tanto es parte de la energa que se transmite,constituyendo las prdidas corona

La prdida corona para condiciones clim1ticas de /uen tiempo es insignificante enconductores /ien dimensionados 4o o/stante, esta prdida est1 siempre presente y representa una

cierta cantidad de energa consumida por la lnea !in em/argo, para condiciones de mal tiempo,estas prdidas pueden ser del orden de ?00 veces las prdidas en caso de /uen tiempo y puedevariar en un factor ?0 entre lluvia fuerte y leve

:ara el c1lculo de prdidas se utilizan mtodos que se diferencian esencialmente por el tipode conductor de la lnea en cuestin

M,to.o .e F Pee 0(1

-l fenmeno corona "a sido estudiado, entre otros, por F I :ee), quien medianteo/servaciones empricas desarroll frmulas para el estudio cuantitativo de ste en el caso decilindros paralelos, de superficie lisa La prdida corona ::--B, en )I+)m+fase, queda e'presadaen la frmula8

- + "

3V V @

- d= +

2B$2& $02 &

8 8 &?6

donde8

: densidad relativa del aire.

: recuencia del siste!a# en /C.

" : radio del conductor# en c!.

3 : distancia eectiva entre ases# en c!.

V : voltae eectivo ase neutro# en V.

Vd : voltae eectivo crtico disruptivo# en V#


(/


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V g ! " 1n 3

"d=

0 0 &?A

*alores de m propuestos8

$.0 : para conductor liso# pulido.

0.9D - 0.98 : para conductor Espero o enveecido.

0.80 - 0.8) : para conductor en ?e'ras


(3


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g0 5 2$.0) ve c!

5 0.D92 2)D+

: presin at!osrica en !! de /g.

: te!peratura a!'iental en %.

-sta e'presin es v1lida para el caso de un 9nico conductor por fase, y de acuerdo a lae'periencia recogida en la /i/liografa, recomenda/le para conductores $delgados% &menos de ?pulgada de di1metro

:ee) tampoco consider en la e'presin propuesta condiciones clim1ticas adversas, lascuales pueden ser incorporadas sustituyendo el valor de $m0% por un factor $m% que incluya dic"ascondiciones

M,to.o .e Peterson 031

-n este procedimiento se calcula primero la tensin caracterstica de la lnea por fase &e d,luego, se calcula la razn entre la tensin por fase de servicio y la tensin caracterstica de la lnea,con esta 9ltima se calcula un factor & que se o/tiene de las curvas mostradas en las figuras ?M y?H y finalmente se aplica la ecuacin de :eterson para prdidas corona

:ara una me7or aplicacin del algoritmo, ste se "a su/dividido en las siguientes etapas8

Primera etapa:

:ara el c1lculo de ede'isten tres casos importantes, dos de ellos para conductor en "e/ra8

? #onductores redondos de superficie lisa y limpia8

ed 5 B8., ! 2D" 1og$03" &?Den que8

" : radio del conductor en c!.

3 : distancia entre ases en c!.

: densidad relativa del aire.

ed : tensin caracterstica de la lnea por ase# en kVeectivon.

2 :ara ca/les de varios "ilos, que tienen ?2 o m1s "e/ras en la capa e'terior8


(4


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e !

1og 3

c "n 1og

3

" c "

c"

n

" c "

d?

??

?

?

?

=

+

+

B8 ,

$

$ $

2

2D

$0 $0

.

9

9

&?

con:

cn

n

?

?

= +

+$

2

2

sen

&20

n? : n!ero de ?e'ras de la capa e@terior.

"? : radio ?e'ra capa e@terior en c!.

" : radio !edio del conductor en c!.

( :ara un ca/le que tiene 6 "e/ras en la capa e'terior8

ed 5 D&.B) 2D" ! 1og$03"+0.0,)) &2?

*alores de m propuestos8

0.8) -0.90 : para condiciones co!unes.

0.,) - 0.)B : para conductores no lavados.

0.9$2 - 0.9D : para conductores lavados con un disolvente de grasas.

