Tel (504) 2289-7757 Planta: (504) 2232-2110 Ext. 270 Edificio B2, 2do Piso DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA NOTA: ________ CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA INDUSTRIAL UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS “LINEAS DE TRANSMISIÓN” TAREA DE INVESTIGACIÓN #2 SEGUNDO PARCIAL ESTUDIANTE: #CUENTA: #LISTA: SECCION: Gerson Vargas……….20121001317……….20………0900 Docente: GEORGINA MEJIA INGENIERO Departamento de Ingeniería Eléctrica Ciudad Universitaria, Tegucigalpa M.D.C, 25 de octubre del 2016 ”La Educación es la Primera Necesidad de la República” Universidad Nacional Autónoma de Honduras / CIUDAD UNIVERSITARIA / Tegucigalpa M.D.C. / www.unah.edu.hn INVESTIGACIÓN a) Tipos de pérdidas en las líneas de transmisión. Toda línea de transmisión posee internamente una resistencia finita, la cual provoca pérdidas inevitables de potencia de la señal circulante a través de la línea. Esta pérdida, es directamente proporcional a la longitud de la línea, es decir que a mayor longitud mayor resistencia interna y con ella mayor pérdida de potencia. Las pérdidas en el conductor pueden variar desde una pequeña cantidad de decibelios por cada cien metros en cables coaxiales rígidos con dieléctrico de aire, hasta doscientos decibelios por cada cien metros en una línea flexible de dieléctrico rígido. Debido a que la resistencia se distribuye a lo largo de la línea de transmisión, la pérdida por calentamiento del conductor es directamente proporcional al cuadrado de longitud de la línea. Además, porque la disipación de potencia es directamente proporcional al cuadrado de la corriente, la pérdida del conductor es inversamente proporcional a la impedancia característica. Una alternativa para reducir las pérdidas del conductor, consiste simplemente en recortar la línea de transmisión, o utilizar un cable de diámetro más grande (debe tenerse en cuenta que al cambiar el diámetro del cable, también cambia la impedancia característica y en consecuencia, la corriente). PÉRDIDAS POR RADIACIÓN Si la separación entre los conductores de una línea de transmisión es equivalente a una cantidad significativa de la onda, los conductores pueden llegar a comportarse como antenas enviando y recibiendo energía debido al comportamiento de los campos eléctricos y electromagnéticos. La cantidad de energía irradiada depende de la longitud de la línea, de la frecuencia de la señal, la distancia entre los conductores y el material dieléctrico que lo separan. Estas pérdidas se pueden reducir mediante un blindaje aplicado al cable en forma adecuada. PÉRDIDAS POR CALENTAMIENTO DEL DIELÉCTRICO Como entre los conductores de una línea de transmisión existe una diferencia de potencial y el dieléctrico, como tal, ofrece una resistencia al paso de la corriente produciéndose con ello un consumo de potencia reflejado en la línea de transmisión en forma de calor. Cuando el dieléctrico es aire éstas pérdidas son despreciables de lo contrario pueden ir aumentado a media que se presenten mayores niveles de frecuencia en la señal. PÉRDIDAS POR ACOPLAMIENTO Este tipo de pérdidas ocurre cada vez que se hace la interconexión de diferentes líneas de transmisión debido a las características físicas y eléctricas de cada una de ellas con lo cual se establece ligeras discontinuidades que tienden a calentar irradiar energía y disipar potencia. EFECTO CORONA Se hablará adelante sobre ello. b) Concepto del efecto corona y radio interferencia, ejemplo. El arco voltaico es una descarga luminosa que se produce entre dos conductores de una línea de transmisión, cuando la diferencia de potencial entre ellos es mayor que el voltaje de ruptura del dieléctrico aislante. En general, una vez que se produce el efecto corona la línea de transmisión se destruye. El efecto corona produce un ruido audible. El campo eléctrico localizado cerca de un conductor puede ser suficientemente concentrado para ionizar el aire que está cerca de los conductores. Esto puede resultar en una descarga parcial de energía eléctrica llamada descarga corona o corona. ¿QUÉ ES LA CORONA? Las líneas de transmisión eléctrica pueden generar un pequeño sonido como resultado de la corona. La corona es un fenómeno asociado con todas las líneas de transmisión. Bajo ciertas condiciones, el campo eléctrico localizado cerca de componentes energizados y conductores puede producir una descarga eléctrica pequeña o corona que causa que las moléculas de aire que rodean al conductor se ionizan. Las empresas de servicios intentan reducir la