Tensión y Cálculo de Caída de Tensión en Líneas de Alta Tensión

Tensión nominal y tensión más elevada en líneas de alta tensión

¿Qué se entiende por tensión nominal y tensión más elevada en una línea de alta tensión?

Se entiende por tensión nominal de una red trifásica al valor convencional de la tensión eficaz entre fases con el que se designa la línea y a la cual se refieren determinadas características de funcionamiento.

Igualmente, se entiende por tensión más elevada de una línea trifásica al mayor valor de la tensión eficaz entre fases que puede presentarse en un instante en un punto cualquiera de la línea, en condiciones normales de explotación, sin considerar las variaciones de tensión transitorias, como las debidas a maniobras, ni las variaciones temporales debidas a condiciones anormales de la red, como averías o desconexiones bruscas de cargas importantes.

Cálculo de la caída de tensión en líneas eléctricas

A continuación, se explica qué representa la caída de tensión en una línea eléctrica y cómo puede calcularse en líneas monofásicas y trifásicas a partir de la resistencia y del coeficiente de autoinducción de cada conductor de las líneas respectivas.

Estudio de la caída de tensión en una línea trifásica

En primer lugar, estudiaremos la caída de tensión en una línea trifásica. Supongamos una línea trifásica que alimenta un receptor o conjunto de ellos que absorben unas intensidades de línea I⃗₁, I⃗₂ e I⃗₃, según se indica en la figura representada a continuación. La resistencia de cada fase de la línea se ha representado por R, y la reactancia correspondiente por X = Lω, siendo asimismo V⃗₁ₚ, V⃗₂ₚ, V⃗₃ₚ y V⃗₁f, V⃗₂f, V⃗₃f las tensiones de línea al principio y al final de la línea, respectivamente.

Aplicación de la 2ª Ley de Kirchhoff

Mediante la aplicación de la 2ª ley de Kirchhoff al circuito de la figura, obtenemos que la tensión al principio de la línea V⃗₁ₚ será:

V⃗₁ₚ = I⃗₂ · (R + Xj) + V⃗₁f − I⃗₃ · (R + Xj) = V⃗₁f + R · (I⃗₂ − I⃗₃) + X · (I⃗₂ − I⃗₃) · j

Representando geométricamente esta suma vectorial resulta la siguiente figura:

Con lo que la diferencia vectorial de las tensiones al principio y al final de la línea será:
V⃗₁ₚ - V⃗₁f = R (I⃗₂ - I⃗₃) + X (I⃗₂ - I⃗₃)j

Diagramas vectoriales y sistemas equilibrados

En la figura se han representado en un diagrama vectorial los fasores de estas magnitudes eléctricas, en el caso de que las intensidades sean equilibradas, correspondiendo a una instalación con factor de potencia cos φ.

Suponiendo que el sistema es equilibrado, resulta: | I⃗₂ - I⃗₃ | = √3 I

Siendo: I = I₁ = I₂ = I₃. Situando el vector I⃗₂ - I⃗₃ en el eje real tras girar el diagrama un ángulo φ en sentido antihorario, queda según se representa en la siguiente figura.

De la misma forma se pueden obtener V⃗₂ₚ y V⃗₃ₚ.