Lineas Compactas

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Líneas Compactas Katerine C. Bustamante C. , Christian A. Enriquez E. , Bruno B. Mirabá V. , Hector A. Romero A. [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] [email protected] Universidad Politecnica Salesiana, Sede Cuenca Alta tension I

 Abstract—Este informe contiene la investigación a cerca de las lineas lineas compact compactas, as, su origen, origen, aplicac aplicacion iones es y factor factores es de diseño diseño que que debe deben n ser ser bien bien pens pensad ados os para para su emple empleo, o, adem ademas as de un breve repaso de los materiales y secciones a consideración, todo compactado desde un punto de vista teórico.  Index Terms—Compacta,

Potencia, Fases, Transmisión

I NTRODUCCIÓN Las líneas de transmisión eléctrica son construcciones que afectan considerablemente el entorno natural en el que son instaladas. Este problema se vuelve crítico cuando la línea tiene que transitar por distritos muy poblados, por zonas donde el precio de la tierra es elevado ya sea por su importancia agrícola o por que son áreas de alto interés ecológico; frente a este problema problema se plantearon plantearon diferentes diferentes alternat alternativ ivas as para aprov aprovech echar ar mejor mejor los derech derechos os de vía requer requerido idoss para para la construcción de líneas en los diferentes niveles de voltaje. La compactación de la linea de transmición aérea, a un nivel de voltaje dado, es un concepto que se utiliza para denotar a una linea que se construye con una separación entre fases igual o muy cercana al valor minimo que garantiza la operacion confiable de la linea y que es establecido en las respectivas normas, pues a través de la compactacion de la linea de voltaje mas alto en el mismo derecho de vía, o mejorar la eficiencia de las lineas mediante el incremento del numero de subconductores.

proyectos de las primeras líneas compactas de 400 kV en Sudáfrica, interconectándose de manera exitosa con líneas de transmisión convencionales de países cercanos. La Energy Ouest Suise (EOS), incremento la capacidad de transmisión de su sistema con la construcción de una línea compactada doble de 400 kV en una trocha de 19 m, lo que les significo beneficios económicos sustanciales. El uso de dos o más conductores por fase, optimiza una línea compacta, cambiando la sección activa de la fase sin cambios ni en su diámetro ni en su sección. En china 1994, se construyo una línea compacta de 220kV de cuatro subconductores por fase. II. D EFINICIÓN [1], [2] Tendidos de energía eléctrica cuyo ducto está soportado por un portante que es un cable de acero de alta resistencia, galvaniz galvanizado ado en caliente, caliente, del cual penden los espaciad espaciadores ores dieléctricos dieléctricos de disposición triangular. triangular. Los mismos soportan los tres conductores de aluminio puro compactado, con bloqueo de humedad, capa semiconductora y dos capas de protección, de polietileno reticulado natural en la interior y de polietileno de alta densidad tratado, en la capa exterior. Las tensiones cubier cubiertas tas con este este sistem sistemaa son 15kV 15kV, 25kV 25kV y 35kV 35kV. Los conductores podrán ser de color negro o gris en su cubierta externa. Siempre con tratamiento de protección para rayos ultravi ultraviolet oletaa y encaminam encaminamient ientos os eléctrico eléctricos. s. Con ensayos ensayos de intemperismo y degradación aprobados. Todas las empresas intervinientes en este sistema integrado están certificadas ISO 9001/2000.

I. O RÍGENES  [1], [2], [3] El termino de líneas Compactas fue introducido en Estados Unidos, para denotar a las líneas aéreas que se caracterizan por una disminución de las distancia entre fases. El incremento de III. A PLICACIONES [6], [7] las cargas eléctricas y la no adquisición de derechos de vía, han llevado a desarrollar estudios en los sistemas enfocados  A. Uso en elevar la capacidad de transmisión de transporte de energía. Las Lineas Compactas resultan técnica y económicamente La redes redes aéreas aéreas compac compactas tas son tendid tendidos os de líneas líneas aéreas aéreas viables, entre otras, en las siguientes situaciones: que aportan seguridad en las prestaciones, con reducciones  Zonas boscosas ó densamente arboladas. substanciales de salidas de servicio, posibilidad de integrar  Zonas de gran interferencia de aves. ternas múltiples en los mismos postes, reducción de podas de  Tendido de grandes vanos. arboles con economía y beneficios ecológicos, menor impacto  En circuitos troncales ó alimentadores. visual.  Múltiples configuraciones. Broschat y Clayton en 1981, demostraron que la conversión  Calles estrechas. de un circuito de 41,6 kV a 115kV haciendo uso de la config Salidas de subestaciones. uración compacta permitía un ahorro sustancial, empleados e  Barrios cerrados o Countries. únicamente 1/3 del costo total de una nueva línea de 115kV.  Necesidad de reducción del impacto visual. Rusia año 1985, Malkin mostro que para voltaje de 35-220 kV puede emplearse con mayor fundamento económico la Se puede apreciar en las siguientes figuras 1, 2, 3, algunos línea compacta con fases plana. En 1991/1992 se desarrollaron casos de aplicaciones: • • • • • • • • •

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Los afectos eléctricos ambientales:   Ruido audible, radio interferencia y perturbaciones en televisión.  Acoplamiento de los campos eléctricos y magnéticos. Movimiento del conductor debido al viento. Efectos de galopamiento y las oscilaciones del conductor cuando los manguitos de hielo depositados en su superficie se derriten. •

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1) Otros factores: factores: Figure Figure 1. Ejemplo Ejemplo de aplicación aplicación

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 Considerar configuraciones alternativas.  Selección de la distancia interfase.

