UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMAUNTECS CARRERA DE INGENERIA MECANICA Y ELECTRICA Curso de: LINEAS DE TRANSMISION ELECTRICA Tema: ELEMENTOS DE LINEAS ELECTRICAS Estudiantes: Carrillo Zambrano, Sergio Delgado Casablanca, Luis Duran Neyra, Neil Ruelas Chozo, Cynthia Torres Escobar, Juan Docente: Ing. Edgar del Águila Vela VILLA EL SALVADOR 2014 Para llegar a los valores de tensión para su consumo por las industrias o las casas habitación. ya que no es lo mismo generar electricidad mediante combustibles fósiles que con energía solar o nuclear. que deben operar a un valor de tensión que es directamente proporcional a la distancia requerida para su transporte y a la corriente eléctrica necesaria en el extremo de la carga. Eso mismo ocurre con la electricidad. refrigeradores y demás equipos domésticos que la consumen. cómo se produce y cómo llega a nuestros hogares? Ya vimos que la energía puede ser conducida de un lugar o de un objeto a otro (conducción). se requiere de líneas eléctricas. Para transmitir la energía eléctrica desde los puntos de generación. pues sólo son capaces de conservar cantidades pequeñas de energía y por muy poco tiempo. televisores. sino que debe ser transmitida y utilizada en el momento mismo que se genera. También conviene tener presente que la energía eléctrica que utilizamos está sujeta a distintos procesos de generación. difícilmente podríamos imaginarnos los niveles de progreso que el mundo ha alcanzado. pues a través de un elemento conductor. transmisión y distribución. es necesario que la tensión de transporte en las líneas eléctricas primarias. . Sin ella. que debe ser llevada a cientos de kilómetros de distancia y a muy altos voltajes. este proceso de transformación se realiza en varios pasos dependiendo de la distancia del punto de generación y la energía demandada por el centro urbano o industrial. como las que utilizan los coches y los sistemas fotovoltaicos. A las redes eléctricas que operan en estos valores de tensión por lo general forman los sistemas troncales y cubren grandes extensiones geográficas. Es válido hablar de la "corriente eléctrica". transformación. Tampoco es lo mismo transmitir la electricidad generada por pequeños sistemas eólicos y/o fotovoltaicos que la producida en las grandes hidroeléctricas. Uno de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse. Las líneas de Transmisión permiten transportar grandes cantidades de energía eléctrica y se utilizan en distancias tan grandes como 200 km. Este problema no queda resuelto con el uso de acumuladores o baterías. se reduzca mediante transformadores eléctricos.ELEMENTOS DE LINEAS DE TRANSMISION ELECTRICA: INTRODUCCION: La energía eléctrica se ha convertido en parte de nuestra vida diaria. pero ¿qué es la electricidad. la energía fluye y llega a nuestras lámparas. podemos catalogar en niveles de tensión. tales como. alta tensión y muy alta tensión. baja tensión. (cuadro 1) Ademas tenemos tensiones máxima normalizadas por el IEC a los valores del sistema interconectado.(cuadro 2) . En las Lineas de transmisión. Esencialmente están constituidas por: Conductores Eléctricos Cadena de Aisladores Apoyos o soporte Cable de Guarda Puesta a Tierra Cimentacion En la figura 1 podemos apreciar sus partes con la gráfica de la estructura de una torre. Figura1. madia tensión.1. Elementos de las Líneas de transmisión. DEFINICIÓN DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN Es un medio de transporte de la energía eléctrica que facilita para entregar energía a grandes distancias. menores serán las pérdidas por calentamiento. alambres. b) FACTOR DE RESISTENCIA MECANICA: Puesto que las líneas de transmisión son aéreas.5 123 145 245 420 525 2.CUADRO 1 Baja Tension 380/220V 440/220V 10Kv 22.9/13.9Kv 33Kv 22. Tension del sistema (KV) 72. originan esfuerzos mecánicos . podrían emplearse como conductores. si bien habrán de ser siempre cableados cuando se empleen conductores de aluminio o sus