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Modelación de líneas de transmisión

Enviado por Sergio R. Tirado P.



Partes: 1, 2

  1. Líneas de transmisión transpuestas
  2. Efecto capacitivo en las líneas de transmisión
  3. Antecedentes de las líneas de transmisión de corriente alterna y directa

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Líneas de transmisión transpuestas

La energía eléctrica se transmite en alta tensión de manera trifásica, y sin neutro (tres conductores). Son las líneas que se pueden ver en el campo en las grandes torres, muchas veces se podrán ver mas de 3 conductores, 6 por ejemplo, es porque llevan dos conductores por fase, pero sigue siendo trifásica. Lo que pasa con estas líneas que recorren grandes distancias es que tienen reactancias distribuidas, tanto inductivas como capacitivas entre si por su configuración geométrica, para anular los efectos de estas reactancias se realizan transposiciones, que consisten en invertir la posición de dos fases entre casi cada un tercio del recorrido. Por ejemplo, si la línea recorre 90km, a los 30km la fase R y S se cambian de lugar, y a los 60 se cambian la S con la T.

Este método permite obtener parámetros de la línea con cualquier número de transposiciones y a cualquier distancia que se desee para cada transposición, tal como muestra la Figura 1.14, donde se presenta la transposición completa de la línea consistente en dos rotaciones.

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Figura 1.14 Esquema de la transposición completa de una línea de transmisión.

Efecto capacitivo en las líneas de transmisión

Este efecto origina Factores que provocan perdidas de potencia en líneas de alta tensión y por consecuencia el rendimiento de la transmisión de energía en una instalación eléctrica.

Los conductores de una línea, aislados entre sí y aislados de tierra, son desde el punto de vista eléctrico, equivalentes a las armaduras de un condensador (capacitor).

Cuando están a potenciales diferentes, toman una carga eléctrica que depende de estos potenciales y de tierra.

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En una línea de corriente alterna estos potenciales varían, y hace que se origine una corriente transversal: i = dq / dt

Ésta corriente se suma a la corriente de la línea y es perjudicial, porque a medida que se le transfiera más carga al conductor, el potencial se vuelve más alto, y se vuelve más difícil transferirle más carga.

El conductor tiene una capacitancia determinada para almacenar carga que depende del tamaño y forma y conductor; así como del medio que rodea a dicho conductor.

La magnitud del efecto capacitivo es significativo en líneas aéreas de gran longitud, que abarquen más de 100 km.

Antecedentes de las líneas de transmisión de corriente alterna y directa

La primera transmisión a distancia de la corriente alterna trifásica fue la transmisión de la energía eléctrica de una central hidroeléctrica de 200 kW. en Alemania, en 1891, a una distancia de 170 km. La tensión del generador se elevaba de 95 a 15000 V., tensión de transmisión y luego se reducía hasta 113 V. y se aplicaba a un motor asincrónico trifásico de 75 kW. que accionaba a una unidad de bombeo.

El desarrollo de las aplicaciones industriales de la electricidad que iniciaron a fines del siglo XIX, se oriento sobre dos caminos, la corriente continua y la corriente alterna, esta ultima en distintas frecuencias exigidas en algunos casos por distintas necesidades 15, 25, 42, 45, 50 Hz, 60 Hz... estas se fueron unificando en las hoy difundidas 50 y 60 Hz, ciertas aplicaciones mas modernas hicieron aparecer los 400 Hz...

Si se analiza cual es la mejor frecuencia para la transmisión de energía eléctrica a gran distancia, se observa que 50 Hz es mejor que 60 Hz, y si intenta optimizar se llega a la conclusión que a menor frecuencia, mejor transmisión... el problema aparece en la transformación necesaria para inyectar en la línea la energía generada o utilizar la energía transportada.

Como la transmisión a gran distancia apareció recién en 1930, en la búsqueda de la frecuencia óptima esta necesidad no fue considerada, y cuando apareció la necesidad la frecuencia era ya una adopción generalizada y entonces indiscutible.

También apareció una necesidad de transmitir energía a través de canales o a través de estrechos en el mar, la solución de cables en corriente alterna se hizo imposible a partir de los 50 - 100 km, en la década del 60 aparecieron las primeras transmisiones en corriente continua, con los dispositivos tecnológicos entonces disponibles (enormes válvulas de vapor de mercurio).


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