2) Diseño Diseño de aislamie aislamiento:: nto:: •

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  Sobrevoltaje de maniobra/Sobrevoltaje de baja frecuencias/Sobrevoltaje cias/Sobrevoltaje extreme.  Distancia fase a tierra  Distancia fase a fase  Ruido audible (y otros efectos eléctricos en el ambiente) Movimiento del conductor debido a: Viento/Hielo/Corriente de falla Selección de aisladores y espaciadores/análisis espaciadores/análisis económico/mantenimiento/n económico/mantenimiento/normas ormas eléctricas.

C. Especificaciones Especificaciones Figure Figure 2. Ejemplo Ejemplo de aplicación aplicación

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Figure Figure 3. Ejemplo Ejemplo de aplicación aplicación

En la figura 4 se puede ver la magnitud de prevención del medio ambiente que se obtiene por medio de lineas compactas.

 Construcción de fases multiconductores, o sea, la sección de la fase se destruye en varios subconductores, resultando un empleo mas complete de la superficie y que la sección de los conductores.   Se plantea que con el aumento del numero de componentes en la fase, el peso de la estructura aumenta no proporcionalmente al numero de subconductores.  Relativamente en un 1km de linea el costo especifico de una linea compacta multiconductora sea menor que el de su equivalente de construcción tradicional. IV. VENTAJAS Y D ESVENTAJAS  [6], [7]

 A. Ventajas •

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Figure 4. Prevención del medio ambiente ambiente

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 B. Factores Factores de diseño de lineas compactas

El aislamiento de la linea:  Comportamiento del aislador frente a la contaminación ambiental.  Comportamiento del aislador frente a los sobre voltajes de maniobra y de origen atmosférico. •

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  Reducción Reducción de costos costos operativ operativos: os:   Menor

intervención en la red con reducción de costos de mantenimiento correctivo correctivo y preventivo. preventivo.   Reconversión:  Este sistema permite aprovechar las estructura tructurass existente existentess pudiendo pudiendo solucion solucionar ar los problema problemass de las instalaciones peligrosas y repotenciar los alimentadores.   Medio ambiente:  Representan un menor impacto ambiental al reducir considerablemente los espacios de monta jes y franjas de seguridad. Se reducen las podas podas de árboles tanto en frecuencia como en volumen.   Potencia Transmitida:  Este tipo de instalación permite el montaje de ternas múltiples manteniendo las alturas de los soportes convencionales convencionales.. La instalación de alimentadores alimentadores de hasta cuatro ternas por postación disminuye la inversión inicial y posibilita una mayor potencia transmitida.   Seguridad:  reduce los riesgos de accidentes del personal operativo.  Reducción en los campos electromagnéticos.  Menores pérdidas en la línea.

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 Incremento de la capacidad d transmisión de la línea en un 30%.   Menor Menor número número de salidas salidas por descarga descargass atmosfér atmosféricas icas directas debido a la reducción del área de exposición de la línea.  Reducción del derecho de vía.  Menor caída de voltaje.  Reducción del impacto visual.

 B. Desventajas

Campos eléctricos elevados en la superficie de los conductores y consecuentemente el incremento de otros efectos como: • •

  Radio audible.  Radio interferencia.

Efecto corona Problemas mecánicos tales como: • •

 Galopamiento del conductor.  Cargas del viento en las estructuras compactas.

Figure Figure 6. Seccionad Seccionadores ores • • • •

V. MATERIALES [6], [5], [7]

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Como se sabe, los conductores de líneas compactas están revestidos de una capa aislante, que es lo que permite la conexión de estos a una menor distancia los unos de los otros. Se presentan varios tipos de materiales que son utilizados en instalaciones de lineas compactas: •

 Descargadores: Sirven para reducir el número de salidas de líneas durante descargas atmosféricas. •

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Figure Figure 5. Descargado Descargadorr

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 Seccionadores autodesconectadores  Seccionadores tripolares a cuerno comando por estribo

