Los conductores aéreos son parte esencial en la infraestructura eléctrica de cualquier comunidad. Estos cables suspendidos en el aire transmiten la energía eléctrica de un lugar a otro, permitiendo el funcionamiento de las redes de distribución. Sin embargo, existen diferentes tipos de conductores aéreos que se adaptan a distintas necesidades. En este artículo descubriremos los diferentes tipos de conductores aéreos y sus características principales. ¡No te lo pierdas!
En este artículo, discutiremos los tipos de conductores aéreos utilizados para la línea de transmisión aérea. En este artículo, también discutiremos lo siguiente.
- Propiedades del conductor
- tipos de conductores
- Solicitud
- Características térmicas del conductor
Un conductor, o conductor eléctrico, es una sustancia o material que permite la corriente eléctrica para fluir a través de él. En un conductor, los portadores de carga eléctrica, generalmente electrones o iones, se mueven fácilmente de un átomo a otro cuando se aplica voltaje. Los metales como el cobre, el hierro, la plata, el aluminio y el oro son buenos conductores de electricidad.
El conductor es un componente muy importante para la transmisión de energía eléctrica, ya sea una transmisión aérea o subterránea. La selección de un conductor eléctrico es un criterio muy importante para una buena eficiencia de transmisión de energía.
Propiedades del conductor aéreo
Un conductor ideal debe tener las siguientes características.
- Alta conductividad eléctrica
- Alta resistencia a la tracción para soportar esfuerzos mecánicos
- Costo relativamente más bajo sin comprometer gran parte de otras propiedades
- Menor peso por unidad de volumen
Tipos de conductores aéreos
En la antigüedad, los conductores de cobre se usaban para las líneas de transmisión aéreas, pero hoy en día, el aluminio y las aleaciones de aluminio se usan ampliamente para este propósito.
- El aluminio es menos costoso que el cobre.
- Cuando usamos un conductor de aluminio en lugar de cobre, tenemos que tomar un área de sección transversal más grande de aluminio. Sabemos que el efecto corona es menor con el conductor que tiene un diámetro mayor. Por lo tanto, si usamos un conductor de aluminio, la pérdida de corona es mínima. El efecto corona es la ionización del aire circundante debido a un alto voltaje que provoca una luz violeta alrededor del conductor.
El conductor de aluminio también tiene algunas desventajas sobre el conductor de cobre. Son los siguientes.
- El conductor de aluminio tiene una menor resistencia a la tracción y provoca más pandeo. La resistencia a la tracción se puede mejorar mediante el uso de aleaciones de aluminio. La resistencia a la tracción del aluminio y el cobre es de 50-100 y 150-300 N/mm2 respectivamente.
- La conductividad del cobre y el aluminio a 20°C es 5,98×10⁷ S/m y 3,5×10⁷ S/m respectivamente. Por lo tanto, la conductividad del conductor de aluminio es aproximadamente 0,58 veces la conductividad del conductor de cobre. Podemos decir que la conductividad del aluminio es menor que la de los conductores de cobre.
- El conductor de aluminio necesita un diámetro mayor como conductor de transmisión, como resultado del área de superficie aumentada, el conductor experimenta más fuerza de aire y, por lo tanto, oscila más en el aire que el cobre. Por lo tanto, se requiere una cruceta más grande que aumenta el costo.
Básicamente, los conductores trenzados se utilizan en líneas de transmisión aéreas que los conductores sólidos. La razón es que los conductores trenzados ofrecen más flexibilidad que los conductores sólidos. La flexibilidad de los conductores trenzados es una buena propiedad que los hace más fáciles de instalar y tienen una vida más larga en comparación con los conductores sólidos. Además, los conductores trenzados son capaces de soportar más vibraciones y flexiones antes de romperse. Ahora discutimos los tipos de conductores utilizados en la línea de transmisión.
AAC (todo conductor de aluminio)
Los pros y los contras del AAC (todos los conductores de aluminio) se dan a continuación.
- En comparación con otras categorías de conductores de líneas de transmisión, tiene menor resistencia a la tracción y más pandeo por longitud de tramo. Por lo tanto, estos conductores son adecuados para líneas de distribución que tienen un tramo menor en comparación con la línea de transmisión.