aleaciones. ya que este es el tipo más común de pérdidas proporcionales a la resistencia eléctrica. CONDUCTORES: Se denomina así a cualquier material metálico o combinación de ellos que permita constituir alambres o cables de características eléctricas y mecánicas adecuadas para el fin a que van a destinarse. Las características exigibles para la elección de los conductores son los siguientes: a) RESISTENCIA ELECTRICA: Se ha de tener en cuenta la resistencia eléctrica puesto que cuando se emplean conductores adecuados. cables.2KV 33/19Kv 60Kv Alta Tension 138Kv 220Kv Muy Alta 500Kv Tension Media Tension CUADRO 2 Vn del Sistema <60-69> <130-138> <220-230> <220-230> <380-400> <500> Max. menor pero y gran resistencia al esfuerzo mecánico lo cual permite grandes vanos en líneas de transmisión.c) ASPECTO ECONOMICO: Procurando el mínimo costo de la línea. A) Tipo de Conductor: AAC: Conductor Totalmente de Aluminio: Los cables tipo AAC (All Aluminum Conductor). Las líneas aéreas formadas por estos conductores se construyen con distancias interpostales cortas. elegido por su excelente conductividad. alimentación a subestaciones. reduciremos el menor costo del transporte y por lo tanto una mayor rentabilidad. Figura 1: Conductores de alta tensión. industrial. están formados a partir de aluminio obtenido por refinación electrolítica con pureza 99. distribución rural. bajo peso y bajo costo. . AAAC: Conductor de Aleación de Aluminio Los cables tipo AAAC (All Aluminum Alloy Conductors) Tiene una conductividad del 52. En la Figura 1 podemos apreciar los condutores tipo AAC AAAC ACRS ACAR para la utilización en las lienas de transmisión. ACSR Conductor de Aluminio con Alma de Acero Los cables tipo Aluminium conductor steel-reinforced (ACSR) es un tipo específico de gran capacidad y alta resistencia conductor trenzado típicamente utilizado en las líneas eléctricas aéreas.5% y conductividad mínima de 61.5% IACS. son usadas en ciudades. Aplicación: Líneas aéreas de transmisión y distribución primaria o secundaria. etc.4% de la conductividad del cobre a 20ºC Aplicación: Los conductores AAC se usan en la distribución y transmisión de energía eléctrica. AISLADORES: Son los elementos cuya finalidad consiste en aislar un conductor de la línea de apoyo que lo soporta. 3. . resistencia y peso ligero son la principal consideración del diseño de la línea. El paso de la corriente del conductor sobre el apoyo puede producirse por las siguientes causas: Por conductividad del material. Al emplearse los conductores.ACAR: Conductor de Aleación de Aluminio con alma de Acero. Los conductores con los aisladores y los apoyos se efectúan mediante piezas metálicas denominadas errajes. Esta rigidez depende de la calidad del vidrio o porcelana y del grueso del aislador. tiene unas mejores propiedades mecánicas y eléctricas. en comparación con un equivalente ACSR. AAC o AAAC. para evitar esto se emplea materiales para los que la corriente de fuga es despreciable. las cualidades específicas que deben cumplir los aisladores son: • Rigidez dieléctrica suficiente para que la tensión de perforación sea lo más elevada posible. El conductor Aluminium Conductor Alloy Reinforced (ACAR). se precisa que los conductores tenga buena propiedades dieléctricas ya que la misión fundamental del aislador es evitar el paso de la corriente del conductor a la estructura. Teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto. a través de la masa del aislador. Un muy buen equilibrio entre las propiedades mecánicas y eléctricas por lo tanto hace ACAR la mejor opción cuando la capacidad de corriente. Estos conductores se utilizan ampliamente en las líneas de transmisión y distribución. es decir. La tensión de perforación es la tensión con la cual se puede producir el arco a través de la masa del aislador. a través de los aisladores. por lo que la carga de rotura de un aislador debe ser por lo menos igual a la del conductor que tenga que soportar. Los aisladores son. como