cantidad de corona porque además de los bajos niveles de ruido que resultan, es también una pérdida de potencia; y en casos extremos, con el tiempo puede dañar los componentes del sistema. La corona ocurre en todos los tipos de líneas de transmisión, pero se vuelve más notorio en altos voltajes (desde 345 kV). En condiciones de buen tiempo, el ruido de la corona es menor y raramente perceptible. Durante condiciones lluviosas y húmedas, las gotas de aguas sobre el conductor incrementan la actividad de la corona. Bajo estas condiciones, un sonido chisporroteante o zumbido puede ser escuchado en las inmediaciones de la línea. La corona resulta en una pérdida de potencia. Las pérdidas de potencia como la corona resultan en operaciones ineficientes e incrementa el costo de servicio para todos los contribuyentes; una gran preocupación en el diseño de la línea de transmisión es la reducción de las pérdidas FUENTE DEL EFECTO CORONA La cantidad de corona producida por una línea de transmisión está en función del voltaje de la línea, el diámetro de los conductores, la ubicación de los conductores en relación del uno al otro, la elevación de la línea sobre el nivel del mar, las condiciones de los conductores y equipos, y las condiciones del clima. El flujo de potencia no afecta la cantidad de corona producida por una línea de transmisión. El gradiente de campo eléctrico es mayor en la superficie del conductor. Conductores de diámetro más grande tienen menor gradiente de campo eléctrico en la superficie del conductor y, por lo tanto, menor efecto corona que conductores más pequeños, estando en las mismas condiciones. Irregularidades (tales como cortes o rasguños en la superficie del conductor o bordes afilados en los equipos en suspensión) concentran el campo eléctrico en el sector que se encuentran y esto incrementa el gradiente de campo eléctrico y la corona resultante en estos puntos. De igual forma, objetos extraños en la superficie del conductor, tal como polvo o insectos, pueden causar irregularidades en la superficie que son una fuente de corona. La corona también aumenta a mayor elevación donde la densidad de la atmósfera es menor que a nivel del mar. El ruido audible variará con la elevación. Un incremento en 1000 pies de elevación resultará en un aumento en el ruido audible de aproximadamente 1 dB (A). El ruido audible de 5000 pies de elevación será 5 dB (A), más alto que el mismo ruido audible a nivel del mar, en las mismas condiciones. Gotas de lluvia, nieve, neblina, escarchas, y condensación acumulada en la superficie del conductor son también fuente de superficies irregulares que puede aumentar la corona. En condiciones de buen clima, el número de estas gotas de agua condensadas o cristales de hielo es usualmente pequeña y el efecto corona es menor también. Sin embargo, durante un clima húmedo, el número de estas fuentes aumenta (por ejemplo, debido a que las gotas están sobre el conductor) y el efecto corona es además mayor. Durante condiciones de humedad, el conductor producirá la mayor cantidad de ruido de corona. Sin embargo, durante fuertes lluvias el ruido generado por el impacto con un objeto o suelo generalmente será mayor que el ruido generado por la corona y esto encubrirá el ruido audible de la línea de transmisión. La Corona producida en una línea de transmisión puede ser reducida por el diseño de la línea de transmisión y la selección de equipos y conductores usados para la construcción de la línea. c) Concepto de conductores en bundle, ejemplo Haremos ahora algunos comentarios ligados al material del conductor. 1) Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al 99.7 %, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión. 2) Conductores HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro). 3) Conductores MIXTOS de ALUMINIO ACERO Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor. También se realizan conductores mixtos de aleación de aluminio acero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y se utilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaña con importantes sobrecargas de hielo. Para la transmisión de energía a través de largas distancias, se emplea transmisión de alta tensión. Transmisión mayor que 132 kV plantea algunos problemas, tales como el efecto corona, que causan pérdida de peso significativo y la interferencia con los circuitos de comunicación. Con el fin de reducir este efecto corona, es preferible usar más de un conductor por fase, o conductores agrupados. Los conductores bundle constan de