0.88& : esco'illados con una esco'illa de ala!'re.

$.000 : pulido.

0.)2 - 0.)& : conductores arrastrados ( sucios con polvo.

0.9B& : despus de & !eses e@puestos a la accin at!osrica.

0.92 : so!etido a la accin at!osrica# ?u!edad 'aa de da.

0.)8 : de!# pero de noc?e.


(5


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Segunda etapa:

!e calcula enseguida la razn *+edy se determina, a travs del gr1fico presentado en las figuras

?M y ?H, el valor del factor

Funcin emprica de Peterson para calcular la

prdida por efecto Corona

0.01

0.1

1

10

0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

V/ed

Figura ?M Funcin de :eterson para c1lculo de prdidas por -fecto #orona con razn&*+ed entre 06 y 2M

Funcin emprica de Peterson para calcular laprdida por Efecto Corona

0.1

1.0

10.0

100.0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

V/ed

Tercera etapa:


Figura ?H Funcin de :eterson para c1lculo de prdida por -fecto #orona con razn &*+ed

entre ? y ?

(8


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>eterminado , se calcula la prdida por efecto corona para /uen tiempo por la siguienterelacin8

- + V

1og 3

"

-";G6 = 20 9& $0 , 2

$02

.

8

&22

";G6 : otencia de prdida por corona# en kH k! ase.


V : tensin de servici#o en V eect.n. .

-l mtodo de :eterson es aplica/le slo al caso de un conductor por fase y entrega me7ores

apro'imaciones en el caso de conductores $gruesos% &m1s de ? pulgada de di1metro

M,to.o .e Electricit, .e France 2EDF) 091

Los investigadores # Gary y 5 5oreau desarrollaron dos mtodos para el c1lculo deprdida corona para conductor tipo en "az ;no de estos mtodos es aplica/le a condicionesclim1ticas de /uen tiempo y el otro para mal tiempo

Mtodo para buen tiempo

:ara un conductor fasciculado de n su/conductores por fase se da la siguiente relacinemprica para :->F8 potencia de prdida por corona, )I + )m + fase8

3F5 0 r$.8 n + ,2 &0 &2(

donde8

: recuencia de la tensin en /C.

r : radio del su'conductor en c!.

n : n!ero de su'conductores.0 : es un actor de prdida de potencia ue se o'tiene de la igura siguiente# considerando

el gradiente relativo co!o raCn entre el gradiente !E@i!o del ?aC ( el ca!po elctricocrtico del su'conductor liso# 0.

gr

0 0 ?0 (0?

= +

&2M

0 : ca!po elctrico crtico del su'conductor liso ideal# en kVeect. .

r : radio del su'conductor# en c!.


(9


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g0 ( : son los descritos en el !todo de eek.

-3

0.410-4

10

0.5 0.6

10

-2

10-1

0.80.7 0.9

-m+-o

Gradiente relativo

P

r

d

i

d

a

s

P0#ond limpio

#ond sucio

-stado medio

de superficie

Figura ?6 Q/aco para prdidas en conductores secos

Mtodo para mal tiempo

-ste mtodo es un proceso analtico desarrollado rigurosamente y verificadoe'perimentalmente con mediciones en lneas y en 7aulas de prue/a Fueron utilizadasconfiguraciones en "az de ? a D su/conductores, con di1metros entre 20 y HD cm por conductor

La prdida corona para mal tiempo queda determinada por8

3F5 k e &2H

donde8k : actor ue depende de las caractersticas geo!tricas de la lnea ( viene dado por la

e@presin.

k +

n r

1og "

" 1og

"

1og "

c c=

&0

2 $0

0$0

$0 0

8 9

&26


r : radio del su'conductor# en c!.

"0 : radio del conductor a potencial cero# de la lnea coa@ial euivalente# en c!.

"c : radio del conductor nico euivalente de igual capacidad# en c!.

: radio !edio de e!igracin de la carga espacial# en c!.

=2& n r

5 $ + 0.D08 r


(?


