Líneas de transmisión y tipos de subestaciones

Las líneas de transmisión se utilizan para transmitir energía eléctrica a distancias relativamente largas. Existen tres tipos de líneas de transmisión: aéreas, subterráneas y de subtransmisión.

Línea de transmisión aérea

Las líneas aéreas de transmisión se utilizan para transmitir energía eléctrica en forma trifásica (3 CA. En la figura se muestra un sistema de línea de transmisión básico). Figura 1. Las líneas de transmisión comienzan en el transformador elevador y terminan en el transformador elevador de la subestación y, por lo general, recorren una distancia de 300 millas o menos.

Figura 1: Sistema aéreo de transporte y distribución.

Figura 2 para darle una buena idea de la compleja red de líneas de transmisión que suministran electricidad a los Estados Unidos continentales.

Figura 2: La red eléctrica estadounidense.

Los voltajes de línea de transmisión más comunes son 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV y 765kV. Tenga en cuenta que los voltajes en el rango de 365 kV a 765 kV son suficientes para requerir precauciones adicionales en las líneas de transmisión, como aumentar la distancia entre líneas para evitar descargas disruptivas (arcos eléctricos de una línea a otra).

Las torres de líneas de transmisión como las que se muestran en la Figura 1 se identifican por su tamaño y forma. Se muestran dos torres de líneas de transmisión de alto voltaje i imagen 3.

Figura 3: torres de transmisión

Reducción de pérdidas en líneas eléctricas

Puedes recordar que el poder es dispersado por un resistencia disponible como:

$P={{i}^{2}}R$

Un transformador elevador en realidad realiza dos funciones:

• Aumenta (aumenta) la tensión.
• Baja (reduce) la corriente.

Por ejemplo, un transformador generador elevador que aumenta el voltaje en un factor de 100 reduce la corriente en la misma cantidad. En este caso, la pérdida de línea se reduce por un factor de 100² = 10,000, sin embargo, hay un límite de cuánto se puede aumentar el voltaje para disminuir I²pérdidas R.

A muy alta tensión -más de 2.000 kV entre conductor y tierra-Pérdidas por descarga de copa tan alto que pueden compensar la reducción de I²Pérdidas R. Tenga en cuenta que las pérdidas de potencia de hasta el 5 % de la potencia total transmitida a lo largo de una línea de transmisión generalmente se consideran aceptables (aunque no deseables).

Descarga coronaria: Pérdida de energía a lo largo de las líneas de transmisión que ocurre cuando los altos voltajes ionizan el aire que rodea las líneas eléctricas.

Voltajes de línea de transmisión más bajos

Como se muestra en el Figura 1, las líneas aéreas de transmisión terminan en los transformadores reductores de la subestación. Estos transformadores reducen el voltaje de transmisión a los niveles que se muestran en Figura 1. Las líneas de 26 kV y 69 kV que se muestran en la figura se denominan líneas de subtransmisión.

Líneas de subtransmisión

Las líneas de subtransmisión normalmente transportan voltajes entre 26 kV y 69 kV a las subestaciones de distribución regional, es decir, subestaciones que distribuyen electricidad dentro de una región geográfica. Se muestran dos torres de línea de subtransmisión i Figura 4. Tenga en cuenta que las sublíneas de transmisión se pueden operar para abastecer industrias y subestaciones locales.

Figura 4: Torres de sublínea de transmisión.

Líneas de transmisión subterráneas

• Las líneas de transmisión subterráneas se utilizan para transmitir energía a través de áreas pobladas, bajo el agua y otros lugares donde no se pueden utilizar líneas de transmisión aéreas.
• A diferencia de las líneas aéreas, las líneas de transmisión subterráneas están aisladas para protegerlas del agua y otros contaminantes.
• Las líneas de transmisión subterráneas pueden tenderse en zanjas o conductos o pueden instalarse en túneles de transmisión subterráneos.
• Los túneles de transmisión subterráneos se enfrían para aumentar la capacidad actual de las líneas de transmisión que contienen.
• Debido a las mayores pérdidas de calor y los mayores costos de las instalaciones subterráneas, las líneas aéreas son mucho más comunes.

Tipos de subestación

Sí varios tipos de subestación eléctrica, cada uno de los cuales conecta dos o más elementos en el sistema de transmisión de energía. A subestación elevada conecta la planta de energía a las líneas de transmisión. A Subestación reductora que se conectan entre las líneas de transmisión y las líneas de subtransmisión o distribución. A estación de distribución conecta las líneas de subtransmisión con las líneas de distribución que atienden a los clientes de servicios públicos locales.

subestación elevada

Un plan de generación de energía eléctrica generalmente genera voltajes entre 2.3kV y 33kV. Las subestaciones elevadoras contienen transformadores de alto voltaje que aumentan el voltaje de salida del generador entre 115 kV y 765 kV, y proporcionan salidas de energía de miles de kilovoltios-amperios (kVA) y más.

La potencia requerida para operar la subestación se extrae de la potencia de entrada de las subestaciones. Los circuitos de conmutación se utilizan para enrutar la energía a través de la subestación, lo que permite que la operación continúe en caso de falla del transformador o durante el mantenimiento requerido. Se muestra una subestación elevada i Figura 5.

Figura 5: Subestación elevada.

Subestación inferior

Como se mencionó anteriormente, las subestaciones reductoras reducen los voltajes de la línea de transmisión a niveles de línea de subtransmisión, generalmente entre 26 kV y 69 kV. Por lo tanto, estas subestaciones actúan como una intersección entre las líneas de transmisión y las líneas de subtransmisión. Se muestra una subestación reductora i Figura 6.

Figura 6: Estación de bajada

subestación de distribución

Las subestaciones de distribución reducen los voltajes de subtransmisión a niveles utilizables por el cliente. Por tanto, también son subestaciones reductoras. Al igual que otras subestaciones, las subestaciones de distribución suelen contener pararrayos, protectores de sobrecarga (disyuntores), reguladores de voltaje, circuitos de conmutación de entrada y salida y circuitos de control. Se muestra una subestación de distribución i Imagen 7.

Figura 7: Estación de distribución.

Resumen

1. i) Las líneas aéreas de transmisión transmiten energía de CA de 3Φ a largas distancias (300 millas o menos) ya altos voltajes. Los niveles de voltaje comunes están entre 115 kV y 765 kV.
   ii) Las líneas de transmisión están enterradas en zanjas, conductos o bóvedas y, a menudo, se enfrían. A menudo se usan en áreas densamente pobladas donde las líneas aéreas no son prácticas.
   iii) Las líneas de subtransmisión llevan energía de baja tensión a las subestaciones de distribución.
2. El poder se encuentra como yo²R y como E × I. Si el voltaje aumenta, digamos por un factor de diez, entonces para la misma potencia la corriente será diez veces menor. Pero para una resistencia dada, si la corriente se reduce por un factor de diez, se perderá potencia.²Las pérdidas R se reducen por un factor de 10² o 100 veces.
3. Los voltajes de subtransmisión están típicamente entre 26 kV y 69 kV.
4. i) Una subestación elevadora conecta la central a las líneas de transmisión.
   ii) Una subestación reductora conecta las líneas de transmisión con las líneas de subtransmisión o distribución.
   iii) Una subestación de distribución conecta las líneas de subtransmisión con las líneas de distribución.