LÍNEAS CORTAS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICA

DEPARTAMENTO DE ENXEÑERÍA ELÉCTRICA
Escola Universitaria de Enxeñería Técnica Industrial de Vigo
TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA
CURSO 2009-2010
Programa
Profesores:
José Antonio Gómez Barbeito
José Manuel Rodríguez Iglesias
PROGRAMA DE LA ASIGNATURA TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA
(CÓDIGO 307110304)
CENTRO: E.U. INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL.
CURSO ACADÉMICO: 2009/2010
TITULACIÓN: INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL EN ELECTRICIDAD
TEMPORALIDAD: TERCER CURSO. PRIMER CUATRIMESTRE
CARÁCTER: TRONCAL
CRÉDITOS: 9 (4.5 A + 4.5 L)
GRUPOS DE LABORATORIO: 3
PROFESORES: José Antonio Gómez Barbeito y José Manuel Rodríguez Iglesias
ÁREA: INGENIERÍA ELÉCTRICA. DEPARTAMENTO: INGENIERÍA ELÉCTRICA
Objetivos
Introducir y debatir diferentes aspectos del Reglamento de Líneas Aéreas de Alta Tensión
Diseñar, calcular y simular una línea de Media Tensión
Analizar y simular el comportamiento de una línea de AT
Justificar el cálculo mecánico de un vano y elaborar la tabla de tendido
Exponer y defender, por parte de los alumnos/as, diversos proyectos tipo de línea de MT.
Justificar, analizar y simular el flujo de cargas de un sistema eléctrico con varios nudos de
generación y carga.
Estudiar y analizar la estabilidad de un sistema eléctrico con varios nudos de generación y carga
unidos por líneas en función del tipo de fallos.
Evaluar la estabilidad del sistema teniendo en cuenta el tiempo de actuación de los relés.
Bloque 0: Operación del Sistema Eléctrico Español.
Operación del sistema eléctrico. Balance diario. Demanda de la energía: equilibrio entre
producción y consumo. Centros de Control. Procedimientos de operación. Interconexiones
internacionales. Mapa ibérico de la red de transporte. Grupo Red Eléctrica de España. Unión
Europea de Operadores de Transporte. Publicaciones de REE.
Bloque 1: CÁLCULOS ELÉCTRICOS DE LÍNEAS AÉREAS
IMPEDANCIA SERIE DE LAS LÍNEAS DE TRANSPORTE.
Conductores empleados en las redes de transporte. Resistencia eléctrica. Influencia del efecto
piel sobre la resistencia. Inductancia de un conductor debido al flujo interno. Enlaces de flujo
entre puntos externos a un conductor aislado. Inductancia de una línea monofásica. Inductancia
de líneas monofásicas con conductores compuestos. Inductancia de líneas trifásicas con
disposición equilátera. Inductancia de líneas trifásicas con disposición asimétrica. Inductancia de
líneas trifásicas de circuitos paralelos.
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CAPACITANCIA DE LAS LINEAS DE TRANSPORTE.
Introducción. Campo eléctrico de un conductor recto de gran longitud. Capacidad de una línea
monofásica. Capacidad de una línea trifásica con disposición equilátera. Capacidad de una línea
trifásica con disposición asimétrica. Efecto del suelo sobre el coeficiente de capacidad. Cálculo
de la capacitancia en diversas configuraciones de redes trifásicas.
RELACIONES ENTRE TENSIÓN Y CORRIENTE EN UNA LÍNEA
Generalidades sobre la relación tensión/corriente en una línea: modelos. Líneas de transporte
cortas. Líneas de longitud media: circuito equivalente en Pi y en T. Líneas de transporte largas:
interpretación de las ecuaciones diferenciales. Potencia característica. Líneas de transmisión
largas: forma hiperbólica de las ecuaciones y circuito equivalente. Flujo de potencia en una línea
de transmisión. Efecto Corona. Cálculo de la tensión crítica disruptiva y crítica visual. Cálculo de
la pérdida de potencia debido al efecto corona. Producción de las sobretensiones: Origen.
Propagación de las sobretensiones. Efecto de un frente de onda sobre un cable. Protección
contra sobretensiones: coordinación de aislamiento.
MOMENTO DE TRANSPORTE.
Diagrama vectorial de una línea en carga. Caída de tensión de una línea en función de la potencia
y del factor de potencia. Momento de transporte. Gráficos de caída de tensión en función del
momento y del factor de potencia. Gráficas de pérdida de potencia en función del momento de
transporte y factor de potencia.
