Perdidas en una LLTT

7/26/2019 Perdidas en una LLTT

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Prdidas Elctricas

En Lneas de TransmisinProf. Juan Bautista


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PRDIDASEL CTRICASEN LASLNEASDE TRANSMISINEN

ALTATENSI NBasado en la exposicin de NEXANS (Blgica) Fabricante de los conductores AERO Z, en Noviembre del 2001 en la AEP


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INDICE

- INTRODUCCIN.- ASPECTOS TERICOS.- EFECTO DEL CAMBIO DE CONDUCTORES EN LAS PRDIDAS

ELCTRICAS.- CONCLUSIONES.


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1.- INTRODUCCIN

Las prdidas elctricas en Lneas de Transmisin de AltaTensin son producidas por la resistencia propia delconductor, la perditancia (corrientes entre conductores y

apoyos) y el efecto corona que en algunas condicionesambientales particulares tienen mayor impacto, ya que sonoriginados por la alta contaminacin producto del medioambiente agresivo, que contiene fuertes vientos, brisamarina, suelos con altas sales o suelos agrcolas, etc.


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Haremos un anlisis terico de las prdidas elctricasempleando frmulas que consideran el efecto de lacontaminacin de la superficie de los conductores para

luego confrontarlas con los datos reales de registros deprdidas elctricas de una lnea de transmisin en 220kVubicada en la costa peruana luego que en sta secambiaron los conductores tradicionales tipo ACARcableado por el tipo Aero Z.


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ASPECTOS TERICOS

1.- PRDIDAS ELCTRICAS

2.- EFECTO CORONA.3.- COMPARACIN DE PRDIDAS CONDOS TIPOS DE CONDUCTORES.


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1.- PRDIDAS ELCTRICAS.

El elemento ms importante de una lnea de transmisin es elconductor puesto que ello determina su comportamiento elctricoy todos lo componentes se condicionan a sus caractersticas, porlo tanto, la eleccin de un tipo de conductor, en cuanto a su

geometra y material, ser muy importante para lograr unaperformance ptima en su operacin.

Las prdidas en una lnea de transmisin son las prdidas depotencias elctricas que se presentan en los conductores y lascadenas de aisladores, las cuales se denominan prdidas totales

PT, y se expresan de la siguiente manera:PT = PF + PV, en donde:


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Donde:PT= Prdidas totales,es la potencia medida con los instrumentos delas Subestaciones (Es decir, la diferencia de potencia a la salida de laSE1 de envo y potencia de llegada en la SE2 de recepcin).PV= Prdidas variables, dependen de la corriente que pasa por losconductores, por lo tanto dependen de la carga, a ello se le denomina

prdidas Joule, a mayor potencia de transmisin ms prdidas.PF= Prdidas fijas, no dependen de la corriente que circula por losconductores, solo depende de la tensin de la lnea,lnea en vaco,basta que est energizada para que se produzcan. Estas prdidasson difciles de medir directamente en cada momento, puesto queestn formadas por aquellas que se pierden a travs de la superficiede los aisladores y el efecto corona, denominadas transversales.Pero dada las condiciones ambientales cambiantes incluso en unmismo da estas prdidas no son estrictamente fijas.


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1.1- Prdidas por Efecto Joule

En condiciones ideales, no habr corriente de fuga a travs de lasuperficie de los aisladores (resistencia de aislamiento grande) ni

tampoco por efecto corona puesto que se ha seleccionado laseccin adecuada del conductor para que no presente elfenmeno Efecto corona, luego las prdidas en la lnea solo sernlas del tipo Joule.

Representacin grfica:

PrdidasTotales

Potencia dela carga.

2

T VP P I R


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1.2.- Prdidas por Efecto Corona

Es posible cuantificar estas prdidas desde el punto de vistaterico para luego estimar los costos que ello representan segnlas secciones del conductor, asumiendo las condicionesambientales por donde pasa la lnea (buenas y malas condiciones).Cuando el potencial de los conductores sobrepasa la rigidez

dielctrica del aire se producen prdidas de energa debido a laionizacin del medio circundante alrededor de los conductorescomo si el aire se hiciera conductor.Tal efecto de los conductores areos es visible (sobre todo en laoscuridad) en forma de un halo luminoso, azulado de seccintransversal circular (como una corona) por lo que se le denomina

Efecto Corona. Este fenmeno se puede apreciar de nochecuando nos encontramos prximos a una lnea de transmisin largay sobre todo cuando haya humedad en el ambiente.


