Universidad Nacional de IngenieraF lt d d I i M i Facultad de
Ingeniera MecnicaDepartamento de ElectricidadMercado ElctricoI
-FASPElementos de Lneas nsmisin UNIFredy Saravia PoicnIng
Electricista MScneas de TranIng. Electricista,
[email protected], Abril de 2013Partes del CursoI
.- Introduccin. Panorama del CursoII Parte Elctrica de las Lneas de
II.- Parte Elctrica de las Lneas de TransmisinIII.- Aspectos
Econmicos y I -FASPRegulatorios en la TransmisinIV.- Parte Mecnica
de las Lneas de Transmisinnsmisin UNITransmisinV.-Temas de
Perspectiva en los Proyectos de Lneasneas de TranLObj ti Objetivo
Comprender las variables principales que intervienen en el anlisis
(operacin) y sntesis (diseo) de las lneas anlisis (operacin)
ysntesis (diseo) de las lneas. Los problemas de operacin y diseo
requieren conocer los mtodos para determinar las impedancias y I
-FASPyadmitancias de las lneas. Asimismo la determinacin de seccin,
cadas de tensin, i t d t i it fi i i did tnsmisin UNIcorrientes de
cortocircuito, eficiencia, prdidas y otros dependen de las
caractersticas fsicas.neas de TranLP d l T i iCi it ti i d
tiProceso de la Transmisin Circuito tipo inductivo200250V. e = t
sin U u m Potencia del circuito50100150200VI) ( . Im e = t sin iI
-FASP- 100- 5001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27( ) | | e e e- tI Vp) - t ( .sin t.I .sin V pm
mm m2 cos cos. ==nsmisin UNI Componentes de potencia- 250- 200-
150( ) | | e - t2p 2 cos cos =I V I Vneas de Tran( )( ) t sin2 Q
cos2 1sin . 2 sin 2.I V- 2 cos 1 cos2I . m m me e e e t P pt tVpm
=L( ) t sin2 Q - cos2 - 1 . e et P p=A li i d l P t i Anlisis de la
Potencia P+: V, I son positivos (negativos). Energa que consume la
carga. La corriente fluye en direccin a la cada de ( ) t sin2 Q- t
cos2 - 1 P p e e . =ytensin. P-: V.I diferentes signos, en direccin
al aumento de tensin. La corriente desde la carga al sistema.50.0I
-FASPcarga al sistema. =90 Circuito resistivo. Valor promedio de
p=0 La potencia circula al doble de la f i d l i t30.040.0PSnsmisin
UNIfrecuencia del sistema. P- Trabajo til; Q - Magnetiza Sist.
Trifsico: desplazadas en 120-10.020.0neas de Tran- 20.0- 10.01 2 3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
27QLC t F i d l LT Componentes Fsicos de la LT Transmisin de
energa: Campos magnticos en conductores y medio ambiente Campos
magnticos en conductores ymedio ambiente. Campos electrostticos
producen corrientes capacitivas y de fuga (nivel de tensin y
calidad del aislamiento).I -FASP Las LT se analizan tericamente
como un conjunto infinito de compnentes distribuidas que contienen
Resistencias, Inductancias y Capacitancias.nsmisin UNIduc a c as y
Capac a c as En anlisis de sistemas se modelan las lneas mediante
ecuaciones que relacionan los valores de los componentes de las
lneas (R X G y B)neas de Tranlas lneas (R, X, G y B). El
modelamiento de la LT supone un sistema trifsico balanceado
(simtrico) de tal forma que el circuito equivalente Lcorresponde a
una de las fases del sistema. Los modelos de LT: Modelo H y Modelo
TM d l d l L Modelo de la LneaRL jXLElementos LongitudinalesI
-FASPVr Vs2L G2L B2L B2L GElementos Transversalesnsmisin UNI2 2 2
2neas de TranModelo de Parmetros ConcentradosLA M t d I d i
Arranque en Motores de Induccin Los motores representan una parte
significativa de la demanda y considerar su respuesta a la variacin
de tensin en los sistemas es muy importante. y p En los anlisis
equivalentes se considera un modelo de estadopermanente con el
equivalente monofsico en T.I -FASPZa=R1+j X1 X2I 2nsmisin UNIZb=R
