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ELC 30714 : LÍNEAS DE TRANSMISIÓN I
 En esta sección se presenta el material necesario para los participantes en el curso de Líneas de Transmisión I para estudiantes  no graduados en la carrera de Ingeniería Eléctrica en Potencia.

descripción

Descripción del Curso y objetivos de aprendizaje

Este curso corresponde a un nivel básico de Sistemas de Transmisión I, para estudiantes de pre-grado, cuya orientación es: Cuantificación de los parámetros eléctricos de líneas de transmisión aéreas de potencia y los fenómenos electro-magnéticos asociados; Uso de los parámetros eléctricos de las líneas de transmisión aéreas de potencia para modelar el sistema y poder evaluar el desempeño a frecuencia fundamental de la misma en condiciones de régimen estacionario.

Contenido del Curso

 

Objetivos

Objetivos del curso
Las personas que aprueben este curso desarrollarán la capacidad necesaria para proyectar y evaluar los aspectos eléctricos de líneas de transmisión aéreas en media y alta tensión.

 
contenido

contenido general del curso

A lo largo de este curso de Líneas de Transmisión I se persigue abordar los siguientes aspectos, incluyentes y no limitativos:

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Introducción a los Sistemas de Transmisión de Energía.

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Elementos de Sistemas de Transmisión.

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Generalidades de Parámetros Eléctricos en Sistemas de Transmisión.

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Parámetro Resistivo en Sistemas de Transmisión.

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Parámetro Inductivo en Sistemas de Transmisión

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Parámetro Capacitivo en Sistemas de Transmisión.

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Operación en Régimen Estacionario de Sistemas de Transmisión

contenido detallado del curso

 Introducción

Los sistemas de transmisión o transporte de energía son un subsistema dentro de las macro-estructuras dedicadas a atender el servicio eléctrico; los denominados sistemas eléctricos de potencia. A fin de contextualizar al participante del marco referencial para el diseño, operación y control de los sistemas de transmisión, formalmente se ha de definir los sistemas de potencia; como una red eléctrica de potencia, dedicada a la producción, transporte y distribución de la energía eléctrica, hasta los consumidores. En esta introducción se presenta una visión general de los sistemas de potencia, su estructura, modo de operación y elementos constitutivos, efectuando especial énfasis en la transmisión de los grandes bloques energéticos. Además se muestra una breve reseña histórica demostrativa de la evolución de los sistemas eléctricos, partiendo desde sus inicios en los tiempos de Thomas Alva Edison, hasta los actuales una muy breve referencia a la tecnología de los Super-conductores en aun se mantienen en ensayo y experimentación en muchos centros de investigación a nivel mundial. A fin de referencia general se muestra una evolución histórica del Sistema de Transmisión Venezolano.

Capítulo 1. Elementos de Sistemas de Transmisión

En este capítulo se efectúa la conceptualización del sistema de transmisión, y se comienza el estudio de las líneas de transmisión aéreas de potencia estableciendo su clasificación. Luego se presenta los elementos que conforman el la línea de transmisión aérea de potencia: soportes, aisladores, conductores y elementos especiales. Cada uno de los elementos que conforman el sistema son tratados en una forma exhaustiva, argumentando cada uno de los mismos y sus propiedades. En particular, en este capítulo se efectúa especial énfasis en la normativa de las empresas eléctricas Venezolanas para los elementos del sistema de transmisión.

Capítulo 2. Generalidades de Parámetros Eléctricos en Sistemas de Transmisión

En este capítulo, se realiza una breve y básica explicación a los fenómenos eléctricos y magnéticos que dan origen a los parámetros eléctricos que caracterizan el comportamiento de las líneas de transmisión. Se evidencia la existencia de tres parámetros fundamentales: resistencia, inductancia, capacitancia; y en cada caso se comenta la naturaleza del fenómeno, su causas y consecuencias. Comentario particular merece, algunas consideraciones para la operación de los sistemas de transmisión en Extra Alta Tensión y fenómenos asociados a este: Efecto Corona, Efecto Ferranti y las Perturbaciones Electromagnéticas.