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  Reconectadores   Ménsulas y crucetas   Cable de Sustentación   Espaciadores   Vanos   Retenciones  Accesorios Polimericos –   Espaciadores triangulares para 15kV y 35 kV. de polietileno de alta densidad, resistente a los rayos ultravioletas y al encaminamiento (tracking), utilizados para amarre y separación de los conductores en medio del vano y soportes de alineación con brazos antibalanceo. –  Conjunto aislador de perno, de idénticas propiedades que los espaciadores y anillo de goma de silicona, utilizados en soportes angulares y de paso.  Brazo antibalanceo construido con idénticas propiedades que los espaciadores para reducir el balanceo del conjunto de conductores por acción del viento.  Atadura preformada destinada al amarre del conductor y aisladores de perno   Equipos Balestros –   Aisladores, Seccionadores y Descargadores con cubierta de Caucho de Silicona extruida en caliente y con los ensayos de intemperismo artificial de 5000 horas. De acuerdo al nivel de polución y altitud son definidos los perfiles de los equipos que pueden ser de polución normal, alta o extra alta, de acuerdo a IEC.   Brazo Brazo tipo L, construido construido en fundició fundiciónn nodular nodular galvanizada, con una placa soporte en el extremo para anclar el cable de acero portante.  Brazo tipo C, construido en perfiles de hierro tipo U, destin destinado ado a retene retenerr los conduc conductor tores es de fases fases en los

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soportes terminales y angulares.  Cable de acero portante: Consiste en una cuerda de acero de alta resistencia, galvanizado pesado de acuerdo a los requerimientos mecánicos de las líneas. En general son de uso común cuerdas de acero de 35, 50 y 60 mm².   Cable protegido protegido Phelps Phelps Dodge Cable protegido protegido doble camada (más capa semiconductora extruída)

Figure Figure 7. Cable Cable Protegido Protegido •

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  HOMOG HOMOGEIN EINIZA IZACIÓ CIÓN N DEL CAMPO CAMPO ELÉCTR ELÉCTRICO ICO:: Capa semiconductora de polietileno reticulado extruida sobre el conductor.   BLOQUEO DE LA HUMEDAD: Sistema de bloqueo longitudinal   FORMA FORMACIÓ CIÓN N DEL CONDUC CONDUCTOR TOR:: Cuerda Cuerda circul circular ar compacta. METAL METAL DEL CONDUCTOR: Aluminio puro grado eléctrico.  TENSIONES NOMINALES: Están diseñados para tensiones nominales de 15kV, 25kV y 35kV.  TEMPERATURAS DE TRABAJO DE LOS CABLES: En cualquiera de las versiones las temperaturas máximas admisibles son las siguientes: –  Régimen permanente: 90ºC –  Sobrecargas de emergencia: 130ºC –  Cortocircuito (5s.): 250ºC

C ONCLUSIONES La tecnología tecnología empleada empleada al realizar realizar una transmic transmición ión por medio de lineas compactas, es eficiente si hablamos de que se puede repotenciar lineas ya existentes, por medio del aumento del numero numero de compon component entes es en la fase, fase, no causa causa efecto efectoss negati negativo voss en ese aspect aspecto, o, porque porque el peso peso de la estruc estructur turaa aumenta no proporcionalmente al número de subconductores. Se considera también amigable con el medio ambiente, ya que en zonas donde se construyen enormes torres de transmición, a veces pasan las lineas por zonas pobladas de arboles o muy angost angostas, as, y gracia graciass a la compac compactac tación ión el impac impacto to es menor. las ventajas de las lineas compactas son en balance, mucho mayores a las desventajas, donde se puedes acotar el incremento de la capacidad de transmisión de la línea en un 30% ademas de una reducción de vía, y por otro lado campos eléctricos elevados en la superficie de los conductores y efecto corona por problemas mecánicos.

R EFERENCES [1] Disponible Disponible en e n sitio web http://www.coideasa.com/red_ http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta_ aerea_compacta_ files/CATALOGO%20REDES%20COMPACTAS.pdf  [2] Disponib Disponible le en sitio sitio web http://b http://bibdi ibdigita gital.epn l.epn.edu .edu.ec/b .ec/bitst itstream/ ream/1500 15000/  0/  8829/3/T2437.pdf  [3] Disponib Disponible le en sitio sitio web http://b http://bibdi ibdigita gital.epn l.epn.edu .edu.ec/b .ec/bitst itstream/ ream/1500 15000/  0/  8829/3/T2437.pdf  [4] Líneas aéreas de MT URL Online: http://ar.prysmiangrou http://ar.prysmiangroup.com/es_AR/  p.com/es_AR/  business_markets/downloads/Catalogos/4LA_3_90_Cables_Aereos_MT. pdf  [5] Redes Redes areas compactas, compactas, URL Online: Online: http://w http://www ww.coid .coideasa.c easa.com/r om/red_ ed_ aerea_compacta_files/CATALOGO%20REDES%20COMPACTAS.pdf  [6] Disponible Disponible en sitio web http://www.coideasa.com/red_aer http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta. ea_compacta. html [7] Disponible Disponible en e n sitio web http://www.coideasa.com/red_ http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta_ aerea_compacta_ files/CATALOGO%20REDES%20COMPACTAS.pdf