"Componentes Básicos De Una Línea De Transmisión De Alta Tensión"
Las torres y conductores de una línea de transmisión son elementos familiares en nuestro paisaje. Sin embargo, en una inspección más cercana, cada línea de transmisión tiene componentes comunes con características, comienzos y finales únicos.
Línea de transmision
En este artículo se vera los componentes básicos de una línea de transmisión de alta tensión, se vera lo siguiente:
1. Torres
2. Conductores
3. Subestaciones
4. Row´s
5. Camino de acceso
1. Torres
Las torres de transmisión son el componente más visible del sistema de transmisión de energía eléctrica. Su función es mantener los conductores de alta tensión separados de su entorno y entre sí.
Las líneas de mayor voltaje requieren una mayor separación. La transferencia involuntaria de energía entre un conductor y su entorno, conocida como falla a tierra, ocurrirá si una línea energizada entra en contacto directo con el entorno o se acerca lo suficiente como para que un arco pueda saltar la separación restante.
También puede ocurrir una falla entre conductores. Tal falla se conoce como falla de fase a fase.
La primera consideración de diseño para las torres de transmisión es separar los conductores entre sí, de la torre y de otras estructuras en el entorno para evitar fallas. Este requisito y el potencial eléctrico (voltaje) definen las dimensiones físicas básicas de una torre, incluida su altura, el espacio entre conductores y la longitud del aislante necesario para montar el conductor.
Dadas estas dimensiones básicas, el siguiente requisito de diseño es proporcionar la resistencia estructural necesaria para mantener estas distancias bajo carga del peso de los conductores, cargas de viento, carga de hielo, cargas sísmicas y posibles impactos.
Por supuesto, la estructura debe cumplir estos requisitos de la manera más económica posible. Esto ha llevado al uso extensivo de variantes en un diseño de estructura o truss, que pueden proporcionar alta resistencia con requisitos mínimos de material. El resultado son las omnipresentes torres de celosía que se ven en todas las regiones del país.
El último requisito de diseño es proporcionar una base adecuada para soportar la torre necesaria bajo las cargas de diseño.
Algunas de las implicaciones ambientales de una línea de transmisión resultan directamente de estos requisitos de diseño de torres de transmisión.
Primero, las dimensiones físicas de las torres y las disposiciones de líneas resultantes y el espaciado de líneas establecen las dimensiones mínimas necesarias del derecho de vía, incluidas las distancias a las estructuras naturales y artificiales. Para crear y mantener estos espacios libres, a menudo es necesario eliminar o podar la vegetación durante la construcción y operación.
Además, se requiere excavación, vertido de concreto y hincado de pilotes para establecer los cimientos.
Todas estas tareas requieren caminos de acceso e instalaciones de servicio con dimensiones y resistencia suficientes para manejar componentes de torres grandes y pesados, equipos de movimiento de tierras y equipos de mantenimiento.
Una línea de CA de circuito único transfiere energía en tres fases.
El voltaje en cada fase varía sinusoidalmente con un período de 1/60 de segundo, y cada una de las fases está separada de las demás por 120 grados.
2. Conductores
Actualmente se utiliza una variedad de composiciones y construcciones de conductores para cumplir con una variedad de requisitos específicos. En los primeros años de la industria, el cobre se usaba casi exclusivamente debido a su alta conductividad eléctrica, pero los diámetros de los cables con cobre estaban determinados más por la necesidad de resistencia mecánica que por la necesidad de mejorar la conductividad.
La baja relación resistencia-peso del cobre limitaba la longitud aceptable del tramo (distancia entre torres).
El aluminio, con su mayor relación resistencia-peso, se introdujo como una alternativa al cobre, lo que permite mayores tramos. Aunque el cobre tiene una conductividad más alta que el aluminio, la menor densidad del aluminio le da una relación conductividad-peso dos veces mayor que la del cobre.
Las primeras líneas de transmisión de aluminio se instalaron en los últimos 5 años del siglo XIX. Un incentivo adicional que favorece a los conductores de aluminio en tiempos más recientes es que el aluminio es más económico de usar que el cobre, a pesar de que el aluminio tiene solo el 60% de la conductividad del cobre. Los conductores de aluminio típicos se componen de múltiples hilos trenzados de 1/8 de pulgada de espesor.
Hay alrededor de 50 variedades de cables conductores de múltiples hilos, que llevan el nombre de flores, quizás porque las secciones transversales sugieren patrones florales y simetría. El Narciso es un conductor de 61 hilos que puede transportar más de 1.100 amperios.