+R (1-s)/s V1neas de TranZbRc //j XmR2+R2(1-s)/s =R2 / sV1LR i t i
Oh i R Resistencia Ohmica: RLD t i l did t i l t i l d t d d f d t
l t d l Determina las prdidas trmicas y la tensin en los
conductores y depende fundamentalmente del material y seccin del
conductor. Dato de catlogo del fabricante Resistencia
Unitaria:(Ohm)A1000 Aro = = - resistencia especfica, Ohm.mm2/km
(Cu=17.24 ; Al=28.9)A - seccindel Conductor, mm2.A A I -FASPAseccin
del Conductor, mm - Conductancia unitaria -, m/(Ohm.mm2(Cu=58;
Al=34.6) Resistencia de la Lnea:R= ro.L Ohm/km Resistencia del
Conductor, ante variacin de T ambiente:nsmisin UNIo - Coeficiente
trmico del conductor C-1(o =0 0043; o =0 004)( ) | |neas de Tranot-
Coeficiente trmico del conductor,C , (ot Cu=0.0043; ot Al=0.004)( )
| | 20 - t . 1 . t o + = R RLLR t i I d ti X Reactancia Inductiva:
XL Inductancia Unitaria, Ohm/km Depende de la configuracin
geomtrica019 0 l 1733 0 2DMGf LDMG - Distancia media geomtrica,
mmrc- radio del conductor, mm DMG - Depende de la disposicin del
conductor: Vertical, Horizontal, triangular019 . 0 log 1733 . 0 . 2
+ = =corDMG.f.L x tI -FASP DMGDepende de la disposicin del
conductor:Vertical, Horizontal, triangularDMG: 10 kV 0,9m; 35 kV -
3.54 m; 138 kV 5.5 m; 220 kV - 8 m.nsmisin UNI331 23 12 . . D D D
DMG =rneas de TranD12D23rcLD13R t i I d ti X Reactancia Inductiva:
XL En caso de doble terna se tienen frmulas especiales. En lneas de
EAT, se utilizan lneas con conductores de fases mltiples Para
evitar asimetras en las LT se utiliza l t i i d d tI -FASPla
transposicin de conductores.nsmisin UNIneas de TranLP dit i G
Perditancia: GL Deterioro del aislamiento. Contaminacin del
conductor Medio ambiente: Polucin, HumedadcoroPgA=I -FASP( ) cr f
fccornom2oU UDMGrPVg = Ao18 . 0nsmisin UNIDMG oL g G o L . =neas de
Tran APcor- Prdida por efecto corona, kW/km o - Factor de correccin
de densidad de aire Uf - tensin de fase, kV Ufcr - tensin crtica de
fase kVL Ufcr - tensin crtica de fase, kV S t i B Susceptancia: BL
Se deben al campo elctrico formado por tierra y el conductor.
Elctricamente representa un aporte de reactivos que se inyectan a
lalnea bo en 1/Ohm.kmI -FASPDMGlog9.12.c b o o 10 .6= =ensmisin
UNIL b Bro Lc. =neas de TranQC= U2.bo.LLM d l d l L Modelo de la
Lnea Impedancia:Z = RL+ j XLX R Z + =2 2LLRXarctan = 0I -FASP
Admitancia : Y =GL+j BLL RB G Y + =2 2nsmisin UNI Admitancia : Y GL
j BLLGBarctanB G Y=+ =0neas de TranL GLM t i l d l Materiales
usados en lneas Cobre Utilizado en sistemas de distribucin i i (10
22 9kV) d i (380Conductor de cobre primaria (10, 22.9 kV) y
secundaria (380, 220 V). Ventajas Baja esistencia ohmica.I -FASPj
Menor nivel de prdidas. Deventajas Mayor peso unitario.nsmisin UNI
Mayor esfuerzo en estructurasneas de TranLM t i l d l Materiales
usados en lneas Aluminio Tipos AAC: All AluminiumConductor AAC: All
Aluminium Conductor AAAC: All Aluminium Alloy Conductor ACSR:
Aluminium Conductor Steel reinforced ACAR: Aluminium Conductor
Alloy I -FASPyreinforced Estos tipos se utilizan en lneas de
distribucin y transmisin. Los del tipo ACSR soportan mayores
esfuerzos mecnicos (admitengrandesConductor TipoACSRnsmisin
UNIesfuerzos mecnicos (admiten grandes vanos). Tienen mayor
resistencia hmica (mayores prdidas). El costo es relativamente
menor.Tipo ACSRneas de TranLT i i Li Transmission Lines Conductors
Transmission lines use ACSR Conductors Most frequently used is the
Transmission lines use stranded aluminumconductors.f Most
frequently used is the ACSR conductor. The steel provides
mechanical strength and the aluminumI -FASP Typical type of
