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TALLER SOBRE CÁLCULO DE PARÁMETROS EN REDES AÉREAS La configuración de torre corresponde a una típica de una línea de 500 kV, la cual es una línea de circuito sencillo, configuración horizontal con conductores de fase en haz, dos cables de guarda, tal como se muestra en la Figura 1. 25 m

46 cm

12.5 m

h+10 m

h Conductores en haz

Cerca eléctrica

Figura 1. Estructura típica de 500 kV

Conductor Rac = 0.08912 /km (a 75°C) Diámetro = 25.17 mm Suponer conductor macizo

Longitud = 525 km Resistividad del terreno = 200 .m h promedio = 25 m

Cable de guarda Rac = 1.844 /km (A 20°C) Diámetro = 10.00 mm Conductor macizo

2 Calcular: 1. Impedancias de secuencia Z1, Z2 y Z0 por km despreciando el efecto del cable de guarda y considerando el efecto del mismo. Observar el cambio que se presentan (R y X) al considerar este defecto del cable de guarda en los valores numéricos, explicar. 2. Calcular la capacitancia de secuencia positiva por unidad de longitud. 3. Calcular las capacitancias de secuencia (C1 y C0) considerando y despreciando efecto de cables de guarda. Comparar resultados. 4. Obtener todos los parámetros anteriores con ayuda del programa ATP. Comparar los resultados con respecto a cálculos manuales. 5. Determinar el circuito PI nominal de secuencia positiva y el PI exacto para línea larga. Comparar resultados calculando el error entre los dos modelos. El error se puede calcular comparando las magnitudes de la impedancia serie Z1. ¿Para qué longitud el modelo PI nominal da un error por debajo del 4% en valor de la magnitud de la impedancia serie Z1? 6. Calcular la inyección de reactivos de la línea en MVAR/km y para toda la longitud en MVAR suponiendo que toda la línea tiene un voltaje nominal de 500 kV en todo su recorrido y se comporta como un sistema trifásico completamente balanceado. 7. Calcular el voltaje en vacío al final de la línea considerando como modelo el PI exacto y comparar con respecto a la magnitud del voltaje de la fuente (Efecto Ferranti). Obtener un gráfico de este voltaje en función de la longitud de la línea para longitud desde cero hasta 1000 km. 8. Las líneas de 500 kV en Colombia tienen compensación del efecto capacitivo mediante reactores de línea. Investigar el valor de estas compensaciones para los dos circuitos que van desde San Carlos hasta Sabanalarga. 9. En 500 kV se debe conservar una distancia mínima a tierra de los conductores de fase de 9 m. Considerar una franja de servidumbre de la línea de 60 metros de acuerdo a la Figura 2. Calcular el perfil de campo eléctrico dentro de esta franja de servidumbre. La reglamentación colombiana en el RETIE exige un campo eléctrico máximo dentro de la faja de servidumbre de 10 kV/m. Verificar si se cumple con esta exigencia. Si no se cumple RETIE, el problema se puede resolver aumentando la altura mínima de 9 m. o juntando un poco las fases. Para estas dos soluciones determinar cuál debe ser la altura h mínima sin variar la separación entre fases y cuál la nueva separación de las fases para una altura de 9 m. Considerar cada solución de manera independiente.

Figura 2. Ancho de zona de servidumbre

10. Investigar lo que es un SIL y que significado físico tiene. Calcular el valor del SIL para esta línea.

3

Figura 3. Estructura tipo torrecilla para nivel de voltaje de 44 kV

La estructura de la Figura 3 corresponde a un nivel de tensión de 44 kV (Subtransmisión), con dimensiones típicas tal como se ilustra.

4 Conductor ACSR 2/0 AWG Resist. = 0.44125 /km (a 75°C) Diámetro = 11.35 mm RMG = 3.66 mm

C. de G. Acero SGX 3/8” Rac = 0.7585 /km (a 20°C) Diámetro = 9.78 mm Conductor macizo

Resistividad del terreno = 150 .m Longitud de la línea = 50 km Calcular: 1. Impedancia de secuencia Z1, Z2 y Z0 por km para cada circuito considerando el efecto del cable de guarda. La impedancia de secuencia cero incluye la de cada circuito y una impedancia de acople de secuencia cero. 2. Calcular parámetros de secuencia (Z1 y Z0) mediante tablas. Comparar resultados. 3. Calcular el valor del SIL para esta línea. 4. Obtener Z1 y Z0 mediante el programa ATP y comparar resultados.