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2.- EFECTO CORONAEn la superficie de los conductores de las Lneas de Transmisin seproducen descargas ( Corona ) cuando la intensidad del CampoElctrico en la superficie del conductor excede la resistencia a larotura del aire.

Esta resistencia depende de la presin del aire, del material de loselectrodos, de la presencia de vapor de agua, de la fotoionizacinincidente y el tipo de voltaje.Cuando se dan las condiciones, tal que el Campo Elctrico excedea la resistencia del aire, entonces alguna pequea irregularidad talcomo una partcula contaminante, puede ser el punto inicial de una

descarga corona.


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Mecanismo de CoronaLos electrones liberados del conductor golpean a los tomosneutros del aire (nitrgeno, oxgeno y otros gases presentes) .

Este impacto hace rebotar al electrn que golpe al tomo ytambin libera otro electrn del tomo. Al perder un electrn, eltomo se convierte en un in positivo.

A + e

A = un tomoE = un electrn

Electrn

liberado delconductor

tomo neutral del aire

(nitrgeno, oxgeno, etc)

A + e

A+ + e + e

A+ = un in positivo

In Positivo


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+

+

+

++

++

++

++

--

--

--

--

--

--

--

--

Los dos electrones libres a su vez impactan con otros tomos

neutros y liberan nuevos electrones.

Este proceso se conoce como ionizacin por impacto electrnico.Los electrones, de esta manera, se multiplican y se produce unadescarga permanente auto sostenida.Ocasionalmente los electrones al impactar sobre los tomos, losdesplazan ligeramente a un estado de mayor energa, luego los

tomos vuelven a su estado normal e irradian el exceso de energaen forma de luz (corona visible) y ondas electromagnticas.


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3.- COMPARACIN DE PRDIDAS ELCTRICAS CON DOSTIPOS DE CONDUCTORES.En la lnea de transmisin 220kV Chimbote-Paramonga, L-215,se ha calculado las prdidas elctricas con conductor ACAR400mm2 existente y con un conductor AERO Z nuevo,utilizndose las siguientes frmulas empleadas por el Dr. Sarma

Maruvada: Prdidas Corona kW/km, por fase :

Valor pico de la mxima gradiente de superficie del conductor(kV/cm):

Valor pico del gradiente de inicio del efecto Corona del conductor(kV/cm) :

2

3

VE

srLn

.052

p cP K Nfr E E

0.42630 1

cE m

D


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Donde :P = Prdidas Corona en kW/km, por faseN = Nmero de conductores en el bundlef = Frecuencia de la red en Hertzr = Radio del subconductor en cmKp= Constante emprica determinada a partir de datos experimentalesE= Valor pico de la mxima gradiente de superficie del conductor (kV/cm)

Ec = Valor pico del gradiente de inicio del efecto Corona del conductor (kV/cm)m = Factor de superficie del conductor, por efecto de contaminacin, el cual

debe emplearse de acuerdo al tipo de contaminacin, segn pruebas.

D = Dimetro en cm= Densidad relativa del aireV = Tensin de lnea en kV

s= Distancia media geomtrica en cm


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Datos Tcnicos de la lnea Chimbote - Paramonga L-215, Simple

Terna, con la configuracin geomtrica (configuracin vertical).V = 220 kVACAR 400(Existente ) AERO Z 455 (Nuevo)

D = 2.590 cm D = 2.610 cmr = 1.295 cm r = 1.305 cmN = 1 N = 1

f = 60 Hz f = 60 HzKp = 0.000775 Kp= 0.000775L = 221.2 km L = 221.2 kmCalculo de la Distancia Media GeomtricaH1 = 1200 cmH2 = 600 cm

H3 = 600 cms = (1200x600x600)1/3 cm

s = 756 cm

H3

H2H1

V3

V2

V1

3.1 CLCULO DE PRDIDAS CORONA


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Calculo de la densidad relativa

= Factor de correccin de la densidad del aire que depende de lapresin baromtrica y temperatura absoluta del medio ambiente

........1Donde:h = Presin baromtrica en centmetros de columna de

mercurio.