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e : prdida especica corona# ue depende del ca!po elctrico relativo *( del estado de

supericie de los conductores I!J# se o'tiene de la igura $) ( $8 considerando elgradiente relativo co!o la raCn entre el gradiente pro!edio ( el ca!po elctrico deeek

-l factor m, para un mismo valor de intensidad de lluvia puede variar en 20 < (0 R,dependiendo del grado de enve7ecimiento del conductor -sta variacin puede traducirseperfectamente en una variacin de "asta ?00 R en la prdidas especfica :e, con /a7as intensidadesde lluvia, y /a7o campo elctrico

0?

0A

06

0H

0M

0(

? ?0 ?00

mm+"r

valores e)ce$cionales

con.'ctor n'evo

con.'ctor vieo

E

N

V

E

J

E

C

I

M

I

E

N

T

O

#ntensi.a. .e ll'via

C

o

e

*

.e

E

s

t

a

.

o

.e

S

'

$

!

Figura ?A Q/aco para determinacin de SmS

00H

0?0

020

0H0

?00

200

H00:e

-m+-0

m T 0M 0H 06 0A 0D

;ra.iente relativo

0M 0H 06 0A 0D 0F ?0

P

,

r

.D

e

s

$

e

c

-

* c

a


Figura ?D :rdida especfica corona

(B


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M,to.os $ara el Clc'lo .e Ra.io #nter*erencia 2R#)

Las descargas, de/ido a la presencia de corona, se propagan a lo largo de la lnea deacuerdo con las leyes de la teora electromagntica de 5a'Uell -l campo elctrico provocado porla componente espectral de corriente se denomina campo pertur/ador

omando en cuenta la atenuacin relativamente /a7a de esta propagacin &V M dN+Bm, laparte dominante de este campo se de/e a la superposicin de los efectos de todas las descargasrepartidas so/re varias decenas de )ilmetros a am/os lados del punto de medida, y no slo alefecto directo de descargas frente al punto de medida

>e/ido a la naturaleza del fenmeno fsico corona, que es el que provocafundamentalmente ruido en el rango de las frecuencias de radio, y al grado de imprecisin quelleva implcito la estimacin de algunos de los par1metros, &como por e7emplo el estado de lasuperficie del conductor, la prediccin $e'acta% de la interferencia a frecuencias de radio escompletamente ilusoria

Nas1ndose en diversas investigaciones empricas, se puede demostrar que el nivel de ruidode radio generado por un conductor o "az de conductores de una lnea de transmisin de alta oe'tra alta tensin, a un volta7e dado y /a7o la condicin particular de lluvia intensa &precipitacinsuperior a ? mm+"r, es esta/le y reproduci/le dem1s, este nivel se caracteriza por serindependiente del estado superficial del conductor previo a la lluvia intensa y por ser el m1'imonivel de pertur/acin generado por la lnea l ser posi/le reproducir la pertur/acin se "aposi/ilitado el desarrollo de diversos mtodos los cuales se pueden clasificar en comparativos &oempricos y analticos &o semiistancia de la lnea &perfil transversal #ondiciones atmosfricas y otras varia/les estadsticas

-l es$ectro .e *rec'encia representa la variacin del nivel de radio interferencia en unpunto dado en la vecindad de la lnea, en funcin de la frecuencia La forma de la corriente de altafrecuencia es relativamente independiente del n9mero de impulsos elementales, como tam/in deldi1metro de los conductores :uede suponerse entonces que la forma del espectro de frecuenciadel campo pertur/ador ser1 la misma para diferentes distancias de la lnea y en diferentescondiciones de tiempo, traslad1ndose solamente en magnitud

Los espectros medidos son generalmente irregulares, de/ido tanto a las continuasfluctuaciones del nivel de K en el curso de una medida, como por otras razones !in em/argo latendencia en una gran cantidad de medidas, cumple la afirmacin anterior La e'periencia muestraque la generalidad de los espectros pueden ser agrupados en dos familias8 una correspondiente aconfiguraciones "orizontales y la otra a do/le circuito y configuraciones triangulares o verticales-l espectro tipo, seg9n la configuracin queda definido por las siguientes relaciones8

