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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.
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ELC 30714 : LÍNEAS
DE TRANSMISIÓN I
Descripción
del Curso y objetivos de aprendizaje
Objetivos
del curso