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Líneas CompactasKaterine C. Bustamante C. , Christian A. Enriquez E. , Bruno B. Mirabá V. , Hector A. Romero A.

kbustamante@est.ups.edu.ec, cenriqueze@est.ups.edu.ec, bmiraba@est.ups.edu.ec, hromeroa@est.ups.edu.ecUniversidad Politecnica Salesiana, Sede Cuenca

Alta tension I

Abstract—Este informe contiene la investigación a cerca de laslineas compactas, su origen, aplicaciones y factores de diseñoque deben ser bien pensados para su empleo, ademas de unbreve repaso de los materiales y secciones a consideración, todocompactado desde un punto de vista teórico.

Index Terms—Compacta, Potencia, Fases, Transmisión

INTRODUCCIÓN

Las líneas de transmisión eléctrica son construcciones queafectan considerablemente el entorno natural en el que soninstaladas. Este problema se vuelve crítico cuando la líneatiene que transitar por distritos muy poblados, por zonas dondeel precio de la tierra es elevado ya sea por su importanciaagrícola o por que son áreas de alto interés ecológico; frentea este problema se plantearon diferentes alternativas paraaprovechar mejor los derechos de vía requeridos para laconstrucción de líneas en los diferentes niveles de voltaje.

La compactación de la linea de transmición aérea, a unnivel de voltaje dado, es un concepto que se utiliza paradenotar a una linea que se construye con una separación entrefases igual o muy cercana al valor minimo que garantiza laoperacion confiable de la linea y que es establecido en lasrespectivas normas, pues a través de la compactacion de lalinea de voltaje mas alto en el mismo derecho de vía, o mejorarla eficiencia de las lineas mediante el incremento del numerode subconductores.

I. ORÍGENES [1], [2], [3]

El termino de líneas Compactas fue introducido en EstadosUnidos, para denotar a las líneas aéreas que se caracterizan poruna disminución de las distancia entre fases. El incremento delas cargas eléctricas y la no adquisición de derechos de vía,han llevado a desarrollar estudios en los sistemas enfocadosen elevar la capacidad de transmisión de transporte de energía.La redes aéreas compactas son tendidos de líneas aéreasque aportan seguridad en las prestaciones, con reduccionessubstanciales de salidas de servicio, posibilidad de integrarternas múltiples en los mismos postes, reducción de podas dearboles con economía y beneficios ecológicos, menor impactovisual.

Broschat y Clayton en 1981, demostraron que la conversiónde un circuito de 41,6 kV a 115kV haciendo uso de la config-uración compacta permitía un ahorro sustancial, empleados eúnicamente 1/3 del costo total de una nueva línea de 115kV.Rusia año 1985, Malkin mostro que para voltaje de 35-220kV puede emplearse con mayor fundamento económico lalínea compacta con fases plana. En 1991/1992 se desarrollaron

proyectos de las primeras líneas compactas de 400 kV enSudáfrica, interconectándose de manera exitosa con líneas detransmisión convencionales de países cercanos.

La Energy Ouest Suise (EOS), incremento la capacidad detransmisión de su sistema con la construcción de una líneacompactada doble de 400 kV en una trocha de 19 m, lo queles significo beneficios económicos sustanciales. El uso dedos o más conductores por fase, optimiza una línea compacta,cambiando la sección activa de la fase sin cambios ni en sudiámetro ni en su sección. En china 1994, se construyo unalínea compacta de 220kV de cuatro subconductores por fase.

II. DEFINICIÓN [1], [2]

Tendidos de energía eléctrica cuyo ducto está soportadopor un portante que es un cable de acero de alta resistencia,galvanizado en caliente, del cual penden los espaciadoresdieléctricos de disposición triangular. Los mismos soportan lostres conductores de aluminio puro compactado, con bloqueode humedad, capa semiconductora y dos capas de protección,de polietileno reticulado natural en la interior y de polietilenode alta densidad tratado, en la capa exterior. Las tensionescubiertas con este sistema son 15kV, 25kV y 35kV. Losconductores podrán ser de color negro o gris en su cubiertaexterna. Siempre con tratamiento de protección para rayosultravioleta y encaminamientos eléctricos. Con ensayos deintemperismo y degradación aprobados. Todas las empresasintervinientes en este sistema integrado están certificadas ISO9001/2000.

