Líneas de alta tensión - líneas de distribución y subestaciones

Lineas eléctricas de alta tensión

Excepto en algunos casos muy concretos, la energía eléctrica no se produce en el lugar en el que se consuma, por lo que es necesario transportarla desde la central eléctrica que la produce hasta su lugar de consumo, distante a veces centenares o miles de kilómetros.

Por regla general, las centrales generadores de energía eléctrica se instalan al pie de los yacimientos de carbón, saltos hidráulicos o cualquier otra fuente de energía y, una vez transformada, se traslada al centro de consumo mediante grandes líneas de distribución. Con esto se consigue aprovechar mejor las fuentes de energía, a la vez que se reduce los costes de transformación, al centrarlos en pocos lugares. También, de esta forma, es posible la instalación de industrias en zonas del país que carecen de fuentes primarias de energía.

Para realizar el transporte de energía eléctrica, es necesario superar muchos problemas: los propios de la complejidad de la instalación, el cruce sobre ríos, carreteras y otras líneas de transporte de energía o de telecomunicaciones.

Para los transportes de energía, Se emplean altas tensiones ya que elevando la tensión al doble, la pérdida de potencia en la línea de distribución será la cuarta parte, lo que sugiere la idea de elevar las tensiones nominales empleadas.

Otro motivo para el aumento de las tensiones sería la reducción de la sección de los conductores ya que la sección de estos varía en razón inversa al cuadrado de la tensión empleada; en consecuencia duplicando la tensión, se podría Reducir la sección de los conductores a la cuarta parte, con la misma pérdida de potencia lo que permite un ahorro en conductores.

De esta forma se ve que, al transportar grandes potencias a largas distancias mediante las extensiones, se consigue reducir la sección de los conductores empleados y tener menores pérdidas de potencia. Esto no obstante, no quiere decir que una línea de distribución sea más económica cuanto más elevada sea la tensión de transporte, ya que, al aumentar la tensión, los transformadores innecesarios aumentaron de precio y lo mismo ocurre con aisladores, apoyos, aparatos de medida, Sección adores y a todo el material necesario, salvo los conductores.

Una línea de distribución se considera días de tensión cuando su tensión nominal entre fases es igual o superior a 1kV.

Que extensión más económica para una línea de distribución dependerá, en cada caso, de la potencia que haya que transportar y de la distancia a la que haya que llevar; para su cálculo se debe proceder por sucesivos tanteos teniendo en cuenta el precio de la línea y el de los aparatos necesarios para las distintas tensiones, Si bien, en la mayoría de los casos, esta tensión viene condicionada por las instalaciones próximas en las que se puede conectar la nueva línea.

Los valores de las tensiones de transporte han sido unificados, con el fin de no multiplicar los tipos de transformadores, si tiene adores, aisladores.

Se entiende por tensión nominal el valor de la tensión entre fases; este valor da nombre a la línea; por tensión más elevada se entiende el mayor valor de la tensión eficaz entre fases que pueden presentarse de un instante en cualquier punto de la línea en condiciones normales de funcionamiento, Sin tener en cuenta las variaciones de tensión de corta duración debido a desconexiones bruscos de cargas importantes.

No obstante, se podrá admitir una línea de distribución atenciones diferentes de las expresadas cuando la línea sea ampliación de una red ya existente.

Elementos de una línea de alta tensión aérea

Se entiende por línea aérea de alta tensión aquellas cuyos conductores se encuentran al aire como sustentados sobre postes.

La línea aérea es la forma más empleada de transportar energía eléctrica cuando este se consume en lugares distantes del de su producción.

Esencialmente las líneas aéreas están constituidas por:

Conductores, aisladores, apoyos, crucetas.

Conductores eléctricos

Conductores eléctricos de alta tensión

El Reglamento Electrotécnico establece como definición de conductores: 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, siendo estas inalterables con el tiempo además de presentar una resistencia elevada a la corrosión atmosférica.

Podrían emplearse como conductores: Alambres, cables, cables huecos y cables rellenos de materiales no metálicos, si bien habrán de ser siempre cableados cuando se empleen conductores de aluminio o sus aleaciones.

Las características exigibles para la elección de los conductores son tres, esencialmente.

En primer lugar, se ha de tener en cuenta la resistencia eléctrica, puesto que, cuanto mayor sea esta, menores serán las perdidas por calentamiento, ya que las perdidas son proporcionales a la resistencia eléctrica.