< configuracin "orizontal8


/>


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K T K0< &2( log?0f @ ?2 log?02f @ H,D [dN ] &2A

< configuracin vertical, triangular o do/le circuito

K T K0< &?D Kog?0f @ ?2 log?02f @ M,( P dN W &2D

-l $er*il transversalcorresponde a la variacin del nivel de interferencia en funcin de ladistancia al centro de una lnea de transmisin, en una trayectoria perpendicular a la lnea, por elcentro del vano3 se determina a una altura de 2 m so/re el nivel del suelo, a una frecuencia de 0,H5Cz K!: ? 5Cz &4!K y distancias laterales que no e'cedan los 200 metros -l perfilpresenta un r1pido decremento, de modo que para distancias superiores el efecto de interferenciallega a ser desprecia/le am/in los perfiles medidos son a menudo irregulares, de/ido a lascontinuas fluctuaciones del ruido durante una serie de medidas, como por irregularidades en eltrazado o en el terreno de la lnea

La ley de atenuacin del campo pertur/ador puede ser e'presada simplemente en funcin dela distancia directa > entre la antena de medida y el conductor m1s pr'imo, por la frmula8

- T &>0+>) -0o /ien en deci/eles8

K T K0@ 20 ) log?0&>0+>

-l coeficiente ) est1 entre ?,M y ?, seg9n la configuracin de la lnea y puede serinfluenciado por la resistividad del suelo

Los perfiles tipo se trazan tomando como referencia una distancia lateral de ?H metros,"orizontalmente con respecto al conductor m1s pr'imo y en escala decimal en distancia, orefirindose a una distancia directa al conductor igual a 20 m y en escala logartmica en distanciaLa primera representacin es m1s 9til para predecir el anc"o de la fran7a su7eta a interferencia,mientras que la segunda muestra la ley fsica de decrecimiento del campo pertur/ador

La distri/ucin de los niveles de K depende del tipo de clima8 un clima muy "9medo,lluvioso o con a/undante ne/lina o nieve, aumentar1 el porcenta7e de niveles elevados, mientrasque un clima seco lo reducir13 dentro de lo definido como mal tiempo, es particularmenteinteresante la condicin S?luvia fuerteS &precipitacin superior a ? mm+"r pues /a7o estacondicin la interferencia sigue una distri/ucin gaussiana, con desviacin est1ndard entre 2 a (dN y los valores dependen slo de las caractersticas elctricas y geomtricas de la lnea8 luego

/a7o esta condicin el fenmeno es esta/le y reproduci/le y corresponde al nivel de interferenciacaracterstico de la lnea

Los valores medios de la distri/ucin para /uen tiempo y lluvia fuerte est1n separadosapro'imadamente 20 dN -n clima seco, sin roco natural, el nvel de K nocturno es H a D dNinferior al nivel a medio da La temperatura am/iente y el efecto del sol 7uegan un importante rolen tiempo seco, determinando valores m1'imos de K entre ?M y ?6 "rs


/(


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-stas fluctuaciones del nivel de K de/ido a variaciones de las condiciones clim1ticas setraducen en una traslacin vertical de todo el espectro de frecuencia o del perfil transversal,pr1cticamente sin deformacin en el primer caso y con modificaciones menores en el segundo

-l estudio sistem1tico de fluctuaciones del nivel de K de una lnea dada necesita registrospermanentes del campo elctrico pertur/ador de dic"a lnea, durante un a.o al menos, a unadistancia y a una frecuencia de medida fi7as Los resultados de estas medidas se presentan deacuerdo a mtodos de an1lisis estadsticos, es decir en la forma de "istogramas o distri/uciones defrecuencias acumuladas &porcenta7e de tiempo durante el cual la K ser1 menor que un valordado

Las causas de las fluctuaciones en la medida del nivel de K son numerosas3 se puedencitar, entre otras8

