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PROGRAMA DE LIÑAS E REDES ELÉCTRICAS I
Curso 2003/2004
Código da materia
3041005210
Nome da materia
Liñas e Redes Eléctricas I
Tipo materia
Obrigatoria
Alumnos novos
Alumnos totais
Créditos aula/grupo (A)
15
Créditos laboratorio/grupo (L)
3
Créditos prácticas/grupo (P)
0
Número grupos Aula
1
Número grupos Laboratorio
1
Número grupos Prácticas
0
Anual /Cuatrimestral
Anual
Departamento
Enxeñería Eléctrica
Área de coñecemento
Enxeñería Eléctrica
PROFESOR QUE IMPARTE A MATERIA:
Nome: Antonio Fernández Otero
Código: 765
Créditos: 15 A + 3 L (toda a materia)
Lugar de tutorías: E.T.S.E.I. – Despacho 140
Horario: Martes e mércores de 10 h a 13 h.
MÉTODO DOCENTE:
A docencia de teoría e problemas desenvolverase na aula utilizando básicamente a
pizarra e o proxector de transparencias.
A docencia de laboratorio terá lugar no laboratorio de simulación de redes eléctricas
e aulas informáticas do centro, utilizando fundamentalmente o ordenador.
SISTEMA DE VALIDACIÓN:
Número de probas parciais: 2 probas parciais (febreiro e maio)
Tipo de Avaliacións:
Avaliación da docencia de Aulas:

Necesidade de aprobar as probas escritas

Valorarase a participación nas clases.
Avaliación da docencia de Laboratorios:

Traballos complementarios de prácticas obrigatorios

Valorarase a participación nas prácticas.
Criterios de valoración:
Criterios de valoración das probas: Especificaránse en cada proba.
TEMARIO DE CLASES DE AULA.
1.
1.1.
GENERALIDADES DE LAS REDES ELÉCTRICAS
Aspectos generales de las Redes Eléctricas
 Consideraciones generales y evolución histórica.
 Componentes y estructura de las redes eléctricas.
1.2.
Representación y normalización de unidades
 Diagramas unifilares.
 Valores por unidad: aplicación a circuitos monofásicos y trifásicos.
2.
2.1.
CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DE LAS LINEAS ELÉCTRICAS
Líneas aéreas
 Conductores: materiales, condiciones térmicas y mecánicas.
 Apoyos y aisladores: características, tipos, materiales.
2.2.
Cables aislados
 Componentes de cables aislados. Tipos de cables.
 Materiales conductores y aislantes. Condiciones térmicas y mecánicas.
3.
3.1.
ANÁLISIS ELÉCTRICO DE LÍNEAS
Parámetros eléctricos de líneas
3.1.1. Resistencia
 Variación con la temperatura. Efecto de la frecuencia.
3.1.2. Inductancia
 Campo magnético en líneas eléctricas. Definición de inductancia.
 Línea monofásica.
 Línea trifásica: equilibrada y desequilibrada.
 Líneas con conductores múltiples: conductores agrupados y líneas de varios
circuitos.
 Efecto de la tierra: modelo de Carson.
3.1.3. Capacidad
 Campo eléctrico en líneas eléctricas. Definición de capacidad.
 Línea monofásica.
 Línea trifásica: equilibrada y desequilibrada.
 Líneas con conductores múltiples: conductores agrupados y líneas de varios
circuitos.
 Efecto de la tierra: método de las imágenes.
3.1.4. Conductancia
 Pérdidas de aislamiento.
 Efecto Corona.
3.1.5. Aspectos particulares en cables aislados
 Corrientes y tensiones inducidas en pantallas: efecto en la resistencia e
inductancia.
 Campo eléctrico en cables aislados.
 Capacidad en cables monopolares y tripolares.
 Pérdidas en el dieléctrico.
3.2.
Funcionamiento en régimen estacionario
3.2.1. Modelos monofásicos
 Parámetros distribuidos. Ecuaciones de la línea monofásica.
