Computacion líneas de transmisión
- 1. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN CAPÍTULO 1 CONCEPTOS GENERALES 1
- 2. 1. SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Conjunto de instalaciones y equipos para producir, transportar y distribuir energía eléctrica a los usuarios de una zona, ciudad, región o país. • “La función del sistema eléctrico de potencia es abastecer a todos los usuarios con energía eléctrica tan económicamente como sea posible, en la cantidad deseada y con un nivel aceptable de calidad, seguridad y confiabilidad” 2
- 3. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Componentes principales: Equipos directamente relacionados con la producción, transporte y distribución de energía eléctrica Componente Descripción Ejemplos Plantas de Generación Instalaciones y equipos para Plantas hidráulicas. producir energía eléctrica Plantas térmicas mediante la transformación Plantas solares de otras formas de energía. Plantas solares Transformadores Equipos para elevar y Transformadores de reducir los niveles de potencia . voltaje. Transformadores de distribución. Equipo de compensación Equipos que consumen o Bancos de condensadores. reactiva producen energía reactiva Reactores. para control de voltaje. Condensador sincrónico. Líneas de transmisión Equipos para transportar Líneas de transmisión, 3
- 4. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Equipo de corte y maniobra Componente Descripción Ejemplos Equipo de corte y Realizan las maniobras de Interruptor de potencia. maniobra. conexión y desconexión de Seccionador los equipos eléctricos Recortadores principales en condiciones Cortacircuitos normales de operación o bajo falla. Pueden manejar los sobre voltajes asociados a las maniobras 4
- 5. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Equipo de protección: No previene las fallas, su operación tiene gran efecto sobre la seguridad y estabilidad del sistema. Componente Descripción Ejemplos Equipo de protección Equipos que detectan las Relés de protección: fallas o conexiones poseen alguna forma de anormales de operación y inteligencia para ejecutar realizan una acción. su función. Comparan una o varias señales de entrada con respecto a una de referencia. Si se cumple el criterio de comparación se produce una orden de disparo a alarma. 5
- 6. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Equipo de medida Componente Descripción Ejemplos Equipo de medida Toman muestras de las Transformadores de señales de interés, y las instrumentación, convierten en señales medidores , analizadores analógicas o digitales de de señales. bajo rango, por ejemplo: baja corriente, bajo voltaje, (1 A, 5 A). 6
- 7. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Equipo de control Componente Descripción Ejemplos Equipo de control Permite controlar la Regulador de velocidad operación de los equipos Regulador de voltaje principales del sistema de Control convencional (ser potencia. humano. PLC. Scada, control coordinado centro de control. 7
- 8. 2. COMPONENTE DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Equipo de comunicaciones Equipo Descripción Ejemplo Equipo de Transmisión y recepción PLC, microondas, señales comunicaciones de señales de medida , de radio. control, protección. Torre de microondas 8
- 9. 2. COMPONENTE DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Equipos de servicios auxiliares Equipo Descripción Ejemplo Equipos de servicios Fuentes de alimentación Bancos de baterías, auxiliares de los servicios principales. plantas de emergencia . Cargadores de baterías, tableros de distribución AC y DC. Planta de emergencia Banco de baterías 125 V DC 9
- 10. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Subestaciones Barraje 10
- 11. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Plantas de generación Están constituidas por la central de generación y la subestación eléctrica. 11
- 12. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Sistemas de control Nivel de control Equipos Ubicación 3 Computador sistema de Centro de control remoto control remoto. 2 Computador central de Casa de control sistema de control local. 1 Relés de protección y Tablero de control y equipos de control. protección ubicado en la caseta de relés o casa de control. 0 Equipos de corte y Patio de subestaciones , maniobra y controles tablero de control local de locales de equipo equipo, zona de proceso, asociado al proceso. 12
- 13. 2. COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Centro de control Central de control STN Centro de control STR1 Centro de control STR2 Centro de control SRTn Centro de control SDL Sitio donde se realiza la operación de un sistema de potencia. Puede ser local, regional o nacional. Se requiere que en las subestaciones a plantas de generación exista algún grado de automatización 13
- 14. 2.COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA • Zonas funcionales del sistema eléctrico de potencia Generación: equipos e instalaciones cuya misión es producir energía eléctrica en grandes cantidades a través de las fuentes primarias de energía, Transmisión: equipos e instalaciones cuya misión es transportar de los centros de producción a los principales nodos de consumo (subestaciones de distribución o grandes usuarios Distribución: equipos e instalaciones cuya función es llevar la energía eléctrica a los usuarios finales en sus puntos de conexión 14
- 15. 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA Voltaje de Es el voltaje el cual opera el sistema de potencia y sobre el cual operación se define la regulación de voltaje, se expresa en KV rms en línea Voltaje nominal Es el voltaje máximo en el cual puede operar en forma continua un equipo eléctrico. Se expresa en KV rr línea- línea. Para algunos equipos del sistema eléctrico, no aplica el concepto de voltaje nominal 1 Líneas de transmisión El voltaje nominal es su voltaje de operación. 2 Transformadores de Los voltajes nominales corresponden a los distribución y potencia voltajes de la relación de transformación, es decir voltajes de operación . Ejemplo: 115/13,8 KV. 3 Generadores Se designan por su voltaje operativo. En general voltajes de media y bajo voltaje. 15
- 16. 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA • Clasificación Niveles de voltajes establecidos. NIVEL 1 kVnom < 1 NIVEL 2 1 kVnom < 30 NIVEL 3 30 kVnom < 62 NIVEL 4 kVnom 62 16