= Temperatura media en grados centgrados

Generalmente se conoce la altitud Y sobre el nivel del mar, luego hes calculado usando usando la formula de Halley:

..........2

.926

73

7618336

YLog h Log


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Para 500 msnm y 20C de temperatura media, tenemos que:

= Factor de correccin de la densidad del aire:

500

76 71.618336

Log h Log h cmHg

3.926 71.63.926 0.9594273 273 20

cmHgh

C


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3.1.1.- PARA CONDUCTOR LIMPIOClculo del Valor pico del gradiente de inicio del efecto Corona delconductor Ec

a) ACAR 400 :

Para m = 0.6

Aplicando la frmula para Ec:

Evaluando la frmula tenemos:

0.42630 1

cE m

D

0.42630 0.9594 0.6 1 21.9361 /

2.590 0.9594Ec kV cm


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b) AERO Z 455 :

Para m = 0.8



0.42630 1

cE m

D

0.42630 0.9594 0.8 1 29.2241 /

2.610 0.9594Ec kV cm


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Clculo del Valor pico de la mxima gradiente de superficie delconductor E

a) ACAR 400 :

Aplicando la frmula para E:

S= Distancia Media Geomtrica

2

3

VE

sLn

r

2 22021.7773 /

7563

1.295

kV cm

Ln


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b) AERO Z 455:

Aplicando la frmula para E: 2

3

VE

Lnr

2 22021.6366 /

7563

1.305

E kV cm

Ln


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Clculo de las Prdidas Corona P

a) ACAR 400 :

Aplicando la frmula de Maruvada:

Del clculo anterior sabemos lo siguiente:

Reemplazando en la frmula de Maruvada tenemos:

2 2.05

0.000775 1 60 1.2952 21.7773 21.9360 0.00P

No hay prdidas (kW/km) Corona

2.052

p cP K Nfr E E kW km

21.9360 /

1.7773 /

Ec kV cm

E kV cm


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b) AERO Z :Aplicando la frmula de Maruvada:



2 2.05

0.000775 1 60 1.3052 21.6366 29.2241 0.00P

No hay prdidas (kW/km) Corona

2.052

/p cK Nfr E E kW km

29.2241 /

21.6366 /

c kV cm

kV cm


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3.1.2.- PARA CONDUCTOR SUCIO

Clculo del Valor pico del gradiente de inicio del efecto Corona delconductor Ec

a) ACAR 400 :

Para m = 0.35



0.42630 1cE m

D

0.42630 0.9594 0.35 1 12.7960 /

2.590 0.9594c kV cm


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b) AERO Z 455 :

Para m = 0.5



0.42630 1

cE m

D

0.42630 0.9594 0.35 1 18.2650 /

2.610 0.9594c

E kV cm


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Clculo de las Prdidas Corona P

a) ACAR 400 :Aplicando la frmula de Maruvada:



2 2.05

0.000775 1 60 1.2952 21.7773 12.7960 7.020 /k W km

3221.2 3 3 7.020 / 221.2 10 4.6585Totalara L km P PL kW km kmx MW

38760 4.6585 8760 10 40.81EnergiaPerdida Potencia Horas MW Horas GWh

Corona

2.052

p cP K Nfr E E kW km

12.7960 /

21.7773 /

Ec kV cm

E kV cm


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b) AERO Z :

Aplicando la frmula de Maruvada:



2 2.05

.000775 1 60 1.3052 21.6366 18.2650 0.957 /kW km

3221.2 3 3 0.957 / 221.2 10 0.6348TotalPara L km P PL kW km kmx MW

38760 0.6348 8760 10 5.56

Energia

Perdida Potencia Horas MW Horas GWh

Corona

2.052

/p cP K Nfr E E kW km

18.2650 /

21.6366 /

Ec kV cm

E kV cm

18.2650 /

21.6366 /

c kV cm

kV cm


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3.2.- CALCULO DE PERDIDAS JOULE

Aplicando la formula de Prdidas Joule:

Donde:

I : Corriente de Lnea en KA

R: Resistencia total del conductor en Ohms

CONDUCTOR ACAR 400Clculo de la resistencia:

23P I R MW

20 1 20 /t CR R t km

1

20 0.0780 / 0.004

C km C

75 0.0780 1 0.004 75 20 0.1009 /CR km

0.1009 / 221.2 22.3124TotalR km km


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CONDUCTOR AEROZ 455

Clculo de la resistencia:

Las Prdidas Joule para una corriente de 0.2099 KA, que corresponde a lapotencia promedio de transmisin, para los dos tipos de conductores es:

ACAR 400 :

AEROZ 455 :

20 1 20 /t CR R t km

1

20 0.0742 / 0.004

CR km C

75 .0742 1 0.004 75 2 0 0.0905 /CR km

0.0905 / 221.2 20.0239TotalR km km

223 3 0.2099 22.3124 2.950

2.950 0.65 8760 16.80c

P I R MW

Energa P f Horas GWh

223 3 0.2099 20.0239 2.648

2.648 0.65 8760 15.08c

P I R MW

Energa P f Horas GWh


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220kV

I 3I2R % Total % 3I2R % Total %MW MVA kA MW Joule MW s/pot.trans MW Joule MW total

0 0 0.0000 0.000 0.000 0.000 0.0009 10 0.0262 0.046 0.51% 0.046 0.51% 0.041 0.46% 0.041 0.46%

18 20 0.0525 0.184 1.02% 0.184 1.02% 0.165 0.92% 0.165 0.92%27 30 0.0787 0.415 1.54% 0.415 1.54% 0.372 1.38% 0.372 1.38%36 40 0.1050 0.738 2.05% 0.738 2.05% 0.662 1.84% 0.662 1.84%45 50 0.1312 1.152 2.56% 1.152 2.56% 1.034 2.30% 1.034 2.30%54 60 0.1575 1.660 3.07% 1.660 3.07% 1.489 2.76% 1.489 2.76%63 70 0.1837 2.259 3.59% 2.259 3.59% 2.027 3.22% 2.027 3.22%72 80 0.2099 2.950 4.10% 2.950 4.10% 2.648 3.68% 2.648 3.68%81 90 0.2362 3.734 4.61% 3.734 4.61% 3.351 4.14% 3.351 4.14%90 100 0.2624 4.610 5.12% 4.610 5.12% 4.137 4.60% 4.137 4.60%99 110 0.2887 5.578 5.63% 5.578 5.63% 5.006 5.06% 5.006 5.06%

108 120 0.3149 6.638 6.15% 6.638 6.15% 5.958 5.52% 5.958 5.52%117 130 0.3412 7.791 6.66% 7.791 6.66% 6.992 5.98% 6.992 5.98%126 140 0.3674 9.036 7.17% 9.036 7.17% 8.109 6.44% 8.109 6.44%135 150 0.3936 10.372 7.68% 10.372 7.68% 9.309 6.90% 9.309 6.90%

144 160 0.4199 11.802 8.20% 11.802 8.20% 10.591 7.35% 10.591 7.35%153 170 0.4461 13.323 8.71% 13.323 8.71% 11.956 7.81% 11.956 7.81%162 180 0.4724 14.936 9.22% 14.936 9.22% 13.404 8.27% 13.404 8.27%171 190 0.4986 16.642 9.73% 16.642 9.73% 14.935 8.73% 14.935 8.73%180 200 0.5249 18.440 10.24% 18.440 10.24% 16.549 9.19% 16.549 9.19%

Existente(ACAR) Aero Z

PERDIDAS JOULE + TRANSVERSALES vs POTENCIA TRANSMITIDA

conductor normal (no nuevo)