< fidelidad de respuesta del aparato de medida y naturaleza aleatoria propia del fenmeno< variaciones en la tensin de alimentacin de la lnea< irregularidad de condiciones meteorolgicas a lo largo de algunas decenas de )ilmetros de

lnea, que contri/uyen al nivel local< variacin de condiciones meteorolgicas en el punto de medida< cam/ios en el estado de superficie de los conductores, sensi/les no slo a condiciones

meteorolgicas, sino igualmente a depsitos de polvo, insectos y otras partculas

La medida del nivel de interferencia e'"i/ir1 entonces una dispersin mnima inevita/le,caracterizada por una desviacin tpica variando entre 0,H a 2,H dN seg9n ?a precisin de losaparatos de medida utilizados

M,to.os Co+$arativos Si+$li*ica.os

Los mtodos comparativos se /asan en resultados de medidas del nivel de ruido realizadasen una lnea de referencia e'istente, de la que se conocen todas las caractersticas /a7o las cualesse efectuaron las medidas Luego, se aplican una serie de trminos correctivos /asados en ladiferencia entre los par1metros que inciden en el nivel de pertur/acin de la nueva lnea en estudioy los de la lnea de referencia

La ecuacin /1sica para estos mtodos viene dada por la siguiente e'presin8

"K 5 "K0+ "K, frecuencia &Kf y condiciones clim1ticas &KLL


//


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>e los mtodos comparativos se "a elegido, de/ido al respaldo que significa laorganizacin que lo propone, el mtodo simplificado de #KG-, que se ver1 a continuacin

M,to.o Si+$li*ica.o .e C#;RE 041 0(1

Nasado en datos e'trados a lo largo de los a.os en diferentes configuraciones de lneas dee'tra alta tensin, #KG- y la K--- desarrollan una frmula emprica relacionando las lneas m1simportantes y las condiciones atmosfricas

"KidL 5 D.&g!+ $2" - DD1og$03i20 - D0 &(0

con8

" : radio euivalente del conductor i a igual tensin# en c!.

g! : gradiente supericial !E@i!o del conductor i# en Vc!.

3i : distancia desde el conductor i al punto de !edida de "K# en !.

-sta frmula est1 su7eta a las siguientes restricciones y condiciones de c1lculo8

? La frecuencia de medicin es de 0H 5Cz

2 La razn entre la separacin de los su/conductores y el adio equivalente a igualcapacidad de/e estar entre ?2 y 20

( La dispersin es de 6 dN:ara c1lculo en mal tiempo sumar al resultado ?A dN

M :ara "acer correcciones al c1lculo realizado se de/e sumar al resultado, en dN, alguno delos siguientes trminos8

< :ara correccin de frecuencia se utiliza la siguiente frmula para calcular Kf ,factor de correccin , en dN, de/ido a diferencias en la frecuencia de medida f, en 5Cz

"K 1og+

+ = +

+

20 $ 0 &

$$0

2

2

. &(?

< :ara correccin de distancia se utiliza la siguiente frmula para calcular "K3 , factor decorreccin, en dN, de/ido a diferencias con la distancia comprendida entre la antena y elconductor central de la lnea del c1lculo inicial con el estudiado8

"K k 1og 3 3 ;iendo k3 = 20 $ ,&$0 0 . &(2

< :ara correccin por altitud se utiliza la siguiente frmula para calcular "K? , factor decorreccin, en dN, de/ido a diferencias con la altura de la lnea estudiada con la utilizadaen el c1lculo inicial

"K ?

? = D00 &((


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-n el caso de varias fuentes en fase &por e7emplo, lneas de do/le circuito, la composicinde campos de la misma fase se realiza transformando la magnitud del campo pertur/ador de/ido a

cada fuente de dN a *+m20?0iRI

iE = &(M

-n que -i se encuentra en *+m y Ki en dN

Luego, superponiendo los campos de/ido a distintas fuentes en fase

0 0i

i

=

2

$2

&(H

-l resultado se transforma nuevamente a dN

"K 5 20 1og$0 &(6

Criterio C#SPR $ara S'+a .e niveles .e R# .e L-neas .e tres *ases 0?1 041

Ca/iendo calculado el nivel de adio Knterferencia, a 0H 5Cz, de cada fase en un punto dado,la regla eval9a el nivel K total de una lnea de un circuito como se descri/e a continuacin8