- Mejor conductividad que ACSR a un voltaje más bajo. Por lo tanto, se adaptan mejor al nivel de distribución de energía.
- El costo de un conductor AAC está a la par con el conductor ACSR.
ACSR (Conductor de Aluminio Reforzado con Acero)
- Los Strands del ACSR proporcionan flexibilidad. La flexibilidad del conductor es una buena propiedad que evita roturas y minimiza el efecto piel.
- ACSR tiene un núcleo de acero sólido o trenzado. Alrededor del núcleo de acero, puede haber una o más capas de alambres de aluminio de alta pureza envueltos en forma de espiral.
- Los alambres del núcleo son de acero recubierto de zinc (galvanizado) o de acero recubierto de aluminio (aluminizado).
- El núcleo de acero en la parte central de ACSR proporciona resistencia mecánica adicional y, por lo tanto, tiene un pandeo muy inferior en comparación con todos los demás conductores de aluminio.
- Proporciona un hundimiento mínimo, por lo que es más adecuado para tramos más largos.
- El número de cadenas en ACSR puede ser 7, 19, 37, 61, 91 o más. Y se pueden seleccionar varios hilos según la aplicación.
- El número de hilos en ACSR se muestra por x/y/z,
- Donde ‘x’ es el número de hilos de aluminio, ‘y’ es el número de hilos de acero y ‘z’ es el diámetro de cada hilo.
- Si el relleno, como el papel, separa las hebras de aluminio y acero, este tipo de ACSR se denomina ACSR ampliado y se utiliza en líneas EHV.
AAAC (Todo conductor de aleación de aluminio)
- AAAC tiene la misma construcción que AAC, excepto por la aleación.
- Su fuerza es igual a ACSR.
- Es de peso ligero debido a la ausencia de acero.
- AAAC es caro porque tiene aleación.
- Se puede usar para un lapso más largo porque su resistencia a la tracción es mejor que AAC. Por lo tanto, puede usarse incluso a nivel de distribución en aplicaciones como el cruce de ríos.
- AAAC tiene un hundimiento menor que AAC.
- El AAAC es más liviano en comparación con el ACSR. Por lo tanto se puede utilizar en transmisión y distribución donde utilizamos soportes más ligeros, como montañas, pantanos, etc.
- La diferencia entre ACSR y AAAC es el peso. Al ser más liviano en peso, se utiliza en transmisión y subtransmisión donde se requiere una estructura de soporte más liviana, como en montañas, pantanos, etc.
ACAR (Conductor de aluminio, refuerzo de aluminio)
- Puede corroerse, sin embargo, es más barato que AAAC.
- ACAR es adecuado tanto para líneas de transmisión como de distribución.
- Las propiedades eléctricas y mecánicas de ACAR están a la par con los conductores ACSR.
- ACAR se construye agregando una aleación de aluminio-magnesio-silicio de alta resistencia al aluminio de alta pureza.
Resumen de tipos de conductores aéreos en forma tabular
| Conductor | fortaleza | pandeo por tramo | solicitud |
| AAC: todos los conductores de aluminio | bajo | alto | Las líneas de distribución son de uso extensivo en áreas urbanas donde los tramos suelen ser cortos |
| AAAC: todos los conductores de aleación de aluminio | igual a ACSR pero debido a la ausencia de acero es liviano | mayor resistencia a la tracción que AAC y se utiliza para tramos más largos con menor pandeo que AAC | subtransmisión donde se requiere una estructura de soporte más liviana, como en montañas y en ambientes corrosivos |
| ACSR: Conductor de aluminio, acero reforzado | Los hilos de acero proporcionan más fuerza. | tramos más largos manteniendo el pandeo mínimo | Lineas de transmisión |
| ACAR: Conductor de aluminio, aleación reforzada (alambres de aluminio trenzados concéntricamente sobre un núcleo de aleación de aluminio-magnesio-silicio (AlMgSi) de alta resistencia). | mejor que ACSR y AAAC | mejor que ACSR y AAAC | donde la ampacidad, la fuerza y el peso ligero son la consideración principal del diseño de la línea |
Número de hebras en un conductor trenzado
Si hay n capas de hilos en un conductor trenzado, el número de hilos del conductor es;
Cálculo del diámetro total del conductor.
