Calculo Electrico De Lineas

Cálculo eléctrico de líneas
Apuntes (2008)

Antonio Fernández Otero Dpto Ingeniería Eléctrica - Universidad de Vigo

Cálculo eléctrico de líneas -

2008

Contenido
1 PARÁMETROS DE LÍNEAS ELÉCTRICAS 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.5 1.5.1 1.5.2 2 CAMPOS ELÉCTROMAGNÉTICOS EN EL ENTORNO DE LÍNEAS ELÉCTRICAS Ecuaciones fundamentales Campoeléctrico en líneas aéreas Campo magnético en líneas aéreas. RESISTENCIA INDUCTANCIA Conductores agrupados Línea monofásica. Línea trifásica. Efecto de la tierra. CAPACIDAD Línea monofásica. Línea trifásica. Efecto de la tierra CONDUCTANCIA O PERDITANCIA. Conductancia de aislamiento. Efecto Corona. 3 3 3 7 8 10 13 19 23 24 26 29 35 36 38 41 41 42 45 45 46 51 54 56 56 56 69 78 91 91 92 94 107 114 123CABLES AISLADOS. 2.1 2.2 2.3 2.4 INTRODUCCIÓN. CAMPO ELÉCTRICO. CORRIENTES Y TENSIONES INDUCIDAS EN LAS PANTALLAS. PÉRDIDAS EN EL DIELÉCTRICO.

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MODELOS DE LÍNEAS ELÉCTRICAS. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 LÍNEAS EN RÉGIMEN ESTACIONARIO SENOIDAL. Modelos monofásicos. Modelos trifásicos. Condiciones de funcionamiento de las líneas eléctricas. LÍNEAS EN RÉGIMENTRANSITORIO Introducción. Ecuaciones de la línea monofásica. Propagación de ondas en líneas ideales. Métodos gráficos Ejemplo

BIBLIOGRAFÍA

Antonio F. Otero – Dpto. Enxeñería Eléctrica

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1 1.1

PARÁMETROS DE LÍNEAS ELÉCTRICAS Campos eléctromagnéticos en el entorno de líneas eléctricas

Las líneas eléctricas tienen como función el transporte de laenergía eléctrica desde los centros de generación hasta los lugares de consumo. La energía es transportada por los campos electromagnéticos que se propagan a lo largo de la línea, y que por desgracia no están totalmente confinados en la vecindad de los conductores, dando lugar a efectos colaterales, generalmente indeseados. Los campos electromagnéticos de cierta intensidad pueden inducirpotenciales y corrientes en elementos conductores de las proximidades (tales como vallas, tuberías, otras líneas, etc.) que pueden ser peligrosos para los organismos vivos o provocar daños diversos en las instalaciones. Los campos eléctrico y magnético originados por las líneas eléctricas están relacionados mediante las ecuaciones de Maxwell. Bajo las condiciones normales de funcionamiento de las líneas,dichos campos pueden estudiarse de forma independiente mediante la aproximación cuasi-estacionaria de forma que el campo eléctrico puede ser calculado a partir del potencial de la línea y el campo magnético a partir de la corriente. Esto permite describir por separado, los mecanismos de acoplamiento

electromagnético entre los distintos conductores. Puesto que las corrientes inducidas por el campoeléctrico son proporcionales a la velocidad de variación de la tensión, tal acoplamiento entre conductores se modelará mediante capacidades entre ellos. Por otra parte, como la tensión inducida por el campo magnético es proporcional a la velocidad con que cambia la corriente, su modelado se hará mediante inductancias mutuas.

1.1.1

Ecuaciones fundamentales

Las fuentes del campo eléctricoy magnético en el entorno de las líneas de transporte de energía eléctrica son las corrientes eléctricas y las cargas que existen en

Antonio F. Otero – Dpto. Enxeñería Eléctrica

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sus conductores, así como las que se inducen en la tierra y/o en objetos cercanos. El punto de partida para el cálculo de estos campos variables con el tiempo son lasecuaciones de Maxwell:

r ∇⋅D = ρ
r ∇⋅B = 0

r r ∂B ∇×E = − ∂t r r r ∂D ∇×H = J + ∂t
La resolución de las anteriores ecuaciones nos permite expresar el campo magnético producido en cualquier punto por una distribución de corriente en el espacio como:

r r μ0 J (t − r / c ) B = ∇×∫ V 4 πr
donde

r B , la densidad de flujo magnético
c, la velocidad de la luz en el vacío

r J , la...