FENÓMENOS ASOCIADOS AL CAMPO ELÉCTRICO EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN POR: ESTEBAN VELILLA evh@elektra.udea.edu.co

INDICE Objetivos Metodologías de cálculo para campo eléctrico, Ruido Audible y Radio Interferencia. Ejemplos de evaluación Conclusiones

OBJETIVOS Implementar las metodologías para el calculo de campos eléctricos (CE), Ruido Audible (RA) y Radio Interferencia (RI) en LT. Poder evaluar el comportamiento tanto del campo eléctrico en las cercanías de la LT, como las posibles afectaciones que se puedan generar. Obtener cálculos confiables que puedan ser comparables con mediciones.

CAMPO ELÉCTRICO

DEFINICIÓN DE CAMPO ELÉCTRICO Campo eléctrico, es el espacio que rodea a objetos cargados eléctricamente. Pueden ser estáticos, establecidos por cargas fijas, o variables en el tiempo, por voltajes alternantes. La intensidad de campo eléctrico E, se expresa en voltios por metro, V/m.

CAMPO ELÉCTRICO DEPENDE DE: Tensión de operación de la línea Separación de fases Número y diámetro de conductores por haz Posición del haz de conductores en la geometría de la LT Cables de guarda Tipo de circuito

CONSIDERACIONES EN LA METODOLOGIA MARKT Y MENGELE El suelo es supuesto una superficie plana y conductora los conductores son considerados cilíndricos Se desprecia la influencia de estructuras u otros objetos en la extremidades No existe carga libre espacial

RELACIÓN MATRICIAL El problema de contornos, se resuelve a partir de la geometría de la LT y de la especificación de los potenciales en los conductores

DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA = matriz columna compleja de orden 1*n, es la carga de cada conductor. V= matriz compleja de orden 1*n, y son los potenciales de cada conductor equivalente en relación a tierra. P= matriz real de orden n*n, y representa los coeficientes de potencial de Maxwell.

METODOLOGIA DE MARKT Y MENGELE N= numero de subconductores r= radio de cada subconductor R= radio del haz S= distancia entre los subconductores del mismo haz

VARIACIÓN DEL DIÁMETRO EQUIVALENTE Número de subconductores Distancia entre subconductores (cm) Diámetro del haz (cm) 2 45.72 3 52.80 4 64.70 6 91.40 8 101.60

MATRIZ DE COEFICIENTES DE MAXWELL

IMPORTANCIA DE LOS GRADIENTES SUPERFICIALES Factor importante en relación al efecto corona y las perdidas causadas por este efecto Radio interferencia (RI) y ruido audible (RA) Selección y dimensiones de los conductores

CAMPO ELÉCTRICO POR SUBCONDUCTOR Debido a su propia carga por unidad de longitud

GRADIENTE EN LA SUPERFICIE DE LOS CONDUCTORES D es el diámetro equivalente del haz d es el diámetro del conductor

CAMPO RADIAL GENERADO Emax Req P  2r Emax Emax Emax

CAMPO ELÉCTRICO VECTORIAL

LA VARIACIÓN DE PARAMETROS EN LT

VARIACIÓN DE GRADIENTES EN LÍNEA HORIZONTAL

GEOMETRÍA DE LA LÍNEA Coordenada (X) (Y) Diámetro (cm) Conductor -5.45 31.00 2.960 Fase A 5.15 34.50 Fase B -5.15 38.00 Fase C 2.60 41.00 0.820 Ground -2.60

CE EN UNA LÍNEA ASIMETRICA A DIFERENTES TENSIONES

MÁX GRADIENTES SUPERFICIALES

CE A DIFERENTES CORRIENTES

GRADIENTES SUPERFICIALES

CE VARIANDO EL NÚMERO DE SUBCONDUCTORES Con el fin de aumentar la capacidad y reducir la inductancia

GRADIENTES SUPERFICIALES VARIANDO EL NÚMERO DE SUBCONDUCTORES

RUIDO AUDIBLE

RUIDO AUDIBLE Es una de las principales manifestaciones del efecto corona, está relacionado con el campo eléctrico en los conductores, condiciones metereológicas, parámetros y configuración de la línea.

METODOLOGÍA EPRI Obtención de la función encargada de generar la potencia acústica

METODOLOGÍA EPRI (2) Inclusión de los efectos tanto de propagación como de absorción del medio Contribución de cada conductor al RA final

DISTRIBUCIÓN DE LOS POTENCIALES ELÉCTRICOS EN EL ESPACIO PARA LA LT DE 500 kV

GRADIENTES SUPERFICIALES EN LOS CONDUCTORES FASE A (Kv/cm) FASE B FASE C 29.0169 31.0062

RA EN UNA LÍNEA DE 500 kV

PERFIL DE RUIDO AUDIBLE SEGÚN LO ESTIPULADO POR LA IEEE Y EL EPRI

RUIDO AUDIBLE CONFIGURACIÓN HORIZONTAL

CLASIFICACIÓN DE LA AUDIBILIDAD

Posición del micrófono con respecto a la línea o fuente MEDICIÓN SEGÚN (IEEE) 15 m Posición del micrófono con respecto a la línea o fuente

RUIDO TÍPICO SEGÚN IEEE Línea con Corona y lluvia, medición a 15 m transversales, del vano

Línea doble circuito a 230 kV, 60 Hz, secuencias de fase ABC y CBA, conductor de fase ACARD1200

MEDICIÓN DE RUIDO (15 m) BT= buen tiempo MT= mal tiempo

VALOR DEL RUIDO CON EL LEQ EN EL PERFIL TRANSVERSAL Buen Tiempo

PERFIL LATERAL SEGÚN IEEE

PERFIL LATERAL DEL RUIDO

PERFIL LATERAL DEL RUIDO SIMULADO (EPRI)

RADIO INTERFERENCIA (RI)

METODOLOGÍA EPRI función de excitación () Determinación de los voltajes y corrientes (i) inyectadas a los conductores

TECNICAS DE HALLAR EL CAMPO DE RI Un solo conductor Varios conductores

ANALISIS MODAL Caracterización de las ondas que se propagan según el circuito Encontrar las matrices de impedancia y admitancias de la LT A partir de las matrices anteriores hallar la matriz de transformación modal y las constantes de atenuación Separar los efectos de las fases

ANALISIS MODAL (2) Hallar los eingevectores de B, representados por Determinar la matriz de transformación modal

EJEMPLO LÍNEA DE 500 kV Modos Constante de propagación Constante de atenuación 1 0.010908 -3.056604 2 0.010549 -0.396835 3 0.010482 -0.052818

PERFIL DE RI EN LÍNEA DE 500 kV

RELACIÓN ENTRE SNR Y RI

CONCLUSIONES Se han implementado las metodologías propuesta, en un programa computacional elaborado en Matlab. Se ha podido analizar la afectación que producen ciertos parámetros de las líneas de transmisión tanto en los campos eléctricos, como los fenómenos generados. Se puede empezar a pensar en el diseño optimo de estructuras de líneas de transmisión, teniendo en cuenta todos los parámetros antes citados.