3.3.- CUADROS Y GRFICOS DE PRDIDAS JOULE YTRANSVERSALES Vs POTENCIA TRANSMITIDA


32/63

Prdidas de Transmisin

conductor normal (no nuevo)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200potencia transmitida (MW)

prdidas(MW)

joul e ACAR total ACAR joul e AERO total AERO


33/63

Porcentaje de Prdidas

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

potencia transmitida (MW)

porcen

taje

prd. ACAR prd. AERO


34/63

220kV Existente(ACAR) Aero Z

I 3I2R % Total % 3I2R % Total %

MVA kA MW Joule MW total MW Joule MW total

0 0.0000 0.000 4.659 0.000 0.635

10 0.0262 0.046 0.51% 4.705 52.27% 0.041 0.46% 0.676 7.51%

20 0.0525 0.184 1.02% 4.843 26.91% 0.165 0.92% 0.800 4.45%

30 0.0787 0.415 1.54% 5.073 18.79% 0.372 1.38% 1.007 3.73%

40 0.1050 0.738 2.05% 5.396 14.99% 0.662 1.84% 1.297 3.60%

50 0.1312 1.152 2.56% 5.811 12.91% 1.034 2.30% 1.669 3.71%

60 0.1575 1.660 3.07% 6.318 11.70% 1.489 2.76% 2.124 3.93%

70 0.1837 2.259 3.59% 6.917 10.98% 2.027 3.22% 2.662 4.23%

80 0.2099 2.950 4.10% 7.609 10.57% 2.648 3.68% 3.283 4.56%

90 0.2362 3.734 4.61% 8.393 10.36% 3.351 4.14% 3.986 4.92%

100 0.2624 4.610 5.12% 9.269 10.30% 4.137 4.60% 4.772 5.30%

110 0.2887 5.578 5.63% 10.237 10.34% 5.006 5.06% 5.641 5.70%

120 0.3149 6.638 6.15% 11.297 10.46% 5.958 5.52% 6.592 6.10%

130 0.3412 7.791 6.66% 12.449 10.64% 6.992 5.98% 7.627 6.52%

140 0.3674 9.036 7.17% 13.694 10.87% 8.109 6.44% 8.744 6.94%

150 0.3936 10.372 7.68% 15.031 11.13% 9.309 6.90% 9.943 7.37%

160 0.4199 11.802 8.20% 16.460 11.43% 10.591 7.35% 11.226 7.80%170 0.4461 13.323 8.71% 17.981 11.75% 11.956 7.81% 12.591 8.23%

180 0.4724 14.936 9.22% 19.595 12.10% 13.404 8.27% 14.039 8.67%

190 0.4986 16.642 9.73% 21.301 12.46% 14.935 8.73% 15.570 9.11%

200 0.5249 18.440 10.24% 23.098 12.83% 16.549 9.19% 17.183 9.55%

conductor sucio

PERDIDAS JOULE + TRANSVERSALES vs POTENCIA TRANSMITIDA


35/63

Prdidas de Transmisinconductor sucio

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1 40 150 160 170 180 190 200


prdidas(MW)

joul e ACAR total ACAR joul e AERO total AERO


36/63

Porcentaje de Prdidas

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190


porcentaje

prd. ACAR prd. AERO


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4.- INTERPRETACIN DE LAS FRMULAS DE EFECTO CORONA.

Segn Peek las frmulas para calcular la tensin crtica disruptiva (iniciode efecto corona) y las prdidas por efecto corona son las siguientes:

Donde :Uc= Tensin crtica donde comienza Efecto Corona

mc= Coeficiente de rugosidad de acuerdo forma del conductor= Factor de correccin de densidad del aire

mt= Coeficiente para introducir el clima, el efecto de la lluvia

r= Radio del conductor (cm)n= Nmero de conductores por faseD= Distancia entre ejes de fases (cm)

r= Radio ficticio (cm)V= Tensin de lnea en kVf= Frecuencia en Hz

84'

c c t

DU m m rnLog

r

2 524125 10 /

c

r kWP f V V Fase

D km


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CONTINUACIN

Segnel Dr. Maruvada las frmulas para el clculo de las prdidascorona en conductores contaminados y los gradientes de la superficiedel conductor e inicio de Efecto Corona en el conductor son lossiguientes:

De acuerdo a la frmula de Peek mencionada anteriormente para elclculo de la tensin disruptiva, se concluye que el valor del coeficientemt para lluvias o mal tiempo, hace descender el valor de Uc.

Al descender el valor de m ty a Uc, hace que las prdidas corona parala formula Peek, dependan mucho del ambiente y a su vez aumentencuando se presentan las condiciones de mal tiempo (lluvia ).