III. APLICACIONES [6], [7]

A. Uso

Las Lineas Compactas resultan técnica y económicamenteviables, entre otras, en las siguientes situaciones:

• Zonas boscosas ó densamente arboladas.• Zonas de gran interferencia de aves.• Tendido de grandes vanos.• En circuitos troncales ó alimentadores.• Múltiples configuraciones.• Calles estrechas.• Salidas de subestaciones.• Barrios cerrados o Countries.• Necesidad de reducción del impacto visual.

Se puede apreciar en las siguientes figuras 1, 2, 3, algunoscasos de aplicaciones:

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Figure 1. Ejemplo de aplicación

Figure 2. Ejemplo de aplicación

Figure 3. Ejemplo de aplicación

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

Figure 4. Prevención del medio ambiente

B. 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.

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 ga-lopamiento y las oscilaciones del conductor cuando los man-guitos de hielo depositados en su superficie se derriten.

1) Otros factores:• Considerar configuraciones alternativas.• Selección de la distancia interfase.2) Diseño de aislamiento::• Sobrevoltaje de maniobra/Sobrevoltaje de baja frecuen-

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 yespaciadores/análisis económico/mantenimiento/normaseléctricas.

C. Especificaciones

• Construcción de fases multiconductores, o sea, la secciónde la fase se destruye en varios subconductores, resul-tando un empleo mas complete de la superficie y que lasección de los conductores.

• Se plantea que con el aumento del numero de compo-nentes en la fase, el peso de la estructura aumenta noproporcionalmente al numero de subconductores.

• Relativamente en un 1km de linea el costo especifico deuna linea compacta multiconductora sea menor que el desu equivalente de construcción tradicional.

IV. VENTAJAS Y DESVENTAJAS [6], [7]

A. Ventajas

• Reducción de costos operativos: Menor intervenciónen la red con reducción de costos de mantenimientocorrectivo y preventivo.

• Reconversión: Este sistema permite aprovechar las es-tructuras existentes pudiendo solucionar los problemasde las instalaciones peligrosas y repotenciar los alimen-tadores.

• Medio ambiente: Representan un menor impacto ambi-ental al reducir considerablemente los espacios de monta-jes y franjas de seguridad. Se reducen las podas de árbolestanto en frecuencia como en volumen.

• Potencia Transmitida: Este tipo de instalación permite elmontaje de ternas múltiples manteniendo las alturas de lossoportes convencionales. La instalación de alimentadoresde hasta cuatro ternas por postación disminuye la inver-sión inicial y posibilita una mayor potencia transmitida.

• Seguridad: reduce los riesgos de accidentes del personaloperativo.

• Reducción en los campos electromagnéticos.• Menores pérdidas en la línea.

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• Incremento de la capacidad d transmisión de la línea enun 30%.

• Menor número de salidas por descargas atmosféricasdirectas debido a la reducción del área de exposición dela línea.

• Reducción del derecho de vía.• Menor caída de voltaje.• Reducción del impacto visual.

B. Desventajas

Campos eléctricos elevados en la superficie de los conduc-tores 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.

V. MATERIALES [6], [5], [7]

Como se sabe, los conductores de líneas compactas estánrevestidos de una capa aislante, que es lo que permite laconexión de estos a una menor distancia los unos de los otros.

Se presentan varios tipos de materiales que son utilizadosen instalaciones de lineas compactas:

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

Figure 5. Descargador

• Seccionadores autodesconectadores• Seccionadores tripolares a cuerno comando por estribo

Figure 6. Seccionadores

• Reconectadores• Ménsulas y crucetas• Cable de Sustentación• Espaciadores• Vanos• Retenciones• Accesorios Polimericos

– Espaciadores triangulares para 15kV y 35 kV. depolietileno de alta densidad, resistente a los rayosultravioletas y al encaminamiento (tracking), utiliza-dos para amarre y separación de los conductores enmedio del vano y soportes de alineación con brazosantibalanceo.