Capítulo 3. Parámetro Resistivo de Sistemas de Transmisión

En particular en este Capítulo se aborda el parámetro resistivo asociado a al impedancia serie de la línea de transmisión de potencia aérea. Se presenta los diferentes tipos de conductores (según su material y características constructivas) y se muestran los medios cuantitativos para el cálculo de la resistencia eléctrica de los mismos. Se aborda el calculo de la resistencia eléctrica en corriente continúa y corriente alterna, mostrando el efecto de la variación de la frecuencia sobre este parámetro y perdidas asociadas. Se muestra en forma muy general el efecto Piel. De igual modo se considera el efecto de la variación de la temperatura sobre la resistencia del conductor y las pérdidas que genera en la transmisión de potencia.

Capítulo 4. Parámetro Inductivo de Sistemas de Transmisión

En éste Capítulo, se aborda en primera instancia los fenómenos electromagnéticos asociados a la transmisión de energía eléctrica por un medio conductor. Se estudian las interacciones magnéticas entre conductores que transportan corriente eléctrica, y se considera el efecto proximidad, sobre la distribución no uniforme de la corriente. De igual modo se cuantifica el campo magnético y todas las características asociadas al mismo, para de este modo poder determinar el impacto que los sistemas de transporte tienen sobre otros sistemas, como el caso de las perturbaciones causadas sobre los sistemas telefónicos, y otros sistemas de transporte. Se estudia la inductancia creada por la interacción de los campos magnéticos de los conductores de la línea, en particular se aborda los conceptos de Radio Medio Geométrico (RMG) y de Distancia Media Geométrica (DMG), el caso de líneas de transmisión que utilizan conductores compuestos, finalizando el estudio de la inductancia para líneas de transmisión de potencia trifásicas a frecuencia fundamental, con conductores en haz y de varios circuitos. Se evidencia la necesidad de la transposición y su efecto sobre el parámetro de inductancia serie de la línea de transmisión trifásica. Se incluye en este capítulo el cálculo de la inductancia de las líneas de transmisión de potencia por medio de métodos abreviados para el calculo del parámetro inductivo con el uso de tablas.

Capítulo 5 Parámetro Capacitivo de Sistemas de Transmisión

Se reserva un Capítulo completo al tratamiento del parámetro capacitivo, debido a lo complejo del tratamiento de ésta, y a los múltiples variables que tiene efecto sobre el mismo. En primera etapa se efectúa un análisis del campo eléctrico que produce un cuerpo cargado, y se estudia cuantitativamente el efecto de estos campos cuasi-estacionarios en la capacitancia del sistema de transmisión. Se establece el efecto que tiene la tierra y los conductores de guarda sobre el parámetro capacitivo de la línea de transporte, para ello se hace uso de la teoría de imágenes, y todo esto con la ayuda del algebra matricial y se incluye el método de reducción de Kron, como una forma de reducción del orden del problema. Se cierra el estudio de la capacitancia de las líneas de transmisión, con el análisis del comportamiento de la corriente de descarga de la línea. Todo el análisis de la capacitancia se realiza para líneas de transmisión de potencia aéreas de corriente alterna de tipo trifásico a frecuencia fundamental, con el empleo de conductores sencillos, en haz y se finaliza con el uso de varios circuitos.

Capítulo 6. Operación en Régimen Estacionario de Líneas de Transmisión

En este Capítulo inicialmente se efectúa una clasificación de las líneas de transmisión de potencia aéreas de acuerdo a su longitud: Cortas, Medias y Largas. Es justifica para cada modelo circuital en función a los fenómenos dominantes, los elementos y parámetros presentes en el modelo. Se presentan los modelos circuitales equivalentes P y T. Para el caso particular de las líneas de transmisión largas, se incluye el estudio de la ecuación de ondas y su solución en forma de onda viajera, incluyendo la definición de impedancia característica, constante de propagación, etc. Se aborda el problema de transmisión de energía, y se analiza las características de caída de voltaje, pérdidas de potencia, regulación de voltaje y los efectos de la circulación de potencia reactiva en la regulación. Por último de realiza el análisis de una línea de transmisión larga operando en carga, diagrama del circulo.