.052

p cP K Nfr E E

2

3

VE

sLnr

0.42630 1

cE m

D


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CONTINUACIN

El Dr. Maruvada emplea para calcular el valor pico del gradiente deinicio de efecto corona en el conductor, el coeficiente m (coeficientede superficie del conductor) el cual hace que dicho gradiente disminuyaa medida que dicho valor m disminuya por la suciedad del conductor.

Esta disminucin origina que las prdidas corona se incrementen.

Cuando la altitud sobre el nivel aumenta el factor de correccin de ladensidad del aire har que la gradiente disminuya por lo tanto facilitarla presencia de prdidas elctricas por efecto corona, similar al efecto

del conductor contaminado.


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EFECTO DE C M IO DE

CONDUCTORES EN L S

PRDID S ELCTRIC S


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1.- ANTECEDENTES.

2.- SITUACIN ACTUAL.

3.- EVALUACIN DE PRDIDAS EN UNA LINEA EXISTENTE.

4.- COMPARACIN AERO-Z Y EL CABLEADO ACAR.


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1.- ANTECEDENTES.

El sistema de transmisin costero en 220kV del Per tieneuna existencia de aproximadamente 30 aos.

Los diseos de dichas lneas se basaron en el Estado y el

Arte de la decada del 70, con criterios que obecan alconocimiento del comportamiento de las condicionesambientales de aquella poca.

Tales criterios consideraban la influencia de la resistenciay seccin del conductor en las prdidas elctricas tantoJoule y Corona respectivamente.


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Es decir, los diseos de lneas de transmisin en altatensin consideraban una estudio riguroso de dichos

aspectos y una seleccin cuidadosa del material y calibre

del conductor para minimizar las prdidas elctricas, en

base a una menor Funcin Objetivo.

Con lo anterior se lograba una mnima o no ocurrencia de

las prdidas corona que se consideraban insignificantes o

despreciables; las prdidas joule siempre son inevitables,

por lo que los diseadores de lneas aspiran alcanzar una

eficiencia de la lnea, contrapesndolo con el costo de lainversin.


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Sistema de Transmisin

2003


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2.- ANTECEDENTES

En los primeros aos de la puesta en servicio la lneacostera en 220kV Lima-Paramonga-Chimbote, a inicios dela decada del 80, se detectaron altas prdidastransversales, cuyo origen se atribuyeron a los aisladores,considerando que los conductores estaban bienseleccionados. A ello se aunaba la elevada corrosin de

las estructuras que haca peligrar su estabilidad.Los registros del Centro de Control de ETECEN

confirmaron que el mayor componente de las prdidas noeran las Joule sino las prdidas transversales.

Por ejemplo, para el ao 1995, para la potencia transmitidade 73,9 MW las prdidas fueron 9,96 MW (13,5%), de loscuales 2.39 MW (24%) era por el efecto Joule y 7.57 MW(76%) de origen transversal.


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En los aos 1997 y 1998, con la finalidad de reducir las

altas prdidas elctricas y evitar el colapso de lasestructuras se realizaron diversos estudios de campo ymediciones de laboratorio los que concluyeron que lasprdidas tranversales se deban a la alta contaminacin dela superficie de los conductores que producan el efectoCorona.

En cuanto a la corrosin de las estructuras, la evaluacinde estado fsico de las lneas recomend el cambioinmediato de algunos tramos crticos remplazando lastorres por postes de madera.

Se confirm que el mayor componente de las prdidastransversales eran por efecto Corona producidas por la alta

contaminacin de los conductores,stas representaban el93% de las prdidas transversales, contrariamente a lo quese pensaba al inicio que se deban a los aisladores.


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La energa total generada en el Sistema de TransmisinCentro Norte del Per(SICN) en el ao 2000 fue de15007.36 GWh de los cuales ETECEN, la empresa detransmisin elctrica ms importante del Per, transmiti11635 GWh (77.5% de la energa generada en el SICN),las prdidas totales de transmisin fueron 659 GWh que

representan el 5.66% de la energa transmitida.En el ao 2000 ETECEN, para rehabilitar lneas en varios

tramos en situacin crtica por la corrosin ycontaminacin, reemplaz el conductor ACAR existente,por el conductor compacto Aero-Z. Este conductor Aero-Z, de reciente tecnologa, tiene una superficie lisa y

compacta reduce al mnimo la contaminacin delconductor, causante principal de las prdidas corona en

lneas costeras.