Bloque 2: CÁLCULOS MECÁNICOS DE LÍNEAS AÉREAS
CALCULO MECÁNICO DE LÍNEAS AÉREAS.
Introducción al Reglamento Técnico de Líneas Aéreas de Alta Tensión. Acciones a que están
sometidos los conductores. Ecuación general de un cable tendido entre dos puntos. Ecuación de
cambio de condiciones. Relaciones entre flecha y esfuerzo. Vano ideal de regulación. Tensión de
cada día. Distancias de seguridad. Gravivano y eolovano. Tablas de tendido.
REPLANTEO DE LOS APOYOS.
Curva característica de un cable. Curva de flechas máximas. Construcción de la plantilla de
distribución de apoyos. Curva de flechas mínimas verticales o parábola mínima. Replanteo de los
apoyos: Planta y perfil longitudinal. Detalles característicos: Cruces y paralelismos.
CABLES Y ACCESORIOS PARA LÍNEAS AÉREAS.
Conductores de cobre. Conductores de aluminio reforzado con acero, (ACSR). Alpac, ACSR
cableado. Conductores de aluminio cableado. Conductores aislados para redes trenzadas.
Cables aislados para redes trenzadas. Empalmes de comprensión. Varillas de armar: Zunchos.
Terminales tubulares. Terminales Uniterms. Crapas y conectores. Amortiguadores Stockbrige.
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AISLADORES PARA LÍNEAS AÉREAS
Introducción. Clasificación de los aisladores. Aisladores tipo alfiler. Aisladores tipo suspensión.
Distribución de tensiones en una cadena de aisladores. Dispositivos de aisladores.
Especificaciones de los aisladores de suspensión. Grado de aislamiento. Desviación transversal
a línea de una cadena de suspensión en función del gravivano y del eolovano.
APOYOS Y CRUCETAS.
Postes de madera. Postes de hormigón vibrado. Postes de hormigón centrifugado. Postes de
hormigón presentado. Postes tubulares metálicos. Postes de perfil laminado. Postes de celosía.
Crucetas de madera. Crucetas de hormigón centrifugado. Crucetas metálicas: Distintos tipos.
Acciones a que están sometidos los apoyos. Esfuerzos predominantes en los apoyos.
Cimentaciones, empotramiento. Prescripciones reglamentarias: hipótesis de cálculo.
Cimentaciones y elevación de apoyos. Colocación de los conductores en una línea. Tensado de
cables. Empalmes de cables. Sujeción de los conductores. Señalización de líneas.
PROYECTOS DE LÍNEAS EN MEDIA Y BAJA TENSIÓN.
Proyecto de red eléctrica de baja tensión para electrificación de un núcleo rural. Proyecto de
línea de media tensión para alimentar el transformador de una aldea. Proyecto de red tensada
para un barrio periférico de una ciudad. Proyecto de red subterránea para un polígono
residencial. Proyecto de línea de media tensión para alimentar un polígono industrial.
Boque 3: OPERACIÓN Y SIMULACIÓN DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
CONTROL DE TENSIÓN Y POTENCIA REACTIVA.
Introducción. Efectos de la excitación en la máquina síncrona. Relación entre tensión,
potencia y potencia reactiva en un nudo. Métodos de control de tensión: Inyección de
reactiva. Control de tensión por medio de transformadores. Control de tensión en las
redes de distribución.
LÍNEAS CORTAS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICA
Secciones de las redes trifásicas a tres y cuatro conductores para transmitir la misma
potencia. Redes de distribución en medida y baja tensión. Líneas abiertas. Líneas en
anillo. Transformaciones ΔY. Transposición de cargas en las transformaciones YΔ.
Redes malladas: cálculos.
ESTUDIO DE LA OPERACIÓN DEL SISTEMA: FLUJO DE CARGAS.
Introducción. Redes radiales y lazos simples. Matriz admitancia e impedancia de barras.
Teorema de Thévenin y Zbarra. Modificación de la Zbarra de un sistema. Método de GaussSeidel. Método de Newton-Raphson. La solución de flujos de potencia de NewtonRaphson. El método desacoplado de flujos de potencia. Estudios de flujos de potencia
en el diseño y operación de sistemas.
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LIMITES DE ESTABILIDAD DE UN SISTEMA ELÉCTRICO.