? Luego de ordenar de mayor a menor los niveles de K de cada fase, se verifica si la diferenciadel superior con respecto al m1s cercano es mayor o igual a ( dN >e ser as se considera esteel nivel de ste como el representativo de la lnea

2 -n caso de que no se cumpla el punto anterior se promedian los dos niveles mayores y se lesuman ?H dN a este resultado, siendo el valor resultante el nivel K representativo de la lnea

[ ]"K "K "K

dL= +

+? 22

?H &(A

siendo K?y K2los 2 niveles de radio interferencia mayores entre las tres fases

-n caso de que la lnea posea 2 o m1s circuitos, se de/er1 realizar una composicin de camposcomo las descrita en las ecuaciones anteriores y luego utilizar el criterio #K!:

M,to.os Anal-ticos

Los mtodos analticos pretenden reconstruir los mecanismos de formacin del campopertur/ador, tomando en cuenta todos los par1metros constructivos de la lnea y las caractersticasespecficas del terreno dem1s, se /asan en resultados de medidas e'perimentales de lascorrientes pertur/adoras de alta frecuencia

-stos mtodos utilizan el concepto de $funcin e'citacin% caracterstica de un conductor o


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"az dado -ste par1metro define me7or la generacin de interferencia que la corriente inyectada,que no es m1s que una cantidad derivada que depende del sistema de capacitancias de la lnea

[ ] [ ] [ ]K %= $

B 0 &(D

con 8K : !atriC de corrientes in(ectadas #en A !$2.% : !atriC de capacitancias de lnea.

: !atriC de unciones de e@citacin # en A !$2# caractersticas de cada conductor# ( decada ase de una lnea.

La funcin se o/tiene de mediciones de corrientes inducidas en 7aulas de prue/a monof1sicasde dimensiones reducidas para diferentes conductores y en condiciones definidas, y adem1s,conociendo la matriz de capacitancias de la 7aula >e esta forma, se genera una carta universal decurvas con la cual se puede o/tener la funcin de e'citacin, en dN, de cualquier "az -stas cartastoman como referencia ? +m?+2 La funcin de e'citacin que caracteriza la lnea de transmisin,

es definida como la m1'ima funcin de e'citacin producida por alguna de sus fases La funcinpara cada fase corresponde al m1'imo valor producido por alguno de los su/conductorespertenecientes al "az

M,to.os $ara el Clc'lo .e #nter*erencia a Frec'encias A'.ibles

-l ruido ac9stico provocado por descargas corona en conductores areos, co/ra nota/leimportancia con el empleo de sistemas de transmisin de e'tra alta tensin &- tensionesinferiores a H00 B* el ruido ac9stico es irrelevante3 a"ora, so/re este nivel, en especial en ultraalta tensin ;, el nivel de ruido ac9stico impone limitaciones en cuanto al n9mero de

su/conductores y dimensiones de stos

-l ruido ac9stico depende del gradiente elctrico superficial del conductor y del estado desu superficie parece principalmente /a7o condiciones de lluvia o ne/lina intensa, o en /uentiempo, /a7o el efecto de cierto tipo de contaminantes Las gotas de agua en los conductores sonla principal fuente de ruido ac9stico

La atenuacin lateral del ruido audi/le desde lneas de transmisin es alrededor de ( dNpor cada duplicacin de distancia, aunque a distancias grandes esta atenuacin es mayor

Co+$onentes .el r'i.o acstico

-l ruido audi/le producido por lneas de transmisin posee dos componentescaractersticas8 tonos puros y ruido aleatorio