Contenido Programático del Curso (31 kB)

 
planificación

  PLANIFICACIÓN DEL CURSO
A continuación se presenta el cronograma de actividades prevista en el tiempo para el curso de Líneas de Transmisión I:

SEMANA

CONTENIDO  PROGRAMÁTICO

Modalidad de eval. y Ponderación

Fecha de Evaluación

1

28Abr-1May

Introducción a los sistemas de potencia y transporte de energía

   

2

5-10May

Elementos mecánicos y eléctricos de líneas de transmisión aéreas. Tipos y Clasificación de Conductores, Aislantes, soportes y Elementos especiales. Importancia de las líneas de transmisión

   

3

11-17 May

Resistencia AC y DC de un conductor. Densidad de corriente, Efecto proximidad. Enlaces de flujo entre dos puntos externos a un conductor aislado. Inductancia de una línea bifilar monofásica.

   

4

19-24May

Enlaces de flujo de un conductor a un grupo. Inductancia de líneas de cables. Influencia sobre líneas muestras o líneas telefónicas de los enlaces de flujo.

   

5

26-31May

Cálculo de Radio Medio Geométrico de un conductor sólido en haz. Cálculo de la Distancia Media Geométrica. Inductancia de línea trifásica con disposiciones equiláteras, paralelas, en haz y simétricas. Uso de Tablas

 

 

6

2-7 Jun

Campo eléctrico de un conductor recto de gran longitud. Diferencia de potencial entre dos conductores que forman parte de un grupo de conductores. Capacitancia de una línea trifásica con disposiciones equiláteras, paralelas, simétricas.

   

7

9-14 Jun

Evaluación Escrita

Evaluacion Escrita 1

30%

Viernes

 13-06-2008

8

16-21 Jun

Efecto del suelo sobre la capacitancia de las líneas trifásicas. Uso de tablas. Matriz de Capacitancia. Reducción de Kron

 

 

9

23-28 Jun

Matriz de Capacitancia. Reducción de Kron

 

 

10

30Jun-5Jul

Relación tensión y corriente en una línea de transmisión. Modelos de líneas de transmisión en función de su longitud

 

 

11

7-12 Jul

Evaluación Escrita

Evaluacion Escrita 2

30%

Viernes

11 Jul 2008

12

14-19 Jul

Cálculo de la caída de tensión, pérdidas de potencia activa y reactiva en líneas de transmisión

 

 

13

21-26 Jul

Diagrama de operación de la línea de transmisión. Teoría de onda viajera

Preparaduria

10%

 

14

28Jul-2Agt

Evaluación Escrita y Entrega de Calificaciones

Evaluacion Escrita 3

30%

Lunes

 28 Jul 2008

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ACADÉMICO

Producto y/o Actividad Ponderación

Examen Parcial 1

30 %

Examen Parcial 2

30 %

Examen Parcial 3 30 %
Preparaduria 100%
Total 100%

Descargar Planificación General del Curso

2007             2008

 

Descargar Planificación Detallada

2007             2008

 
 curso
   material elemental del curso

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada minima para el desarrollo del curso, y que no es limitativa ni excluyente al uso de los reconocidos textos.

 
 Anexo
  material anexo

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada anexa al curso, se trata mayormente de elementos anexos:

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Anexo 1: Elementos de Líneas de Transmisión Aéreas (761 kB)

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Anexo 1-1: Problemas Propuestos Capitulo 2 (88 kB)

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Anexo 1-2: Problemas Propuestos Capitulo 2 (253 kB)

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Anexo 1-3: Problemas Propuestos Capitulo 2 (183 kB)

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Anexo 2-1: Problemas Propuestos Capitulo 3(60 kB)

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Anexo 2-2: Problemas Propuestos Capitulo 3(126 kB)

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Ejercicio 5.9. Parámetro Capacitivo de una LT: un conductor por fase, sin guarda con el efecto del terreno. Tomado del Texto de Hildemaro Briceño (1.13 MB)

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Ejercicio 5.10. Parámetro Capacitivo de una LT: un conductor por fase, dos cables de guarda y el efecto del terreno. Tomado del Texto de Hildemaro Briceño (987 kB)

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Ejercicio 5.11. Parámetro Capacitivo de una LT: dos conductores por fase, con dos cables guarda y el efecto del terreno. Tomado del Texto de Hildemaro Briceño (1.17 MB)

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Ejercicio 5.12. Parámetro Capacitivo de una LT: doble circuito, con un conductor por fase, con dos cables guarda y el efecto del terreno. Tomado del Texto de Hildemaro Briceño (946 kB)

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Anexo 3-1: Problemas Propuestos Capitulo 4 (72 kB)

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Anexo 3-2: Problemas Propuestos Capitulo 4 (61 kB)