2.- SITUACIN ACTUAL


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A manera de ejemplo, se ilustran las prdidas de las lneasdurante el ao 2000, para las lneas costeras msrepresentativas, cuyo conductor era el ACAR cableado:

Entre enero-mayo 2000 y 2001 podemos comprobar que apesar que la energa transmitida de un ao a otro ha

aumentado, las prdidas han disminuido debido a loscambios de conductor efectuados en algunos tramos dedichas lneas, ya que en dicho periodo el ao 2000 era elconductor tradicional cableado y en el 2001 fue el compactoAERO Z.

ENERGACDIGO LNEA TRANSMITIDA

(GWh) (GWh) (%)

L-238 CHICLAYO-PIURA 227.73 37.89 16.64%L-215 PARAMONGA-CHIMBOTE 409.87 63.12 15.40%

TOTAL101.01

AO 2000 (ENERO A DICIEMBRE)PRDIDAS


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ENERGACDIGO LNEA TRANSMITIDA

(GWh) (GWh) (%)

L-238 CHICLAYO-PIURA 78.00 13.86 17.77%

L-215 PARAMONGA-CHIMBOTE 179.99 26.54 14.74%

TOTAL 40.40

ENERGA

CDIGO LNEA TRANSMITIDA(GWh) (GWh) (%)

L-238 CHICLAYO-PIURA 178.70 6.46 3.61%

L-215 PARAMONGA-CHIMBOTE 242.58 22.64 9.33%

TOTAL 29.10

CDIGO LNEAAO 2000 AO 2001 DIFERENCIA

L-238 CHICLAYO-PIURA 13.86 6.46 7.40L-215 PARAMONGA-CHIMBOTE 26.54 22.64 3.90

TOTAL 40.40 29.10 11.30

PRDIDAS DE ENERO A MAYO (AOS 2000 Y 2001)

PRDIDAS(GWH)

AO 2001 (ENERO A MAYO)PRDIDAS

PRDIDAS

AO 2000 (ENERO A MAYO)


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Tales reducciones de importantes niveles deprdidas existente (en su mayora corona)mostradas, son producto del cambio parcial deconductores que no llegan en muchos casos ni al30% de su longitud, por que el remplazo total de los

conductores de estas lneas con el tipo Aero-Zpracticamente anulara todas las prdidas Corona.

Para verificar el efecto de este cambio se han hecholos clculos para una de estas lneas crticas: la

L.T.220kV Paramonga Chimbote, como lamostrada en la primera de esta exposicin.

.


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3.-EVALUACION DE PRDIDAS EN UNA LINEA EXISTENTE

La L.T. 220 kV Paramonga-Chimbote,en servicio desde el ao1980, de doble terna pero solo con un circuito instalado y 221km de longitud, es la lnea de transmisin con mayores

prdidas en el sistema de transmisin, (aproximadamente 60GWh/ao), porque en toda su trayectoria est expuesta a untipo de contaminacin que ensucia los conductores y produceprdidas transversales(Corona), que fueron detectadas alpoco tiempo de su puesta en servicio, pero desconocindosesu origen, cabe manifestar las prdidas de potencia por losaisladores no han sido significativas ya que se han realizadomantenimiento peridico mediante el lavado con lneaenergizada, limpieza a trapo o siliconado de cadena deaisladores.


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DE LOS CLCULOS REALIZADOS

De acuerdo a los clculos realizados para una potenciatransmitida de 80MVA ( 72MW), un factor de carga de0.65 y para un ao,con el conductor existente ACAR400mm2 las prdidas son:

Prdidas Joule : 2.950MW 16.8GWhPrdidas Corona: 4.659MW 40.81GWh

Prdidas Totales: 7.609MW 57.61GWh

Es decir las Prdidas Totales en energa son el 14.05%


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De los registros obtenidos del Centro de Control para elao 2000 en la lnea Paramonga Chimbote, cuyacaracterstica corresponde a una lnea con conductorsucio, las prdidas fueron de 63 GWh, para una potenciatransmitifa de 409.87GWh, es decir 15.4% de prdidas.