Constante de
propagación e impedancia característica. Ondas incidente y reflejada. La línea
como cuadripolo. Circuitos equivalentes.
 Parámetros concentrados. Aproximaciones en líneas de corta y media longitud.
Circuitos equivalentes.
3.2.2. Modelos trifásicos
 Ecuaciones de la línea trifásica.
 Línea equilibrada: circuitos en componentes simétricas.
 Línea desequilibrada: transformación modal.
3.2.3. Condiciones de funcionamiento en régimen estacionario
 Flujo de potencia en líneas. Rendimiento.
 Caída de tensión. Efecto Ferranti.
 Funcionamiento con distintos tipos de carga. Limites de estabilidad.
 Regulación y compensación de líneas. Objetivos y métodos.
3.3.
Funcionamiento en régimen transitorio
3.3.1. Ecuaciones de una línea en régimen transitorio
 Resolución de las ecuaciones de onda en el caso monofásico. Planteamiento
del caso trifásico.
 Caso de línea ideal sin pérdidas.
 Ondas viajeras: velocidad de propagación e impedancia característica.
Reflexiones y refracciones de las ondas en puntos de discontinuidad. Efecto del
tipo de carga de la línea. Interconexión de líneas.
 Atenuación y distorsión.
3.3.2. Métodos gráficos y numéricos
 Diagrama de reflexiones de Bewley.
 Método de Bergeron.
4.
CÁLCULO
DE LÍNEAS AÉREAS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA
ELÉCTRICA
4.1.
Cálculo mecánico de conductores y cables de tierra
 Ecuación de un cable tendido entre dos puntos: catenaria. Ecuaciones
aproximadas.
 Sobrecargas: hielo, viento. Temperatura. Ecuación de cambio de condiciones.
Fenómenos vibratorios.
 Hipótesis de cálculo. Coeficientes de seguridad. Tablas de tendido. Vano ideal
de regulación. Distancias de seguridad.
 Distribución de apoyos. Catenarias características.
4.2.
Cálculo de apoyos
 Clases de apoyos.
 Cálculo de esfuerzos sobre apoyos. Gravivano y Eolovano.
 Hipótesis a considerar. Coeficientes de seguridad.
 Cálculo de cimentaciones.
4.3.
Cálculo de aisladores
 Tipos de aisladores.
 Cálculo eléctrico de las cadenas de aisladores. Nivel de aislamiento.
 Cálculo mecánico. Coeficientes de seguridad.
 Protección de la línea frente al rayo.
5.
ANÁLISIS DE REDES ELÉCTRICAS EN RÉGIMEN ESTACIONARIO:
FLUJO DE POTENCIA.
5.1.
Modelos de los elementos de las redes eléctricas
 Transformador de potencia
 Generadores: síncrono y asíncrono
 Consumos eléctricos.
5.2.
Planteamiento del problema del flujo de potencia.
 Importancia y objetivos.
 Clasificación de nudos y variables en las redes eléctricas.
5.3.
Ecuaciones del flujo de potencia.
5.4.
Métodos de resolución de las ecuaciones.
 Método de Gauss-Seidel.
 Método de Newton-Raphson.
 Método Desacoplado-Rápido.
 Métodos aproximados: Corriente continua. Z Nodal.
 Métodos específicos para redes radiales.
5.5.
Métodos de ajuste y control.
 Ajuste de la solución mediante las variables de control del sistema.
 Control del flujo de potencia.
6.
6.1.
ANÁLISIS DE REDES ELÉCTRICAS EN CONDICIONES DE FALTA.
Introducción al análisis de cortocircuitos.
 Conceptos y definiciones fundamentales.
 Clasificación de las faltas.
 Transitorio en circuitos RL.
 Cortocircuito en bornes de un generador síncrono. Régimen transitorio.
6.2.
Faltas equilibradas.
 Modelo de los componentes de la red.
 Cortocircuitos trifásicos en redes.
 Análisis matricial.
