transmisión ii 2012 iii 2a clase v2

1UDO – Anzoátegui. Dpto de Electricidad. Área de sistemas de potencia . Transmisión II. © Prof. Osmer Parabavire Mendoza / parabavireo@udo.edu.ve Semestre III - 2012.

Prof. Osmer Parabavire Mendozaparabavireo@udo.edu.ve

Universidad de OrienteNúcleo AnzoáteguiDepartamento de ElectricidadÁrea de Sistemas de PotenciaTransmisión II (060-4814)

Parámetros eléctricos transversales

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Agenda

1- Parámetros eléctricos transversales

- Capacitancia

- Cálculo de la susceptacia de una línea eléctrica.

- Conductancia

- Efecto aislador

- Efecto corona

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Unidad I: Características de las líneas eléctricas

Constantes características fundamentales

Parámetros eléctricos transversales

C → Capacitancia → Faradio

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1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

La capacidad de una línea de transmisión de energía eléctrica, es el resultado de la diferencia de potencial entre los conductores que la conforman.

El efecto de la capacidad suele ser pequeño y despreciable en líneas de potencia que tienen menos de 80 Km de largo, aunque para líneas más largas la capacitancia crece en importancia.

La base para el análisis de la capacitancia es la Ley de Gaus para campos eléctricos.

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La capacidad de una línea con dos conductores, puede calcularse de forma indirecta conocidas la carga y la diferencia de potencial a la que se encuentran sometidas.

C=q/V[Faradio]

Q es la carga sobre la línea en coulombsV es la diferencia de potencial entre los conductores en voltios

La capacidad depende de las condiciones geométricas existentes, es por tanto para un circuito dado, una constante independiente de las condiciones eléctricas o magnéticas que puedan existir.

C= S*E/dS superficied es la distancia entre las placasE permitividad (según el tipo de material de los conductores)

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Reactancia capacitiva: Faradios → Ohmios

La reactancia capacitiva combinada con la resistencia forman la impedancia del circuito

Representación de la impedancia

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Fórmulas para el cálculo de la susceptancia de una línea eléctrica:

Aspectos importantes:

- Se busca la capacidad por km de un circuito (simple, doble, triple o de cuatro conductores).

- Se obtiene la capacidad para más de un circuito, según sea el caso (se multiplica por el número de circuitos)

- Se multiplica la susceptancia por el número de km totales: susceptancia total.

- Con la susceptancia (B) y la conductancia (G) se obtiene la admitancia (Y).

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Fórmulas para el cálculo de la susceptancia de una línea eléctrica:

Para un circuito simple: Para un circuito dúplex:

Para un circuito tríplex: Para un circuito cuádruples:

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Formulas para el cálculo de la susceptancia de una línea eléctrica:

“De” es la distancia media geométrica entre fases:

Para un circuito:

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Formulas para el cálculo de la susceptancia de una línea eléctrica:

“De” es la distancia media geométrica entre fases:

Para dos circuitos:

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Con la capacidad por circuito, la total será:

Ck-total = Ck-circuito * n°circuitos

La susceptancia (Bk):

Bk = w * Ck-total

La susceptancia total se obtiene al multiplicar (Bk) por la longitud de la línea:

B = Bk * Longitud (km)

Con la unión de la conductancia, se obtiene la admitancia:

Y = (G + jB) < Siemens >

1- Parámetros eléctricos transversales: Capacitancia

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Unidad I: Características de las líneas eléctricas

Constantes características fundamentales

Parámetros eléctricos transversales

C → Conductancia → Siemens

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

La conductancia es la facilidad que un material ofrece al paso de la corriente eléctrica. Su unidad es el Siemens [S].

La expresión típica para el cálculo de la capacitancia es:

Al expresar la fórmula en km de recorrido y en valores de fase:

Esta es la expresión de la conductancia industrial.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

La conductancia tiene en cuenta las pérdidas por corrientes de fuga en los aisladores y las ocasionadas por los electrones al saltar a través del aire.

La conductancia depende de factores medio ambientales difíciles de predecir, y variables a lo largo de la línea.

La conductancia se divide en dos efectos mayoritarios: efectoaislador y efecto corona.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto aislador

El transporte de energía largas distancias debe ser seguro!!

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto aislador

Paso de los electrones a través y por la superficie de los aisladores de la una línea.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto aislador

Aunque no pueden darse valores estándar de pérdidas, es frecuente adoptar los siguientes valores:

- Pérdidas por efecto aislador de un disco en condiciones de poca humedad (ambiente seco), se estiman entre los 3W y los 5W por disco.

- Pérdidas por efecto aislador de un disco en condiciones de humedad (ambiente húmedo), se estiman entre los 8W y los 20W por disco.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto aislador

La fórmula para determinar el efecto aislador por km y fase, será la dada por la conductancia en general:

La conductancia total se obtiene multiplicando la conductancia por km y fase por el número de fases y por la longitud de la línea en km:

Las pérdidas de potencia totales serán:

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Consiste en algunos electrones adquieran la suficiente energía para abandonar el conductor por donde circulan.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Gradiente de potencial en un cable eléctrico.

La intensidad del efecto puede determinarse por el color: si es rojizo el efecto no es muy importante (menor temperatura); si la corona presenta tonalidades blancasblancas o azuladas implica que el efecto tiene mayor intensidad (mayor temperatura).

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Se definieron tres tensiones para su estudio:

1- Tensión crítica disruptiva: tensión o resistencia del aire que los electrones deben vencer para iniciar su paso a través de él. Es la de mayor interés.

2- Tensión crítica visual: tensión o resistencia del aire que los electrones deben vencer para que el efecto sea visible.visible.

3- Tensión más elevada: es la tensión que puede adquirir una línea en condiciones normales de funcionamiento por la variabilidad de las cargas a ella conectadas.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Efecto corona y efecto aislador: pérdida de electrones a través del aire.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Método de Peek para el cálculo del efecto corona:

1- Se calcula la tensión que puede aguantar el aire para ambientes secos y húmedos (tensión crítica disruptiva).

2- Se calcula la tensión que puede alcanzar la línea en condiciones normales (tensión más elevada).

3- Se comparan las dos tensiones: si la tensión crítica disruptiva > tensión más elevada => no se produce el efecto corona; en caso contrario (tensión crítica disruptiva < tensión más elevada) se produce el efecto corona y por tanto hay que calcularlo.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Expresión de la tensión crítica disruptiva:

- 84= constante que define el paso de tensiones de un valor máximo a uno eficaz, (KV/cm).- mc= coeficiente del conductor empleado.- mt= coeficiente medio ambiental.- re= radio del conductor [cm].- De= distancia media geométrica entre fases.- d= densidad relativa del aire.

Expresión de la tensión más elevada:

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Pérdidas por efecto corona:

Si Uc > Ume => No hay efecto corona.

Si Uc < Ume => Sí hay efecto corona.

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1- Parámetros eléctricos transversales: Conductancia

Efecto corona

Potencia total:

Pérdidas debidas a la conductancia por kilómetro por fase:

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Bibliografía

1- Checa, M. (1988). Líneas de transporte de energía (3 ed.). España: marcombo.

2- Grainger, J. (1996). Análisis de sistemas de potencia. México: McGraw Hill.

3- Mujal, R. (2002). Cálculo de líneas y redes eléctricas. España: Edicions UPC.

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Puntos varios

1- Evaluación corta 2: “Parámetros eléctricos longitudinales y transversales”