Comparando con las prdidas calculadas ( 57.61 GWh)14.05% y las prdidas medidas ( 63GWh) 15.4%podemos afirmar que hay una correspondencia entre lateora y la prctica.


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EVALUACIN

Los resultados mostrados en los respectivos cuadros,permiten hacer algunos comentarios:

Los datos registrados por el Centro de Control son vlidos,por lo tanto, los registros recientes cuando se han cambiado

los conductores ACAR por el AERO Z, son tambin vlidos.

Los registros muestran que para el mismo periodo Enero-Mayo aos 2000 y 2001 con el conductor Aero Z lasprdidas joule disminuyeron ligeramente, el mayor impactofue en las prdidas corona, ya que las prdidas totales

disminuyeron de 14.74% a 9.33%, para la L.T. 220kVParamonga-Chimbote, a pesar de la mayor energatransmitida.


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Desde un anlisis econmico, si el costo de inversin delcambio de conductores y accesorios de dicha lnea esUS$ 53758 Millones de Dlares,Tasa de Descuento 12%y la vida til 30 aos, la anualidad del proyecto ser US$667.000, que comparado con el ahorro por menoresprdidas (US$ 11725 Millones/ao) es altamente

rentable.

En un contexto nacional peruano, la reduccin deprdidas debe redundar en una menor generacin ymenor costo marginal, lo cual es un beneficio tangiblepara los usuarios finales y permitira postergar la

expansin de la generacin.


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A IGUALDAD DE PRESTACIONES ELECTRICAS

Conductor AERO-Z Conductor ACAR cableado

5.- COMPARACIN AERO- Z EL CABLEADO ACAR


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Conductor AERO-Z Conductor ACAR cableado

CONDUCTOR AERO- Z


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Prdidas en la lnea Menores

Capacidad de transmisin Se incrementa

Corrosin interna No existe Amortiguacin Mejor

Galloping( Movimiento aleatorio) Reducido

Escarchado y hielo Reducido

Coeficiente de superficie Mejor

VENTAJAS DEL CONDUCTOR COMPACTO AERO-Z SOBRE EL

CONDUCTOR ACAR CABLEADO


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CONCLUSIONESCONCLUSIONES


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Las prdidas de energa transmitida en las lneasrehabilitadas, con conductor Aero Z, registradas en elperiodo enero-mayo del ao 2001 se han reducidorespecto a el mismo periodo del ao 2000, a pesarque la energa transmitida en los mismos periodos haaumentado, como producto de los cambios deconductor efectuados en algunos tramos de dichaslneas.

Desde el punto de vista econmico el cambio deconductor de la lnea de transmisin costera de 220kV

Paramonga-Chimbote, de 221 km de longitud, esventajoso porque la relacin beneficio costo es1.4, elTIR 16.6% y el periodo de recuperacin de 6 aos.


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El efecto del factor de superficie y la altitud en elcalculo de la tensin disrruptiva (inicio de efectocorona) es el siguiente:

- Cuando aumenta la altitud, la presin atmosfricadisminuye, y la densidad relativa del aire disminuyepor lo tanto la tensin disruptiva disminuye.

- Asimismo cuando el factor de superficie disminuye,como consecuencia de la contaminacin delconductor, la tensin crtica disruptiva disminuye.

Ambos efectos mencionados sobre la tensindisruptiva hacen que las prdidas por efecto corona

aumente, ya que la tensin superficial o gradiente picosuperficial no variar.


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El empleo del conductor compacto Aero Z, tiene

ventajas adicionales a los indicados anteriormentecomo son:

La velocidad de acumulacin de las partculascontaminantes es mas lento porque su superficie liza

con menos interticios facilita su autolimpieza naturalpor el viento.

En el futuro, cuando se aplique la limpieza deconductores con equipo de limpieza tendr mayorfacilidad de desplazamiento mejorando el rendimientode los trabajos de mantenimiento, lo que redundar enreducir los costos de mantenimiento.


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GraciasGracias

Perdidas en una LLTT

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