 Intensidades de cortocircuito en la selección de interruptores. Normativa.
6.3.
Faltas desequilibradas.
 Componentes simétricas.
 Modelo de la red. Redes de secuencia.
 Cortocircuitos desequilibrados en redes eléctricas. Tipos.
 Análisis matricial.
 Aperturas de líneas.
6.4.
Puesta a tierra de los neutros
 Conceptos generales.
 Métodos
7.
7.1.
ESTABILIDAD TRANSITORIA
Estabilidad transitoria en un sistema unimáquina
 El problema de la estabilidad
 Ecuaciones eléctricas y mecánicas de la máquina síncrona. Planteamiento de
la ecuación de oscilación
 Estabilidad en sistemas elementales: Criterio de Áreas. Tiempo crítico
 Integración de las ecuaciones. Métodos numéricos
7.2.
Sistemas de gran dimensión
 Modelado de los elementos de la red
 Solución de sistemas de gran dimensión. Modelo clásico
 Factores que influyen en la estabilidad
8.
8.1.
SOBRETENSIONES EN LAS REDES ELÉCTRICAS
Fenómenos transitorios en los sistemas eléctricos de potencia
 Modelos transitorios de los elementos del sistema
 Técnicas de análisis del régimen transitorio.
 Análisis de transitorios mediante ordenador.
 Sobretensiones. Causas, características y clasificación.
8.2.
Sobretensiones de origen interno
 Sobretensiones debidas a faltas.
 Sobretensiones en la eliminación de faltas.
 Conexión y reconexión de líneas.
 Maniobras con corrientes inductivas y capacitivas.
 Pérdida brusca de carga.
 Fenómeno de ferrorresonancia.
8.3.
Sobretensiones de origen externo
 El fenómeno del rayo: mecanismo y características
 Sobretensiones por descarga directa: apantallamiento insuficiente y cebado
inverso. Puesta a tierra.
 Sobretensiones inducidas.
8.4.
Coordinación de aislamiento
 Dispositivos de protección: pararrayos.
 Principios de coordinación de aislamiento: Definiciones básicas. Normativa.
 Enfoques estadístico y determinístico.
 Aplicación de la coordinación de aislamiento en líneas y subestaciones.
TEMARIO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO.
1.- Funcionamiento de las líneas eléctricas en régimen estacionario.
Tiempo estimado: 4 h.
2.- Funcionamiento de las líneas eléctricas en régimen transitorio.
Tiempo estimado: 4 horas.
3.- Cálculo mecánico de líneas eléctricas aéreas de alta tensión.
Tiempo estimado: 6 horas.
4.- Flujos de potencia.
Tiempo estimado: 4 horas.
5.- Análisis de cortocircuito.
Tiempo estimado: 4 horas.
6.- Estabilidad transitoria.
Tiempo estimado: 4 horas.
7.- Sobretensiones.
Tiempo estimado: 4 horas.
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
A. Gómez Expósito y otros. Análisis y Operación de Sistemas de Energía Eléctrica.
McGraw-Hill, 2002.
J. Grainger y W.D. Stevenson. Análisis de Sistemas de Potencia. McGraw-Hill.
J. L. Tora Galván. Transporte de la Energía Eléctrica. Univ. Pontificia Comillas.
Análisis de Redes Eléctricas. Lab. de Electrotecnia y Redes Eléctricas – Univ. de Vigo.
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
J. Duncan y M. Sarma. Power System Analysis and Design. PWS Publ. Comp.
T. Gönen. Modern Power System Analysis. Wiley-Interscience.
R. Bergen. Power Systems Analysis. Prentice-Hall.
O. I. Elgerd. Electric Energy Systems Theory: An Introduction. McGraw-Hill.
L. M. Checa. Líneas de Transporte de Energía. Marcombo.
F. Crespo. Sobretensiones en las Redes Eléctricas. ASINEL.
Vigo, 14 de xullo de 2003
Asdo: Antonio Fernández Otero