varios cables paralelos conectados a intervalos por espaciadores, a menudo en una configuración cilíndrica. El número óptimo de conductores depende de la valoración actual, pero por lo general las líneas de alta tensión también tienen una intensidad mayor. Hay también una cierta ventaja debido a la pérdida de la corona inferior. American Electric Power es la constructora de líneas de 765 kV mediante seis conductores por fase en un haz. Los espaciadores deben resistir las fuerzas debidas al viento, y las fuerzas magnéticas durante un corto-circuito. Ventajas El haz de conductores reduce el gradiente de tensión en las proximidades de la línea. Esto reduce la posibilidad de descarga de corona. En extra alta tensión, el gradiente de campo eléctrico en la superficie de un solo conductor es lo suficientemente alto para ionizar el aire, que desperdicia energía, genera ruido audible no deseado e interfiere con los sistemas de comunicación. El campo que rodea a un haz de conductores es similar al campo que rodearía un solo muy grande conductor, esto, produce gradientes más bajos que mitiga los problemas asociados con la alta intensidad de campo. Las mejoras en la eficiencia de la transmisión como la pérdida debida a efecto corona es contrarrestado. Las líneas conductoras bundle tendrán una mayor capacidad en comparación con las líneas individuales. Por lo tanto, tendrán corrientes de carga más altos, lo que ayuda en la mejora del factor de potencia. Cuando se transmite corriente alterna, conductores de haces también evitar la reducción de la capacidad de corriente de un solo conductor grande debido al efecto piel. Un haz de conductor también tiene reactancia inferior, en comparación con un solo conductor. Además, agrupados conductores enfriar a sí mismos de manera más eficiente debido a la mayor área de la superficie de los conductores, reduciendo aún más las pérdidas de línea. El aumento de la media geométrica de Radio (GMR) reduce la reactancia de la línea y la inductancia. La resistencia del viento es mayor (fuerzas superiores son una desventaja), pero las oscilaciones puede ser amortiguado por lo amortiguación separadores de haces. d) Concepto de conductores trenzados, ejemplo. El conductor de par trenzado consiste en ocho hilos de cobre aislados entre sí, trenzados de dos en dos que se entrelazan de forma helicoidal. Esto se hace porque dos alambres paralelos constituyen una antena simple. Cuando se trenzan los alambres, las ondas se cancelan, por lo que la interferencia producida por los mismos es reducida lo que permite una mejor transmisión de datos. Así la forma trenzada permite reducir la interferencia eléctrica tanto exterior como de pares cercanos y permite transmitir datos de forma más fiable. Un conductor de par trenzado está formado por un grupo de pares trenzados, normalmente cuatro, recubiertos por un material aislante. Cada uno de estos pares se identifica mediante un color. El entrelazado de cables que llevan señal en modo diferencial (es decir que una es la invertida de la otra), tiene dos motivos principales: Si tenemos que la forma de onda es A (t) en uno de los cables y en el otro es -A (t) y n (t) es ruido añadido por igual en ambos cables durante el camino hasta el receptor, tendremos: A (t) + n (t) en un cable y en el otro -A (t) + n (t) al hacer la diferencia en el receptor, quedaremos con 2A (t) y habremos eliminado el ruido. Si pensamos en el campo magnético que producirá esta corriente en el cable y tenemos en cuenta que uno está junto al otro y que en el otro la corriente irá en sentido contrario, entonces los sentidos de los campos magnéticos serán opuestos y el módulo será prácticamente el mismo, con lo cual eliminaremos los campos fuera del cable, evitando así que se induzca alguna corriente en cables aledaños. El conductor trenzado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, según cuales sean las características mecánicas y eléctricas deseadas. Si los hilos son del mismo diámetro, la formación obedece a la siguiente ley: nh = 3 c2 + 3 c + 1 Siendo: nh = número de hilos; c = número de capas Por lo tanto es común encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente 1 a 5 capas. e) Concepto de conductores agrupados (arreglo de fases), ejemplo. Al considerar conductores agrupados de fases, las cargas, y Qa, Qb y Qc deben de repartirse por igual entre los hilos conductores que forman el agrupamiento de la fase correspondiente. Se considera la figura 2.14 para determinar las ecuaciones correspondientes a conductores agrupados.