en su control de recepción. La tensión de contorneamiento es la tensión con la cual se puede producir el arco a través del aire. pues solamente es necesario cambiar el elemento averiado. En efecto. que a continuación se detallan: • Caperuza-vástago. se ven sometidos a esfuerzos combinados. • Resistencia mecánica adecuada para soportar los esfuerzos demandados por el conductor. de todos los elementos de la línea. • Ausencia de envejecimiento. Esta distancia se llama línea de fuga. colocación y vigilancia en explotación. siguiendo la mínima distancia entre fase y tierra. mecánicos. frágiles por naturaleza. ya que presenta las siguientes ventajas: • Permite elevar la tensión de funcionamiento con sólo aumentar la longitud de la cadena. • Resistencia a las variaciones de temperatura. en forma de disco y que lleva en su parte inferior algunas ondulaciones. es decir. • No se interrumpe el servicio por rotura de un aislador. eléctricos y térmicos. es decir. este aislador se compone de una campana de porcelana o vidrio templado. ya que la cadena sigue sustentando al conductor. colocando más elementos. las articulaciones entre elementos deben tener bastante libertad para que los esfuerzos de flexión queden amortiguados. Este tipo de aislador es el más empleado en media y en alta tensión. Existen diversos tipos de aisladores de cadena. Cadena de Aisladores Están constituidos por un número variable de elementos según la tensión de servicio. • Presenta una gran economía en la reparación de las cadenas.• Disposición adecuada. estas cadenas son móviles alrededor de su punto de unión al soporte. tanto en su elección. aquellos en los que se pondrá el máximo cuidado. En la parte superior de la campana está empotrada una caperuza . colaborando todos ellos a su destrucción. estas articulaciones suelen ser de rótula. el contorno del aislador. de forma que la tensión de contorneamiento presente valores elevados y por consiguiente no se produzcan descargas de contorno entre los conductores y el apoyo. y además. y provisto de dos faldas anchas. La diferencia esencial entre el aislador campana y el elemento caperuza-vástago.5 Aislador tipo campana • Langstab .5). Figura Nº 2. este modelo es un mejoramiento del aislador Motor y se denomina Langstab (larga línea de fuga). reside en el hecho de que el primero es rigurosamente imperforable en servicio.4 muestra la disposición de los aisladores en una cadena de suspensión o en una cadena de amarre • Campana (discos). este elemento está constituido por un núcleo cilíndrico de porcelana de diámetro comprendido entre 60 y 85 mm.de fundición o acero.6).. y en su parte inferior en un hueco bastante reducido. mientras que el segundo puede. en ciertas circunstancias.. Está constituido por un largo cilindro de porcelana de 80 a 100 cm. • Langstab . perforarse antes de ser contorneado. Está constituido por un largo cilindro de porcelana de 80 a 100 cm. La figura Nº 2. con ondulaciones bastante profundas y terminado en dos caperuzas (figura Nº 2. . este modelo es un mejoramiento del aislador Motor y se denomina Langstab (larga línea de fuga). lleva un vástago sellado al aislador.. con ondulaciones bastante profundas y terminado en dos caperuzas (figura Nº 2. La unión de los aisladores campana entre sí se hace con un pequeño vástago cilíndrico terminado en dos rótulas (figura Nº 2. especialmente por la acción simultánea de esfuerzos mecánicos y acciones eléctricas.6). Se emplea poco Dificultad para detección de fallos internos.Figura Nº 2. Aisladores Polimericos: Nucleo de fibra de vidrio para darle resistencia mecánica Capa externa de material polimerico. . fácil detección de fallos Mas barato que la porcelana.6 Aislador Langstab Antivibradores: Reducen las posibles vibraciones en los cables debidos al viento principalmente. Suspendidos: Punto se sujeción al apoyo con posibilidad de movimiento. Tipos de Ailadores Según sus esfuerzos: Rigidos: Punto de sujeción al apoyo fijo Solo se usan en