Diseño de una línea de distribución trifásica con neutro, sin neutro y con retorno por tierra. Richard M. Sánchez, Luis R. Villacres
Resumen — En En este trabajo se presentará una investigación y diseño de una línea de distribución trifásica con neutro, sin neutro y con retorno a tierra. Palabras clave — Impedancia, Neutro, Sin neutro y Con retorno por tierra.
También obtenemos que:
I. INTRODUCCIÓN Hoy en día la energía eléctrica es una fuente indispensable para los seres humanos ya que se la utiliza para todo, para poder llevar la energía eléctrica a los hogares domésticos o grandes industrias desde la central generadora se necesita de líneas de transmisión y de subtransmisión, lo que hace que las líneas sean muy importantes para el transporte de la energía eléctrica.
II. OBJETIVOS
Por lo que podemos establecer el siguiente sistema de ecuaciones.
Para simplificar el circuito, se procede a.
A. Objetivo General:
Diseñar y comprender una línea de distribución trifásica con neutro, sin neutro y con retorno a tierra.
III. MARCO TEORICO. LINEAS DE TRANSMISION TRIFASICAS CON RETORNO POR TIERRA. Para realizar los cálculos de la impedancia de una línea trifásica con retorno por tierra se procese a calcular de una forma similar al cálculo de una línea monofásica con retorno por tierra.
Para las impedancias propias se tiene que.
Y para las impedancias mutuas.
Las impedancias se miden en Ω/m. Donde De es.
/ =658.5√ / Y se considera que = 9.8691 8691007 Ω/.
Figura 1 Línea trifásica trifásica incluyendo el efecto efecto de retorno por tierra. tierra.
Se puede observar mediante la figura que. Las diferenciales de potenciales serian:
Tabla 1 Constantes para el cálculo de las impedancias.
LINEAS DE TRANSMISION TRIFASICAS CON CONDUCTOR NEUTRO. Las líneas de transmisión trifásicas con conductor neutro se utilizan muy a menudo debido al nivel de protección del sistema eléctrico de potencia contra las descargas atmosféricas. Los conductores neutros o también conocidos como hilos de guarda son de acero o de cobre con alma de acero estos se conectan en las puntas de las torres de las líneas de transmisión sobre los conductores activos es decir de los conductores que transportan la corriente eléctrica y paralelo a estos, esto impide que las descargas eléctricas caigan directamente en los conductores activos actuando los conductores neutros como una pantalla protectora. En la practica el conductor neutro está conectado a tierra en cada torre y debido al espacio que hay entre estas, la corriente en las secciones intermedias se puede considerar prácticamente nula, entonces se puede se considerar al conductor neutro conectado en ambos extremos del sistema con una corriente constante en toda su longitud. Para poder encontrar la inductancia y la resistencia de las líneas de transmisión trifásicas partimos de que el potencial en el conductor neutro es cero y así se obti ene un circuito equivalente al real, sin conductor neutro y con impedancias menores.
Donde N es el número de conductores neutros.
Ahora se procede a obtener un conjunto de ecuaciones donde se incluya únicamente las fases a, b, c y los efectos de los conductores neutros. Como se considera que la diferencia de potencial de los conductores es cero, se obtiene:
Despejando la corriente en los conductores. Y la sustituimos en la primera ecuación.
Para simplificar la ecuación hacemos que.
Y la ecuación nos queda como.
Se puede observar que el efecto de los cables conductores es el termino negativo de la anterior ecuación y que el procedimiento que seguimos es aplicable para cualquier número de conductores neutros, pero hay que tener en cuenta que la única condición que tiene que cumplir es que la diferencia de potencial en los neutros debe ser cero.
IV. DISEÑO DE UNA LÍNEA DE DISTRIBUCIÓN TRIFÁSICA.
Figura 2 Línea de transmisión con dos conductores neutro v y w.
La ecuación para este circuito de líneas trifásicas es:
. Para simplificar la partición matricial en la anterior ecuación se compacta cada bloque submatricial obteniendo.