En 1907, se introdujeron los cables compuestos de aluminio y acero para lograr una relación resistencia-peso aún mayor mientras se mantenía el rendimiento eléctrico del aluminio. Estos cables tienen un núcleo central de hilos de acero rodeados por hilos de aluminio.
Conductor de aluminio con refuerzo de acero
Si bien el acero es un conductor relativamente pobre, su alta resistencia permite aumentar las longitudes de los tramos, lo que reduce las inversiones de la torre. Estos conductores compuestos se designan mediante combinaciones de trenzado. Por ejemplo, 84/7 tiene 84 hilos de aluminio que rodean un núcleo central de 7 hilos de acero.
Estos conductores compuestos de aluminio reforzado con acero (ACSR) han recibido nombres de aves, en lugar de nombres de flores. Por ejemplo, el conductor 26/7 ACSR se conoce como Starling.
Muy recientemente, se ha introducido un nuevo tipo de compuesto que utiliza fibras cerámicas en una matriz de aluminio que tiene un peso más ligero y una mayor resistencia. Estos cables ACCR (conductor compuesto de aluminio reforzado) fueron la primera tecnología probada en la Instalación de Pruebas Aceleradas de Conductores de Línea Eléctrica del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica, que se inauguró en 2003.
Este nuevo formato de conductor tiene la ventaja de una alta resistencia incluso a temperaturas elevadas, y la adición de circonio a la aleación de aluminio la hace más resistente a la degradación a altas temperaturas.
3. Subestaciones
Como se indicó, el voltaje requerido para la transmisión económica de energía eléctrica excede el voltaje apropiado para la distribución a los clientes.
Primero, el equipo del cliente generalmente opera a unos pocos cientos de voltios, en lugar de a los cientos de miles de voltios que se utilizan para la transmisión. En segundo lugar, si se mantuvieran altos voltajes hasta el punto de conexión del cliente, la protección contra fallas sería extremadamente costosa.
Por lo tanto, la distribución desde la línea de transmisión a los clientes se logra a voltajes mucho más bajos, por lo que se requiere que los transformadores reduzcan el voltaje antes de que se introduzca la energía en un sistema de distribución o subtransmisión. Estos transformadores marcan el final de la línea de transmisión y están ubicados en subestaciones. Cada línea de transmisión comienza en una subestación existente y termina en una nueva subestación.
Si la nueva línea de transmisión fuera de corriente continua de alto voltaje (HVDC), la subestación de origen se expandiría para acomodar convertidores de CA a CC. También se pueden requerir subestaciones intermedias si hay un cambio de voltaje a lo largo de la ruta, digamos, de 500 kV a 230 kV.
4. Row´s
Un ROW es un componente fundamentalmente pasivo pero crítico de una línea de transmisión. Proporciona un margen de seguridad entre las líneas de alta tensión y las estructuras y la vegetación circundantes. El ROW también proporciona un camino para inspecciones en tierra y acceso a torres de transmisión y otros componentes de la línea, si se necesitan reparaciones.
Un ROW generalmente consiste en vegetación nativa o plantas seleccionadas por patrones de crecimiento favorables (crecimiento lento y bajas alturas de madurez). Sin embargo, en algunos casos, los caminos de acceso constituyen una parte del derecho de vía y brindan un acceso más conveniente para los vehículos de reparación e inspección.
5. Camino de acceso
Las rutas de acceso a las estructuras de la línea de transmisión, tanto para la construcción como para el mantenimiento de la línea, utilizan las carreteras existentes siempre que sea posible. Es probable que al menos una parte de las carreteras existentes a lo largo de la ruta estén pavimentadas.
Es probable que al menos una parte de las carreteras existentes a lo largo de la ruta estén pavimentadas. Los nuevos caminos construidos para el acceso serían de grava. Esto se refiere a las carreteras existentes que necesitan mejoras para cumplir con las cargas esperadas para la construcción y el mantenimiento de la línea. Las carreteras también se clasifican como temporales o permanentes. Una carretera temporal se clausurará después de que se complete la construcción y se restaurará el ROW.
La calzada incluye la vía transitada que soporta el tráfico, los márgenes y las áreas adyacentes a la calzada que han sido excavadas o rellenadas para proporcionar drenaje y soporte. Más allá de la calzada están el ancho del claro y el límite exterior de la FILA.