Los tonos puros ocurren a frecuencias m9ltiplos de la frecuencia industrial, siendo el m1simportante el segundo m9ltiplo &?00 Cz en el caso nacional, llamado tam/in !'+bi.o -lzum/ido se produce por el movimiento de la carga espacial circundante al conductor, el cual causainversin de la presin de aire dos veces durante cada medio ciclo, por el movimiento de ionespositivos y negativos desde y "acia la superficie del conductor Los pulsos de polaridad negativacrean intensa ionizacin y contri/uyen en mayor medida a que las descargas positivas al zum/ido,


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con el nivel de ruido aleatorio muc"o m1s /a7o

-l ruido aleatorio es causado por una secuencia aleatoria de pulsos, producto de descargascorona en el aire, en la superficie del conductor La generacin de estallidos es fundamentalmenteproducto de descargas de polaridad positiva -stas descargas ocurren en paquetes en cada ciclo depolaridad positiva y, por lo tanto, la componente de H0 Cz y armnicas superiores se pueden "acerpresentes en el espectro

m/os componentes del ruido ac9stico, aunque so/repuestos, son fenmenos diferentes,tanto en su generacin como en su efecto -l estudio de lneas de -, mostr que, /a7ocondiciones clim1ticas diferentes, el ruido aleatorio y el zum/ido adquieren distinta importanciaso/re el ruido ac9stico, es as que, en condiciones de "ielo, se genera un muy alto zum/idomientras que el ruido aleatorio es relativamente /a7o

Las ondas de presin propagadas por la descarga, se producen en diferentes localizacionesa lo largo del conductor y en tiempos diferentes, por lo cual la energa ac9stica, que llega acualquier punto, se distri/uye aleatoriamente so/re todo el ciclo

Pre.eter+inaci"n .el Nivel .e R'i.o Acstico

-l resultado de las investigaciones efectuadas en 7aulas de prue/a, es una serie de leyesempricas para determinar el nivel de ruido ac9stico generado $por una fase%, /a7o condiciones delluvia fuerte, separando los trminos de correccin por gradiente superficial m1'imo &g, pordi1metro del conductor &d y por distancia desde el conductor a la antena &> !e trata de mtodossimilares a los mtodos comparativos e'puestos para el caso de determinacin de radiointerferencia, por lo tanto, se llega a relaciones tales como8

[ ]8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9"A dL "A "A "A "A "Ag d 3 n= + + + +

0 dN& &(

-n lneas de transmisin trif1sicas, el procedimiento para calcular el nivel de ruido ac9sticodesde una lnea de transmisin se efect9a en los siguientes pasos8

? !e eval9a la intensidad ac9stica, o densidad de potencia ac9stica de/ida a cada fase, a ladistancia correspondiente

2 :ara tomar en cuenta la atenuacin del sonido en el aire , el resultado se multiplica por e con 000AH m


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( !uponiendo que las potencias ac9sticas de/idas a cada fase se suman alge/raicamente encualquier punto del espacio, entonces8

H 5 Hi &M?

-n el espacio li/re, la intensidad de potencia ac9stica I y la presin ac9stica p est1nrelacionadas por la impedancia de onda del aire z8

H 5 p2 C con z M20 P5B!W &M2

Luego, la potencia resultante efectiva, en 4 + m2, puede o/tenerse tam/in por8

p 5 pi2$2 &M(

M !e determina el nivel de ruido ac9stico de dN& /a7o lluvia fuerte e'presando el nivel depresin del sonido en dN8

dL A 1og p

@8 9=

20

2 $0$0 & &MM

Re*erencias


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P?W 5orales, 4elson Fenmeno #orona en Lneas de ransmisin y sus -fectos, :u/licacin &:?;niversidad de #"ile, Facultad de #iencias Fsicas y 5atem1ticas, >epartamento deKngeniera -lctrica, ?D6

P2W 5orales, 4elson 8 plicacin de un mtodo analtico para evaluar pertur/aciones aFrecuencias de adio provocadas por una Lnea de H00 B*, :u/licacin >+6 ;niversidad de#"ile, Facultad de #iencias Fsicas y 5atem1ticas, >epartamento de Kngeniera -lctrica,?D

P(W Follia, Jorge8 evisin de procedimientos de c1lculo de radio

Efecto Corona Nelson Morales Chile

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