– Conjunto aislador de perno, de idénticas propiedadesque los espaciadores y anillo de goma de silicona,utilizados en soportes angulares y de paso.

• Brazo antibalanceo construido con idénticas propiedadesque los espaciadores para reducir el balanceo del conjuntode conductores por acción del viento.

• Atadura preformada destinada al amarre del conductor yaisladores de perno

• Equipos Balestros– Aisladores, Seccionadores y Descargadores con cu-

bierta de Caucho de Silicona extruida en caliente ycon los ensayos de intemperismo artificial de 5000horas. De acuerdo al nivel de polución y altitud sondefinidos los perfiles de los equipos que pueden serde polución normal, alta o extra alta, de acuerdo aIEC.

• Brazo tipo L, construido en fundición nodular galva-nizada, con una placa soporte en el extremo para anclarel cable de acero portante.

• Brazo tipo C, construido en perfiles de hierro tipo U,destinado a retener los conductores de 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 losrequerimientos mecánicos de las líneas. En general sonde uso común cuerdas de acero de 35, 50 y 60 mm².

• Cable protegido Phelps Dodge Cable protegido doblecamada (más capa semiconductora extruída)

Figure 7. Cable Protegido

• HOMOGEINIZACIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO:Capa semiconductora de polietileno reticulado extruidasobre el conductor.

• BLOQUEO DE LA HUMEDAD: Sistema de bloqueolongitudinal

• FORMACIÓN DEL CONDUCTOR: Cuerda circularcompacta.

• METAL DEL CONDUCTOR: Aluminio puro grado eléc-trico.

• TENSIONES NOMINALES: Están diseñados para ten-siones nominales de 15kV, 25kV y 35kV.

• TEMPERATURAS DE TRABAJO DE LOS CABLES:En cualquiera de las versiones las temperaturas máximasadmisibles son las siguientes:

– Régimen permanente: 90ºC– Sobrecargas de emergencia: 130ºC– Cortocircuito (5s.): 250ºC

CONCLUSIONES

La tecnología empleada al realizar una transmición pormedio de lineas compactas, es eficiente si hablamos de que sepuede repotenciar lineas ya existentes, por medio del aumentodel numero de componentes en la fase, no causa efectosnegativos en ese aspecto, porque el peso de la estructuraaumenta no proporcionalmente al número de subconductores.Se considera también amigable con el medio ambiente, ya queen zonas donde se construyen enormes torres de transmición,a veces pasan las lineas por zonas pobladas de arboles omuy angostas, y gracias a la compactación el impacto esmenor. las ventajas de las lineas compactas son en balance,mucho mayores a las desventajas, donde se puedes acotar elincremento de la capacidad de transmisión de la línea en un30% ademas de una reducción de vía, y por otro lado camposeléctricos elevados en la superficie de los conductores y efectocorona por problemas mecánicos.

REFERENCES

[1] Disponible en sitio web http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta_files/CATALOGO%20REDES%20COMPACTAS.pdf

[2] Disponible en sitio web http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/8829/3/T2437.pdf

[3] Disponible en sitio web http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/8829/3/T2437.pdf

[4] Líneas aéreas de MT URL Online: http://ar.prysmiangroup.com/es_AR/business_markets/downloads/Catalogos/4LA_3_90_Cables_Aereos_MT.pdf

[5] Redes areas compactas, URL Online: http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta_files/CATALOGO%20REDES%20COMPACTAS.pdf

[6] Disponible en sitio web http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta.html

[7] Disponible en sitio web http://www.coideasa.com/red_aerea_compacta_files/CATALOGO%20REDES%20COMPACTAS.pdf