El segundo factor es la resistencia mecánica, puesto que, en las líneas aéreas, se originan grandes esfuerzos mecánicos.

Por último, habrá que tener, en cuenta el aspecto económico, procurando el mínimo coste de la línea, lo que redundará en menor coste del transporte y, por lo tanto, en mayor rentabilidad.

Como suele suceder en la mayoría de los problemas técnicos, no existen materiales conductores que reúnan simultáneamente las tres características mencionadas anteriormente, por lo que en la práctica, se emplean materiales que reúnen dos de ellas (conductibilidad y resistencia mecánica); están formados por un material de buenas cualidades eléctricas (cobre, aluminio o aleaciones de ambos) y otro de buenas cualidades mecánicas (generalmente acero, ya que, todos los materiales industriales, el que ofrece mejores cualidades mecánicas es el acero, aunque, en cuanto a cualidades eléctricas, sea el más desfavorable).

Otras características que se deben tener en cuentas son:

El peso especifico y la densidad.

Hay que recordar que el peso especifico y la densidad vienen expresados por la misma cifra; cuando se habla de peso especifico, se expresan unidades de peso; y cuando se habla de densidad, se refiere a unidades de masa.

Resistencia especifica o resistividad: es la medida de la resistencia eléctrica de una unidad de longitud para un material dado. Se define como la resistencia eléctrica de un alambre de conductor de un metro de longitud y un mm2 de sección.

Conductividad o conductancia especifica: En los conductores, el valor de la resistencia eléctrica aumenta al aumentar la temperatura; y se define como coeficiente de temperatura el aumento de resistencia que experimenta un conductor al elevar su temperatura un grado centígrado.

Esfuerzo y deformación: Los materiales que se emplean como conductores para líneas aéreas están sometidos a dos tipos de esfuerzos; tracción y compresión.

Los coeficientes de trabajo a la tracción son muy importantes, ya que los materiales, al ser solicitados por esfuerzos mecánicos, sufren deformaciones, que pueden ser elásticas o permanentes, pudiendo afectar seriamente las características mecánicas de la línea.

Se denomina modulo de elasticidad o de Young la relación entre el esfuerzo de tracción a que sometemos un material y el alargamiento que por este esfuerzo se produce; este modulo es característico de cada material.

Calor especifico: Es la cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de un kilogramo del material.

Coeficiente de dilatación lineal: Es el aumento que se produce en una unidad de longitud de un terminado material al aumentar un grado centígrado su temperatura.

Para temperaturas comprendidas entre 0 ºC y 100 ºC, este coeficiente es constante.

En general, los conductores empleados en las líneas aéreas se presentan de dos formas: hilos y cables. Vamos a exponer ambos conceptos.

Se denomina hilo o alambre, toda varilla metálica cuya longitud es muy grande con relación a su diámetro. Puede presentarse desnudo o aislado. Para las líneas aéreas de alta tensión, se emplean normalmente hilos desnudos.

Se define como cable o conductor cableado el formado por un grupo de hilos o combinación de grupos de hilos, que generalmente son trenzados o retorcidos juntos. Se presentan también desnudos o aislados e, igual que en el caso de los hilos, generalmente se emplean los cables desnudos.

Además de estos tipos expuestos, se emplean también, en líneas aéreas conductores de características especiales, como cables de haces, cables huecos, etc.

Los cables están formados pro un hilo o grupo de hilos centrales, denominados alma o núcleo, alrededor de los que se trenzan helicoidalmente una o varias capas de hilos de igual sección.

El número de hilos de un conductor cableado se calcula por las expresiones:

N= 3n (n + 1) + 1 para cables de alma unipolar

N= 3n (n +2) +2 para cables de alma tripolar

*n = número de capas sobre el alma.

Prescripciones reglamentarias: El Reglamento Electrotécnico de líneas aéreas de alta tensión establece que se adoptaran las características de conductores facilitadas por los fabricantes y, caso de no disponer de estas características se adoptarán los valores fijados en las correspondientes normas UNE.

La sección mínima para conductores de cobre, o sus aleaciones, será de 100 mm2 y, en caso de acero galvanizado, de 12,5 mm2.

En cuanto a resistencia mecánica, no se adoptaran conductore4s de menos de 350 kfg de carga de rotura.

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