- 17. 4. VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE POTENCIA • Clasificación Niveles de tensión establecidos por el RETIE – Norma NTC 1340 Extra alta tension (EAT) > 230 kV Alta tensión (AT) 57,5 kV < V 230 kV Media tensión (MT) 1 kV < V 57,5 kV Baja tensión (BT) 25 V < V 1 kV Muy baja tensión (MBT) V < 25 V 17
- 18. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Dispositivo que transmite potencia eléctrica entre dos puntos por medio de conductores y opera a un voltaje mayor a 1 kV con señal DC o AC sinusoidal de 50 ó 60 Hertz. 18
- 19. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Una línea de transmisión de potencia se puede representar como una red de dos puertos o cuadripolo ENTRADA FUENTE O SALIDA CUADRIPOLO ENVÍO DE CARGA RED DE SECUENCIA POSITIVA Línea: Parámetros eléctricos son independientes de la carga eléctrica y de la Corriente eléctrica. Solo depende de la geometría, tamaño, del conductor. Pasiva: No es fuente de energía eléctrica. Bilateral: Parámetros eléctricos son los mismos vistos desde cualquier par de Terminales. 19
- 20. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales conductores • Se utilizan cables, no alambres • Pueden utilizarse conductores distintos para fases y apantallamiento (cables guarda) • Pueden ser desnudos o aislados • Los materiales más utilizados son: aluminio (AA), cobre (CU), acero galvanizado (SS) y aleaciones y combinaciones de éstos como ACSR, alumoweld (AW), ACSR/AW, copperweld • Los cables aislados pueden tener o no un neutro concéntrico, y ser monopolares, bipolares, tripolares, triplex, armados o acorazados. • Material aislante preferido: Polietileno reticulado (XLPE) • En los cables aislados siempre se utilizan una pantalla metálica exterior que se conecta a tierra para controlar el gradiente de potencial. 20
- 21. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Chaqueta Cinta Blindaje del aislamiento Aislamient o Blindaje del conductor Conductor CABLE TIPO XLPE 21
- 22. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales (estructuras) •Auto soportadas o retenidas •Postes de concreto, madera, acero •Torres de acero galvanizado 22
- 23. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales (aisladores) •Suspensión y retención •Tipo pin, poste, cadenas conformadas por unidades de suspensión •Materiales: Porcelana, vidrio, materiales sintéticos 23
- 24. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales (herrajes) •Grapas para sujetar cables de fases y guarda • Amortiguadores • Espaciadores para mantener separados los conductores de un haz • Anillos para control de efecto corona • Cuernos de arco • Crucetas y demás elementos metálicos • Cables para retención o anclaje 24
- 25. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales (obras civiles) Líneas aéreas Líneas subterráneas •Cimentaciones •Bancos de ductos o zanjas • Corredor o servidumbre • Cajas de inspección, halado o tiro 25
- 26. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales (puesta a tierra) •Cable de cobre desnudo • Conectores cobre-cobre o bimetálicos • Varillas de puesta a tierra en cobre o copperweld • Contrapesos • Mallas de puesta a tierra 26
- 27. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos principales (otros) •Pararrayos de línea • Empalmes y terminales monofásico y trifásicos para cables aislados • Anclajes (Anchors) • Balizas para señalización aeronáutica 27
- 28. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Designación de conductores El tamaño del conductor se designa con base en el área total. • Es una práctica norteamericana • 1 CMIL = 0,506 7*10-3 mm2, es el área de un círculo cuyo diámetro es una milésima de pulgada • A cada área estandarizada se le asigna una designación AWG o kcmil Circular Mil (CMIL) • Los conductores hasta 211 600 cmil se designan por un calibre AWG: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1/0, 2/0, 3/0, 4/0 • Los conductores mayores a 211 600 se designan por kcmil • Es común asociar a cada calibre el nombre en Inglés de un ave (Parrot, ostrich etc.). 28
- 29. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Conductores desnudos En la selección de un conductor se busca la mayor relación Conductividad/peso y o fuerza/pes Conductores estándar: 1. AAC (All Aluminum Conductor) 2. ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) 3. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor) 4. ACAR (Aluminum Conductor, Aluminum-Alloy Reinforced) 29
- 30. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Conductores desnudos Conductores estándar: 1. AAC (All Aluminum Conductor): Aluminio 1350- H19, bajo costo, conductividad de 61,2%, buena resistencia a la corrosión. Mayor relación conductividad/peso de todos los conductores aéreos. Se usa en zonas urbanas, vanos cortos, máxima transferencia de corriente. Acero 2. ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced): Núcleo de acero rodeado de una o varias capas de aluminio 1350-H19, vanos largos, el área en cmil se especifica en función del área de aluminio, se elonga menos que otros conductores, soporta altas temperaturas. Aluminio 30
- 31. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Conductores desnudos Conductores estándar: 3. AAAC (all aluminum alloy conductor): No contiene núcleo de acero, aleación de aluminio de alta fortaleza 6201-T81, alta relación resistencia/peso, ofrece mayor resistencia a la corrosión que el ACSR. La resistencia DC a 20 ºC de los conductores AAAC y el ACSR estándar del mismo diámetro es aproximadamente la misma. 4. ACAR (Aluminum Conductor, Aluminum-Alloy Reinforced): Mezcla de hilos AAAC y AAC del mismo diámetro, excelente balance entre propiedades mecánicas y eléctricas, alta resistencia a la corrosión. 31
- 32. 5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Conductores desnudos: Conductores modificados: Incrementar: • Capacidad de corriente para el mismo diámetro • Auto-amortiguamiento para reducir las vibraciones aéreas • Esfuerzo mecánico para reducir la catenaria de los conductores. Cambios: 1. Formas de los hilos 2. Grado de temple del aluminio de los hilos 3. Diferentes tipos de cubiertas para la protección contra la corrosión del núcleo de acero 4. Modificación de la configuración geométrica del conductor para producir un perfil variable frente al viento 32