Se pude decir que las dimensiones de las submatrices son. : con dimensión de 3x3. : con dimensión de 3xN. : con dimensión de Nx3. : con dimensión de NxN.
Figura 3 Configuración de línea de transmisión trifásica triangulo.
DISEÑO DE UNA LÍNEA DE DISTRIBUCION A MEDIA TEMSION TRIFÁSICA SIN NEUTRO. El conductor que se va a utilizar para el diseño es de aluminio en la siguiente tabla se presenta sus características.
CALCULOS:
1.19m
b
1.19m
a
c 1.75m
Tabla 2 Datos del conductor
2.20m
CALCULOS:
1.30m 1.70m
1.19m
b
1.19m
N a
c
2.20m
Diámetro externo del conductor a ; 4.7mm Resistencia eléctrica a 60HZ y 50 grados centígrados Diseño de media tensión 23KV.
− Ω 20℃ = = 2.8310 =0.001643 (4.7210−) ℃ = 0.001643[1+4.0310−5020] Ω =0.001842 Ω =1.84 De la tabla 2, el RMG= 0.00169m, del conductor a.
= √ = √ 1.191.192.20 =1.461 =210−( ) = 1.122 / Ω = 2 =0.432 Por lo tanto, la impedancia por conductor es:
Ω =1.84+0.423 DISEÑO DE UNA LÍNEA DE DISTRIBUCION A MEDIA TENSION TRIFÁSICA CON NEUTRO. CALCULOS:
Diámetro externo: 4.7mm Resistencia eléctrica a 60HZ y 50 grados centígrados Diseño de media tensión 23KV.
− 2.8310 = = 4.7 10− =0.001643 Ω 20℃ ( 2 ) ℃ = 0.001643[1+4.0310−5020] Ω =0.001842 Ω =1.84 De la tabla 2, el RMG= 0.00169m del conductor a.
√ = = √ 1.192.201.701.191.751.70 =1.583 − ( 1.583 ) =210−( )=210 = 1.368 / 0.00169 Ω = 2 =0.516 Por lo tanto, la impedancia por conductor de línea a es:
Ω = 1.8 4+ 0.516 DISEÑO DE UNA LÍNEA DE DISTRIBUCION A MEDIA TENSION TRIFÁSICA CON CONEXIÓN A TIERRA.
V. CONCLUSIÓN CALCULOS:
1.19m
b
1.19m
a
c 2.20m
10m 10.45m 10.06m
T Diámetro externo: 4.7mm Resistencia eléctrica a 60HZ y 50 grados centígrados Diseño de media tensión 23KV.
− Ω 20℃ = = 2.8310 =0.001643 (4.7210−) ℃ = 0.001643[1+4.0310−5020] Ω =0.001842 Ω =1.84 De la tabla 2, el RMG= 0.00169m del conductor a.
√ = = √ 1.192.2010.061.1910.4510.06 =3.857 − ( 3.857 ) =210−( )=210 = 1.547 / 0.00169 Ω = 2 =0.583 Por lo tanto, la impedancia por conductor de línea es:
Ω = 1.8 4+ 0.583
El cálculo que se presentó en las tres configuraciones es solo la inductancia y la resistencia del conductor ‘a’ y se observa la diferencia del valor de la inductancia del conductor ‘a’ para cada configuración. Según la teoría se puede calcular los valores de inductancia propias de cada conductor y la inductancia mutua, pero este cálculo es bien extenso en la cual concluimos que necesitamos un algoritmo para desarrollar dicho cálculo y encontrar la equivalencia de impedancia del circuito.
VI. BIBLIOGRAFÍA Barragán, L. R. (1980). Programa digital para el cálculo de parámetros de una línea de transmisión trifásica no transpuesta. Hernández, J. H. (2011). Sector electricidad . Obtenido de Sector electricidad: http://www.sectorelectricidad.com/8708/modeladode-lineas-de-transmision-parte-2/ J. Duncan Glover, M. S. (s.f.). Sistemas de potencia analisis dy diseño. Ciencias e ingenierias.