media tensión Sometido a esfuerzos de tracción Formación de cadenas con numero variables de elementos. Material empleado en los Aisladores: Porcelana: Vidrio: El mas empleado Transparente. Otras características que definen un aislador y que deben ser tenidas en cuenta a la hora de elegirlos son: Lineas de fuga Distancia disyuntiva Tensión de corona Tensión disyuntiva en seco o la frecuencia normal Tensión disyuntiva bajo la lluvia a kla frecuencia normal Tensión de perforación Tensión disyuntivas con ondas de sobretensión Carga de roptura mecánica. Los cables de guarda son conductores conectados a tierra y colocados sobre los conductores de fase para interceptar las descargas tipo rayo las cuales podrían caer directamente sobre las fases. el cable de guarda deberá tener su puesta a tierra en cada soporte El diseño de un cable de guarda consiste básicamente en la determinación de su ubicación en la estructura. 4. CABLE DE GUARDA: La utilización del Cable de Guarda. Pararrayos y Puesta a Tierra en una LT está relacionado con la protección que deben tenerlas líneas eléctricas contra sobretensiones ocasionadas por descargas atmosféricas. deben garantizar bajas pérdidas por inducción y bajos voltajes de paso y de contacto . La corriente de la descarga tipo rayo es desviada a tierra a través de una línea de tierra en el soporte. Las características mecánicas se deben considerar de tal forma. Para que sea efectivo. Por razones de seguridad.Sometido solo a esfuerzos de tracción Formación de cadenas con número variable de elementos. confiabilidad y economía es necesario conocer el comportamiento de las descargas atmosféricas para lograr la protección de las vidas humanas y lograr diseños adecuados de los sistemas de protección. que resista la carga mecánica y no vaya a tener una flecha excesiva. Las características eléctricas. Pueden tener gran variedad de formas y tamaños en función del uso y del voltaje de la energía transportada. las siguientes consideraciones: Número de conductores a sujetar Tensión mecánica de los conductores Afectación del viento. etc) . exposición a tormentas. cuya función principal es servir de soporte de los conductores eléctricos aéreos de las líneas de transmisión de energía eléctrica. En su diseño se debe tener en cuenta. Torres de ángulo: Empleados para sustentar los conductores en los vértices o ángulos que forma la línea en su trazado. Torres de fin de línea: Soportan las tensiones producidas por la línea. son empleados en las alineaciones rectas. Se utilizan tanto en la distribución eléctrica de alta. que limiten e impidan la destrucción total de la misma cuando por cualquier causa se rompa un conductor o apoyo.5. tanto en conductores como en la estructura de la torre Tensión eléctrica (alto voltaje) de los conductores Tipo de composición del suelo y/o anclaje. Los rangos normales de altura oscilan desde los 15 m hasta los 55 m. (fauna. Según su función se pueden clasificar en: Torres de alineación: sirven solamente para soportar los conductores. APOYOS O SOPORTES: Una torre eléctrica o apoyo eléctrico (a veces denominada torreta) es una estructura de gran altura. Torres de anclaje: Se utilizan para proporcionar puntos firmes en la línea. y baja tensión como en sistemas de corriente continua tales como la tracción ferroviaria. son su punto de anclaje de mayor resistencia. Implicaciones medioambientales. normalmente construida en celosía de acero. entre otras. La figura nos enseña dos tipos de torres de hormigón centrifugado. La elección del tipo de torre se hace sobre la base de criterios económicos.TIPOS DE APOYO EN LAS LINEAS DE TRANSMISION: Alineacion: Amarre: Pueden soportar esfuerzos de tracción de los conductores. permiten generar programas de computación con los cuales se determina lo que se denomina vano económico. Soportan solo el peso de los conductores Los conductores no ejecen tracción entre ellos Cadenas de aisladores de suspensión Las primeras se instalan en los