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Anexo 4-1: Problemas Resueltos Capitulo 4 (77.5 kB)

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Anexo 4-2: Problemas Resueltos Capitulo 4 (156 kB)

 

  Documentos de Interés

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada de interés al curso, se trata mayormente de elementos anexos:

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Tabla de Conductores: Alumoweld y ACAR (53 kB)

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Proyecto de Líneas de Transmisión

2.1. Enunciado (71 kB)

2.2. Levantamiento Topográfico (907 kB) .dwg (autocad)

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Fotos de Líneas de Transmisión (2.2 MB)

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Impedancia Serie en Líneas de Transmisión. Documento tomado del Capitulo 4 del Trabajo Especial de Grado "Diseño de un módulo de cálculo de cortocircuito bajo la norma ANSI, para el software ASP" desarrollado por Leonard Caridad y Carlos Rodríguez, y Prof. Francisco M. González-Longatt. Considero que este trabajo recoge varios anos de mi vida, y corresponde a la consolidación de un esfuerzo de varias personas. En tal sentido, se pone a la disposición del publico general. [Haga clic aquí] (852 kB)

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Discusión de Diferencia de Potencial [Haga clic aquí] (28 kB)

 

 

 

  Evaluación

  exámenes pasados

Un corto pero adecuado grupo de evaluaciones escritas de cursos de Sistemas de Generación Distribuida que han sido dictados en el pasado están contenidas aquí.

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Examen Parcial 1: 1-2006 (83 kB) 1-2007 (58 kB)

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Exámenes Antiguos 1 2 3 4 5 6 7 8 

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Examen Parcial 2: 2-2007 (46 kB)

 
 
 diapositivas

   Diapositivas de clases del curso
En esta sección se agrupan los documentos correspondientes a las transparencias empleadas en el curso:
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Planificación General (41.6 kB)

viñeta

Introducción a los Sistemas de Transmisión (420 kB)

viñeta

Elementos de Líneas de Transmisión Parte I (4.02 MB)  Parte II (2.65 MB)

viñeta

Impedancia Serie de Líneas de Transmisión Parte I (1.4 MB) Parte II (601 kB)

viñeta

Parámetro Capacitivo en L.T. Parte I (1.30 MB) Parte II (1.10 MB) Parte III (448kB)

viñeta

Ejemplo 1 Parámetro Capacitivo en L.T. (264 kB)

viñeta

Ejemplo 2 Parámetro Capacitivo en L.T. (232 kB)

viñeta

Operación en Régimen Estacionario de L.T. (2.48 MB)

 
textos

  textos recomendados
viñeta Briceño, J.H. Teoría de las Líneas Aéreas de Transmisión de Potencia Eléctrica, Taller de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela, 1996. Se invita a visitar la pagina oficial del Profesor Hildemaro Briceño en: http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/maro/
viñeta  EPRI. Transmission Lines Reference Book, 345 kV and above. Fred Weiner and Son Printers, Inc. 1975.
viñeta Grainger J., Stevenson W. Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia. Mc Graw Hill, Primera Edición, 1996.
viñeta Siegert, Luis A. Alta Tensión y Sistemas de Transmisión. Editorial Limusa, 1989.
viñeta CADAFE (1976). Normas Para Proyecto de línea de Transmisión NL-P. Dirección de Desarrollo. Gerencia de Proyectos de Líneas de Transmisión.
viñeta Compañía Anónima de Administración y Fomento Eléctrico. Criterios de Diseño de Líneas de Transmisión a 115 y 230 KV. Curso de Actualización para Ingenieros Electricistas. Universidad de Los Andes, 1988.
viñeta Hernando Torrealba, R. Líneas de Transmisión. Universidad de Carabobo, 1981.
viñeta Raul Marti, Sistemas de Transmisión. Apuntes de clases de la Universidad Central de Venezuela, 1979.
viñeta Anderson, P. Analysis of Faulted Power Systems. Iowa State Press. 1973.
viñeta Beeman, D (1955). Industrial Power System Handbook. Mc Graw Hill. NewYork. 1955. Westinghouse (1964).
viñeta Electrical Transmission and Distribution Reference Book. Pittsburg. EE.UU.
viñeta Carson, J.R. Wave propagation overhead wires with ground return. Bell Syst. Tech. Journ, Vol. 5, pp. 539, 1929.
 
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