Si d es el diámetro de un solo hilo en el conductor, el diámetro total del conductor es (2n+1)d mm.
Solicitud
Para líneas de 132 kV se utiliza un conductor ACSR ‘Panther’ que tiene 7 hilos de acero de 3,00 mm de diámetro y 30 hilos de aluminio de 3,00 mm de diámetro. De manera similar, para líneas de 220 kV, se utiliza un conductor ACSR ‘Zebra’ que tiene 7 hilos de acero de 3,18 mm de diámetro y 54 hilos de aluminio de 3,18 mm de diámetro. Para líneas de 400 kV, se utiliza ACSR Twin ‘Moose’ que tiene 7 hilos de acero de 3,53 mm de diámetro y 54 hilos de aluminio de 3,53 mm de diámetro.
Conductor hueco
Los conductores huecos tienen un diámetro mayor en comparación con los conductores sólidos. La pérdida de potencia de la corona es menor debido al gran diámetro del conductor. El efecto piel en el conductor hueco es menor en comparación con el conductor trenzado.
Los conductores trenzados se pueden utilizar en sistemas de transmisión hasta 220 kV. Pero no es práctico usar un conductor de un solo hilo para los sistemas de voltaje más allá de 220 kV. Para líneas de ultra alta tensión, el conductor hueco se puede utilizar para optimizar el flujo de corriente eléctrica a través de él. Pero el montaje y mantenimiento de conductores huecos en el sistema de Extra Alto Voltaje no son económicos. El problema se resuelve utilizando conductores agrupados en lugar del conductor hueco en el sistema de transmisión eléctrica anterior. Nivel de tensión de 220 kV.
Conductor incluido
- Un conductor de haz se define como la combinación de más de un conductor por fase en paralelo convenientemente espaciados entre sí en una línea de transmisión. El conductor individual en un haz se define como subconductor.
- La principal ventaja de los conductores agrupados es su capacidad para reducir la descarga de corona. Menos pérdida de energía debido a la reducción en la formación de descargas de corona conduce a una mejor eficiencia de transmisión.
Características térmicas del conductor
Cuando un conductor está expuesto al medio ambiente, tiene que enfrentarse al clima que lo rodea. En cualquier conductor de aluminio como ACSR u otros conductores, todo el conductor no es uniforme. La capacidad de carga actual no solo depende de la temperatura atmosférica, sino que también depende del flujo de viento, la radiación solar, el efecto de proximidad, el efecto de la piel, etc.
CONDICIONES METEOROLOGICAS/AMBIENTALES
- Radiación solar– disipación de calor por radiación, incluida la radiación solar a temperatura ambiente
- Velocidad del viento– Debido a la velocidad del viento, el calor se disipa del conductor a la atmósfera circundante, lo que reduce la temperatura del conductor. Por lo tanto, la temperatura ambiente afecta la capacidad de carga de corriente del conductor.
- Temperatura ambiente: con variaciones en la temperatura ambiente, la vibración de los iones metálicos varía. Esto provoca además un cambio en la resistencia del conductor. La resistencia del conductor aumenta con el aumento de la temperatura ambiente.
CARACTERÍSTICAS DE LA SUPERFICIE DEL CONDUCTOR
- Edad del Director.
- Temperatura máxima de diseño del conductor.
- Pérdidas permisibles de la resistencia del aluminio metálico a la temperatura de diseño.
EFECTO EN LA PIEL
- Cuando una corriente alterna fluye a través de un conductor, no se distribuye uniformemente en toda la sección transversal del conductor. La corriente alterna tiene tendencia a concentrarse cerca de la superficie del conductor y el fenómeno se conoce como efecto pelicular.
- Debido al efecto pelicular, se reduce la sección eficaz del conductor por el que circula la corriente. En consecuencia, la resistencia efectiva del conductor aumenta ligeramente.
EFECTO DE PROXIMIDAD
- Cuando dos o más conductores que transportan corriente alterna están cerca uno del otro, la distribución de la corriente en cada conductor se ve afectada debido a la variación del campo magnético de cada uno. Esto se conoce como el efecto de proximidad.
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