Líneas de transmisión
Sistema eléctrico
Los sistemas de transmisión de la energía eléctrica, constituyen una parte fundamental de los sistemas eléctricos de potencia, ya que es a través de ellas que, la energía que se genera en las centrales eléctricas, se puede transportar y distribuir a todo el territorio nacional.
Un sistema eléctrico es un conjunto de componentes que básicamente se componen por la parte de generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. En la Figura se muestra los principales componentes de un sistema eléctrico en el cual se puede observar la ubicación de las líneas de transmisión y líneas de subtransmisión.
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| Principales componentes de un sistema eléctrico |
La inyección de energía y potencia al sistema de transmisión es realizada por parte de los generadores (central eléctrica), para ello la energía eléctrica producida a un cierto nivel de tensión, generalmente no mayor a 23 kV, deben ser elevadas hasta un nivel de tensión de transmisión; ya que considerando un determinado nivel de potencia, al elevar la tensión se reduce la intensidad de corriente que circulará por la línea, reduciéndose la pérdidas por Efecto Joule; por lo que se requiere la transformación de la tensión en las subestaciones elevadoras, esta transformación se realiza mediante transformadores de potencia o autotransformadores que elevan la tensión según se requiera.
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| Mapa de líneas de transmssión existentes y proyectadas hasta el año 2026 |
Luego de lograr la tensión adecuada (en el caso peruano usualmente 138 kV, 220 kV y 500 kV), la energía es transportada por medio de líneas de transmisión hasta las subestaciones reductoras. En las subestaciones reductoras se efectúa la transformación de la tensión a niveles de subtransmisión (usualmente en el Perú es 60 kV); para luego ser transportada a través de las líneas de subtransmisión hasta las subestaciones de distribución. En las subestaciones de distribución la tensión se reduce a niveles de distribución (usualmente en el Perú a 22,9 kV y 13,2 kV); los cuales se transmiten a través de las líneas y redes primarias. Por último, antes que la energía llegue a los consumidores finales, la media tensión se reduce a baja tensión de 380 V o 220 V; esto se realiza en los transformadores de distribución ubicados normalmente en los postes de las redes primarias.
En el mapa se puede observar todas las líneas de transmisión existentes y proyectadas desde el año 2018 hasta el 2026.
Clasificación de la líneas de transmisión
En realidad no hay una clasificación definida para lo que es líneas de transmisión, pues, básicamente esto depende de la experiencia y criterio del profesional proyectista, pero con la finalidad de dar una idea al lector presentamos a continuación una clasificación tentativa de las líneas de transmisión:
a) Por su Nivel de Tensión. En el Perú, según el Código Nacional de Electricidad Suministro 2011 en la sección 017.A, sólo
existen dos tipos:
- Líneas de alta tensión (AT) : 60 kV, 138 kV y 220 kV
- Líneas de muy alta tensión (MAT) : 500 kV
b) Por su Distancia de Transmisión.
- Líneas de Transmisión Cortas (hasta 80 km).
- Líneas de Transmisión Medias (de 80 a 240 km).
- Líneas de Transmisión Largas (mayores a 240 km).
c) Por su Conexión.
- Líneas de Alimentación. Cuando dicha línea transporta la energía de la fuente de generación hasta la carga; este caso
se presenta en líneas de sistemas aislados.
- Líneas de Interconexión. En este caso existen tres posibilidades:
* Cuando de la central eléctrica se transporta energía hacia un sistema interconectado.
* Cuando de un sistema interconectado se transporta energía hacia una carga (esto ocurre generalmente para alimentar a
grandes industrias y centros mineros).
* Cuando se interconecta dos sistemas interconectado. Este caso es en el Perú cuando se interconectó el centro con el sur a
través de la línea de transmisión “Transmantaro” que une las subestaciones de Campo Armiño-Cutaruse-Socabaya.
d) Por su Número de Circuitos.
- Líneas de simple terna. Son aquellas líneas que tienen solo tres fases.
- Líneas de doble terna. Son aquellas líneas que tienen tres fases por un lado y otras tres por el otro lado de la estructura.
e) Por su Número de Conductores por fase.
- Líneas de un conductor por fase.
- Líneas de dos conductores por fase.
- Líneas de tres conductores por fase.
- Líneas de cuatro conductores por fase.
- Líneas de ocho conductores por fase.