conductors are: Aluminum-Conductor-strength, and the aluminum
conducts the current.Aluminum strandsnsmisin UNIu u Co duc
osteel-Reinforced (ACSR) All-Aluminum (AAC)All Al i All2 layers, 24
conductorsneas de Tran All-Aluminum-Alloy (AAAC)
Aluminum-clad-steel Steel strands7 conductorsL(Alumoweld)
Extra-High-Strength-SteelL d T i i Lneas de Transmisin Conductores
Las lneas AT usan haz de Conductores de fasesmltiples Las lneas AT
usan haz de conductores : Para reducir las prdidascoronamltiplesrI
-FASPcorona. Para incrementar la capacidad de transmisin Son tpicos
el uso de 3 o 4drnsmisin UNI Son tpicos el uso de 3 o 4 condcutores
por fase. La distancia entre d t t d drdneas de Trancondcutores se
mantendrcon ayuda de los espaciadores (barras de acero aluminio)nnc
eqd r r1.=dLacero aluminio)c eqC t ti d l l Caractersticas de las
lneas Elctricas Seccin, mm2Conductor de Al tipo Ducto Resistencia
ohmica (a 20C), Ohmios Capacidad Nominal, A, Mecnicas Nmero de
hilosI -FASP Nmero de hilos Dimetro, mm Peso, kg/km Capacidad de
ruptura, kg.nsmisin UNI Coeficiente de dilatacin lneal, neas de
TranSecciones Nominales:L35, 70, 120, 150, 300, 500 mm2V l T i d L
Valores Tpicos de Lneas Como criterio de clculo se deben tener en
cuenta los valores tpicos unitarios p Por efecto corona, se toman
seccin mnimas deconductores 0.70Xo, Ro, O/kmI -FASP0.480
35UnomkVConductorpor faseDimetrodelSeccinmm2nsmisin
UNI0.35pConductorMm110 1 11.3 70220 1 21.6 240neas de TranA, mm2330
2 (*) 23.5 300500 3 25.2 330750 4 29.0 400LM d l d Li Modelos de
Lineas Representacin de lneas de transmisinLnea corta Lnea corta
Lnea media Lnea largaI -FASP Lnea largansmisin UNIneas de
TranLRepresentacin de lneas Representacin de lneaspara modelacin a
50 60 Hz Lnea corta Longitud menor que 80 km Parmetros concentrados
Capacitancia despreciable Lnea mediaI -FASP Lnea media Longitud
mayor que 80 km y menor que 240 km Parmetros concentrados
Capacitancia no despreciablensmisin UNI Capacitancia no
despreciable Lnea larga Longitud mayor que 240 kmParmetros
concentrados slo en casos especiales y paraneas de Tran Parmetros
concentrados slo en casos especiales y para longitudes menores de
320 km Parmetros distribudosLL t < 80 k Lnea corta < 80
kmISIR+V+VR LI -FASPVS-VR-nsmisin UNIR SI IjwL R Z=+ =neas de TranR
R SR SI Z V VI I + =LL di > 80 k < 240 k Lnea media: > 80
km y < 240 km+ +ISIRR LVSVRC/2 C/2IXI -FASP- -nsmisin UNIM d
lneas de TranModelo tL= + = jwC Y jwL R Z| | + = I Z V VX R S| | |
||.|
\|+ =2ZY Y VYV I IR R X||
|||
|+|.|
\|+ =|.|
\|+ + = 12 2ZY ZY YZI VZY Y VI Z V VR RRR R SI -FASP|.|
\|+ +|.|
\| + = + = 12 412IZY ZYY VYV I IR R S X Snsmisin UNI((
((
=((
IVD CB AIVRRSSneas de Tran||
| + = = + = = 1 1dondeZYY C Z BZYD AL|.
\ + +4121 Y C Z B D ALas constantes generalizadas de la lnea A,
B, C y D son nmeros complejosL di > 80 k < 240 k Lnea media
> 80 km < 240 kmISIR+ +S RR/2L/2I -FASPVSVRCnsmisin UNI- -M d
l Tneas de TranModelo TP l i t d di i lLPoco usual porque inserta
un nodo adicionalL l > 240 k (150 i) Lnea larga > 240 km (150
mi)ISIRdR dL+ +dRdLI -FASPVS-VR-dCnsmisin UNI- -dxneas de TranSe
visualiza como un nmero infinito de diferencialesdecircuitost
delongituddxLdiferenciales de circuitos t de longitud dxFIN DE LA
EXPOSICION FIN DE LA EXPOSICIONMUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIASPOR SU
ATENCIN POR SU ATENCINI -FASPPOR SU ATENCIN POR SU
[email protected] [email protected]
UNI@@UNI Lima Per UNI Lima PerLIMALIMA -- Telf. (051) 1 222
7069Telf. (051) 1 222 7069 -- (051) 1 9995 8271 (051) 1 9995
8271neas de TranL