Estudio del comportamiento estable normal de una línea de transmisión a partir de sus características físicas por medio de una computadora digital

Abstract

La producción de energía eléctrica, en particular la de origen hidráulico, requiere que los centros que la generan estén ubicados en lugares donde se encuentra la fuerza generadora, y específicamente donde su aprovechamiento sea óptimo. En la generalidad de los casos estos lugares están alejados de los grandes centros de consumo de la energía, por lo cual se requiere transportar esta energía en forma eficiente por medio de líneas de transmisión. La línea de transmisión no es un medio perfecto para el transporte de la energía ya que en ella se producen pérdidas. La línea debe entonces estar diseñada para que sus pérdidas de energía no sean exageradas y sean de un valor tal que sean económicamente más convenientes que el costo de diseñar una línea con menores pérdidas. Otra particularidad de una línea de transmisión es que a través de ella se distorsionan los elementos que componen la potencia, vale decir la tensión, la corriente y el factor de potencia. Esta distorsión, que se hace más notoria cuanto más larga sea la línea7 es producida por su resistencia, reactancia inductiva y susceptancia capacitiva que dependen de las características físicas de la línea como son el diámetro de los conductores, la disposición de las fases, el material de los conductores, etc. Esto quiere decir que, si al final de la línea (en el centro de con sumo) se requiere una determinada potencia, a una determinada tensión y con un factor de potencia que depende de la naturaleza del centro de consumo, debe transmitirse en el otro extremo de la línea una potencia con una tensión y un factor de potencia muy diferentes. a los requeridos al final de la línea. Esto implica, que la línea debe ser diseñada de tal. forma que estos. valores. de envío sean soportables por el equipo de generación de la energía de que pueda disponerse. Este problema parece relativamente simple de resolver, pero hay una complicación que reside en la naturaleza dinámica del centro de consumo ya que este no requiere de una potencia constante, sino que su solicitación de potencia es variable con el tiempo. Así. en determinados momentos la potencia puede ser bastante menor que la potencia nominal de la línea, y en otros momentos puede llegar a sobre pasarla. También el factor de potencia del centro de consumo es variable de acuerdo con las cargas que estén conectándose aleatoriamente. Es obvio entonces que para diseñar una línea eficiente debe hacerse el estudio de su comportamiento para diferentes posibles valores de la potencia que pueda solicitar el centro de consumo y para varios posibles factores de potencia de ésta. Es posible que el comportamiento de una línea diseñada con ciertas características físicas sea eficiente para ciertas potencias de recepción y ciertos factores de potencia de la carga, pero no sea satisfactorio su comportamiento con otras potencias y factores de potencia que pueda exigir el centro de consumo. Es conveniente entonces modificar algunas de las características físicas de la línea para que -su comportamiento sea eficiente para todo el rango de potencias que pueda solicitar el centro de consumo y para cualquier factor de potencia que éste pueda tener Por lo expuesto resulta fácil ver lo engorroso que sería hacer un estudio completo del comportamiento de una línea con todas las variantes mencionadas. En el presente trabajo se desarrolla un método para realizar el estudio del comportamiento de cualquier línea de transmisión median te un programa para computador digital. Con este programa se puede realizar el estudio del comportamiento de una línea para cualquier potencia y factor de potencia de recepción cubriendo todo el rango de requerimientos de cualquier centro de consumo. Además, este programa puede realizar el estudio de la línea repetidas veces para diferentes características físicas con que se pudiere diseñar la línea, ya que los únicos datos que requiere este programa para su funcionamiento son sus características físicas. Este programa puede correrse entonces con datos de diferentes diseños para una misma línea y en base a los resultados obtenidos pue de elegirse mediante un estudio técnico económico el diseño de las características físicas cuyo comportamiento sea más eficiente para toda la gama de requerimientos de potencia del centro de consumo. Aprovechando de la elaboración del mencionado programa, en el presente trabajo se incluye un análisis del efecto que produce la variación de cada una de las características físicas de la línea en el comportamiento de ésta. El método desarrollado en este trabajo, y en consecuencia el referido programas aplicable a cualquier línea de transmisión siempre y cuando ésta sea ”de cola", es decir, con alimentación por sólo uno de sus extremos, y sea también simétrica, vale decir que sea idéntica vista desde sus dos extremos., y los resultados a obtenerse serán más exactos cuanto menor sea el efecto del cable de guarda y cuanto mayor sea el aislamiento entre las fases y contra tierra. En síntesis, este trabajo incluye, además de esta introducción, el fundamento teórico para el estudio del comportamiento de la línea, una descripción del programa, sus instrucciones, de operación, y un análisis del efecto de las características físicas en el comportamiento de la línea.