Selección de la tensión de transmisión
Para elegir una adecuada tensión de transmisión es necesario, tener en cuenta, que cuanto mayor es la distancia de transmisión, mayor debe ser la tensión de transmisión, con el cual se puede transmitir mayores potencias; otro dato importante es que cuanto mayor es la tensión de transmisión se disminuye ligeramente el costo de la línea, debido a que el conductor disminuye de sección y por tanto de peso; este hecho, hace de que las estructuras sean menos robustas; sin embargo, aumentar la tensión de transmisión hace aumentar el costo del aislamiento; por lo que todo se reduce a determinar una adecuada tensión de transmisión.
Para seleccionar la tensión de transmisión básicamente existen dos métodos:
a) Método aproximado.
El modelo matemático, resultado de la experiencia y la que más se aplica es la desarrollada por ALFRED STILL, el cual relaciona la tensión, longitud y potencia de transmisión.
V es la tensión de transmisión entre fases (kV).
L es la longitud de la línea de transmisión (km).
P es la potencia que se desea transmitir (kW).
Sea cual fuese el resultado obtenido con el modelo de Still; la tensión de transmisión deberá ajustarse a las normalizadas: 60 kV, 138 kV, 220 kV o 500 kV (ver el Código Nacional de Electricidad Suministro 2011, en la sección 017.A).
Algo importante que se debe tener en cuenta, es que con el modelo de ALFRED STILL, sólo se puede seleccionar tensiones para líneas de simple terna y un solo conductor por fase; sin embargo, cuando se desea diseñar una línea en doble terna, se debe dividir la potencia entre dos. Además este método tiene una desventaja importante que si la potencia es mayor de 300 MW dicha fórmula ya no es la más conveniente; ya que para mayores potencias ya es necesario diseñar líneas con más conductores por fase.
b) Método Optimizado.
Otro criterio, para seleccionar la tensión de transmisión, es el de la potencia natural, el cual es un modelo matemático que depende de la potencia de transmisión y de la impedancia característica, este último a su vez depende de la configuración física de los conductores y del medio ambiente, donde se encuentra la línea (distancia entre conductores, diámetro del conductor, altitud sobre el nivel del mar, temperatura mínima, etc.).
Con este método se tiene la posibilidad de diseñar líneas con más de un conductor por fase y de mayores potencias.
V es la tensión de transmisión entre fases (kV).
P es la potencia que se desea transmitir (MW).
Zc es la impedancia característica de la línea (ohm).
Con relación a este método se puede determinar rápidamente la tensión de transmisión si el valor de la impedancia característica (Zc) es conocido; por tanto, después de haber analizado, la mayoría de los datos de las líneas de transmisión existentes en el Perú, se puede concluir que los valores aproximados de la impedancia característica (Zc) son los que se muestran en el cuadro. Tipos de conductores usados en líneas de transmisión
En el Perú, la Norma DGE 019-CA-2/1983 publicado por el Ministerio de Energía y Minas, indica que para redes de distribución secundaria y primaria, los materiales conductores más usados en la conducción de corriente eléctrica son tradicionalmente el cobre, el aluminio y la aleación de aluminio; pero en líneas de transmisión no existe ninguna norma que regule el tipo de conductor a usar. Entonces, como referencia podemos tomar el Reglamento de Alta Tensión de España (RD_223-2008_RAT), en su Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 07-Líneas Aéreas con Conductores Desnudos, en el ítem 2.1.2, se indica que en líneas de transmisión se debe usar:
- Conductores homogéneos de aluminio (AL1). Conductores de aluminio desnudo tipo AAC (All Aluminum Conductor).
- Conductores homogéneos de aleación de aluminio (ALx). Conductores de aleación de aluminio tipo AAAC (All Aluminum Alloy Conductor).
- Conductores compuestos (bimetálicos) de aluminio o aleación de aluminio reforzados con acero galvanizado (AL 1/STyz o ALx/STyz). Conductores de aluminio reforzado con acero tipo ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced).
- Conductores compuestos (bimetálicos) de aluminio o aleación de aluminio reforzado con acero recubierto de aluminio (AL1/SAyz o ALx/SAyz). Conductores de aluminio reforzado con acero tipo ACSR/AW.
- Conductores compuestos (bimetálicos) de aluminio reforzados con aleación de aluminio (AL1/ALx). Conductores de aluminio reforzado con aleación tipo ACAR (Aluminum Conductor Alloy Reinforced)
Precios referenciales de conductores desnudos:
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