Introducción. Estabilidad en régimen permanente: Consideraciones prácticas. Estabilidad
en el régimen transitorio. Ecuación de oscilación. Sincronización de los coeficientes de
potencia. Criterio de la igualdad de áreas para la estabilidad. Otras aplicaciones del
criterio de igualdad de áreas. Construcción, paso a paso, de la curva de oscilación.
Estudios de estabilidad considerando múltiples máquinas. Factores que afectan a la
estabilidad transitoria.
Prácticas de Laboratorio y visitas:
Transporte de energía eléctrica: gestión de la producción y de la demanda de energía eléctrica.
Simulación del comportamiento eléctrico de una línea, para distintas configuraciones y regímenes
de carga.
Simulación y evaluación de la operación de un sistema eléctrico con dos barras de generación y
varias PQ.
Simulación y representación de la estabilidad de un sistema eléctrico con más de una barra de
generación y varias PQ al someter a distintos tipos de fallos las líneas que unen los nudos.
Medida de la potencia y de la energía en un sistema eléctrico.
Documentación y elaboración de un caso concreto de aplicación de un proyecto tipo de Unesa.
Visitas:
a) Centro de Red Eléctrica en La Coruña.
b) Centro control y maniobra de Unión Fenosa.
Desarrollo de la Docencia:
La docencia de aula se lleva a cabo por medio de exposición de los núcleos temáticos apoyada en
diferentes recursos didácticos. Se promueve la participación activa de los/as estudiantes mediante el
planteamiento de casos prácticos que los/as alumnos/as deben documentar, presentar y defender ante la
clase. Esta participación, para los/as futuros/as ingenieros/as que opten por la evaluación progresiva,
puede integrar la mitad de la nota final de la asignatura.
La docencia experimental se realiza en pequeños grupos de estudiantes que con los instrumentos y
equipos necesarios elaborarán y documentarán las prácticas propuestas. Existe documentación básica a
disposición de los estudiantes que facilita el seguimiento de la docencia tanto de aula como de laboratorio.
Evaluación
a) progresiva: (opcional)
Resolver los problemas propuestos en cada bloque temático
Resolver, documentar y presentar ante la clase un caso que implique la aplicación
de los contenidos del bloque temático.
Superar las pruebas objetivas sobre los conceptos básicos de cada bloque temático.
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Realizar las prácticas de laboratorio y visitas.
Otros trabajos (opcional)
b) global(control único)
Prueba objetiva: serie de treinta items sobre los contenidos básicos de la asignatura.
Práctica: tres problemas y la práctica de Laboratorio que se proponga.
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UNESA. Proyecto tipo Líneas aéreas de hasta 30 kV con conductores aislados.
UNESA. Proyecto tipo Líneas aéreas de Baja Tensión.
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Llorente, Manuel. Cables eléctricos aislados. PARANINFO.
Martínez Velasco. Líneas y Redes Eléctricas Departamento de Ingeniería Eléctrica.
UPC.
UNE-EN 50423-1:2006. Líneas eléctricas aéreas de más de 1 kV hasta 45 kV
inclusive en corriente alterna. Parte 1: Requisitos generales. Especificaciones
comunes.
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26 UNE-EN 50423-2:2006. Líneas eléctricas aéreas de más de 1 kV hasta 45 kV
inclusive en corriente alterna. Parte 2: Índice de los Aspectos Normativos
Nacionales.
27 UNE-EN 50423-3:2005 Líneas eléctricas aéreas de más de 1 kV de c.a. y hasta
45 kV. Parte 3: Conjunto de aspectos normativos nacionales. Vigente(Ratificada
por AENOR en junio de 2006.)
28 UNE-EN 50341-1:2004
Líneas eléctricas aéreas de más de 45 kV en corriente
alterna. Parte 1: Requisitos generales. Especificaciones comunes.
29 UNE-EN 50341-2:2004
Líneas eléctricas aéreas de más de 45 kV en corriente
alterna. Parte 2: Índice de los Aspectos Normativos Nacionales.
http://www.iberapa.es/frames.htm
http://www.sgdlagranja.es/Default.aspx?tabid=63
http://www.seves.com/index.php?s=7&p=2&q=1
http://www.lappinsulator.de/html_en/history.php
http://www.ngk.co.jp/english/about/history/index.html
http://www.ngk.co.jp/english/products/power/porcelain/distribution/index.html
http://www.hubbellpowersystems.com/powertest/products/BestTN/TN0404_6-7.pdf
http://www.hubbellpowersystems.com/powertest/literature_library/pdfs4lib/Design-TestReports/EU1419.pdf
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Vigo, julio de 2009
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