Aplicación de las ecuaciones de Carson al análisis de la tensión inducida en líneas eléctricas

Abstract

[ES] El presente documento surge como solución a un problema planteado por Red Eléctrica de España S.A. a Iberdrola Distribución Eléctrica S.A.U., en el cual se propone en líneas eléctricas de alta tensión, la sustitución de fibras ópticas FOADK por fibras ópticas OPGW debido a que la tensión inducida supera los límites marcados por los fabricantes para su correcto funcionamiento. El método habitual de cálculo para la resolución de este problema consiste en obtener la distribución de campo magnético generado por los conductores de fase de la línea y, a partir de esta, calcular la tensión que se induce en las líneas de fibra óptica. En cambio, en el presente estudio se realiza el modelado de la línea eléctrica obteniendo la distribución de campo eléctrico generado por los conductores mediante las ecuaciones de Carson. De forma incipiente, se exponen conceptos básicos de electromagnetismo, los cuales realizan la función de introducción al objetivo principal del estudio, el análisis de los campos eléctricos y las tensiones inducidas. El estudio continúa con una definición de los parámetros clásicos de una línea eléctrica como son la resistencia, la inductancia, la conductancia y la capacidad. Seguidamente se parte del modelado clásico mediante cuadripolos las líneas ohmico inductivas hasta llegar a las líneas capacitivas, haciendo especial mención a los conceptos de configuraciones asimétricas y transposición de conductores y su influencia en los anteriores parámetros. Una vez se ha realizado el modelado clásico, se expone las ecuaciones de Carson y se extienden estas al modelado de los parámetros de una línea eléctrica realizando transformaciones lineales para reducir el orden de las matrices obtenidas en el caso de líneas con hilos de guarda del tipo OPGW o cables de fibra óptica del tipo FOADK. A su vez, se realiza un modelo desacoplado mediante aplicación directa de una transformación de componentes simétricas. Partiendo de un caso genérico, se realiza una extensión del modelo para analizar las líneas multicircuito y posteriormente definir un algoritmo de cálculo que permite obtener un modelo electrogeométrico basado en las ecuaciones de Carson.