tramos rectos de las líneas. la línea debe soportar esfuerzos laterales. Los estudios técnicoeconómicos. torres o postes. En la figura vemos los esquemas más corrientes de estas torres.. Las estructuras de soporte. mientras que las segunda son para los lugares en que. . Generalidades : En redes de media tensión y hasta las mas altas usadas en Argentina de hasta 500 kv. que es la distancia entre torres que hace mínimo el costo por kilómetro. además. climáticos y precios. se emplean torres de hormigón y reticulado de acero. de sismicidad y en base el vano. que es la distancia entre dos torres. que tienen en cuenta los factores técnico. pueden ser de suspensión o de retención. producto del cambio de dirección (ángulo) o finales de línea. Este elemento es de acero galvanizado. Los postes de hormigón. Las crucetas o ménsulas. son galvanizadas y el acero es de alta resistencia. serán del mismo material en la mayor parte de los casos. marcado con las letras HG. Para mejor mantenimiento. centrifugado o pretensado. mediante uniones abulonadas. Las estructuras se dimensionan por medio de sistemas computarizados que minimizan el peso de las estructuras. las torres tienen el llamado hilo de guardia.Nótese que tanto en la ultima figura. en cambio. serán del tipo armado. Las torres metálicas son estructuras de perfiles ángulos. vinculados directamente entre sí o a través de chapas. . PUESTA A TIERRA La utilización del Pararrayos y Puesta a Tierra en una LT está relacionado con la protección que deben tenerlas líneas eléctricas contra sobretensiones ocasionadas por descargas atmosféricas. confiabilidad y economía es necesario conocer el comportamiento de las descargas atmosféricas para lograr la protección de las vidas humanas y lograr diseños adecuados de los sistemas de protección. las fundaciones representan un papel importante en la seguridad y en el costo de una línea de transmisión. y deben permitir la fácil colocación de las tomas de tierra que vemos en la figura: . En todos los casos. Por razones de seguridad. 6. Hay torres de tipo especial. AUXILIARES: 6. por su agresividad. ya que en ellas se produce la transposición.1.El tipo de terreno. determina el cemento que se debe emplear. HERRAJES: . 4. sujeto entre dos apoyos por los puntos A y B.2. LA CATENARIA: Un conductor de peso uniforme.6.La distanciua f es el punto mas bajo situado en el centro de la curvatura y la recta AB. forman una curva llamda catenaria. códigos y normas técnicas vigentes en la fecha en que las líneas . de conformidad con la legislación. debido al viento principalmente: 6. Se llama vano a la distancia entre los puntos de amarre A y B. 6.3. situados a la misma altura. FAJA DE SERVIDUMBRE: Es la proyección sobre el suelo de la faja ocupada por los conductores más la distancia de seguridad. de acuerdo a lo establecido por el Ministerio de Energía y Minas en cada Resolución de Imposición de Servidumbre. que une los apoyos recibe el nombre de flecha. ANTIVIBRADORES: Reducen las posibles vibraciones de los cables. Razones de las distancias de seguridad en líneas de alta tensión Estas distancias de seguridad se deben respetar siempre debido a: Seguridad de las personas. CONCLUSIONES: Con el tema expuesto. Confiabilidad de las instalaciones. en sus conceptos básicos y algunos términos.fueron construidas. Seguridad de las instalaciones. Preservación del medio ambiente. En conclusión este tema. la seguridad que se debe tener y algunas características de los conductores y estructuras. hemos conocido una parte de las líneas de transmisión. . es una base informativa para el conocimiento y posterior diseño de cálculos en redes de alta tensión. com/lineas/aereas/lineasaereas.pdf http://www.BIBLIOGRAFIA: SISTEMAS DE TRANSMISION Y DISTRIBUCION DE POTENCIA ELECTRICA. http://www. Enrique Harper.redesur. editorial Limusa. .tuveras.htm SECTOR ELECTRICIDAD CODIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD.pe/Servidumbres/Trifoliado_servidumbres_rev4.com.