Línea eléctrica aérea

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Una línea eléctrica aérea es una estructura utilizada en la transmisión y distribución de energía eléctrica para transmitir energía eléctrica a través de grandes distancias. Consiste en uno o más cables eléctricos sin aislamiento (comúnmente múltiplos de tres para energía trifásica) suspendidos por torres o postes.

Dado que la mayor parte del aislamiento lo proporciona el aire circundante, las líneas eléctricas aéreas son generalmente el método menos costoso de transmisión de energía para grandes cantidades de energía eléctrica.

Construcción

Las torres para el soporte de las líneas están hechas de madera cultivada o laminada, acero o aluminio (ya sea estructuras de celosía o postes tubulares), hormigón y, en ocasiones, plásticos reforzados. Los conductores de alambre desnudo en la línea generalmente están hechos de aluminio (ya sea simple o reforzado con acero o materiales compuestos como fibra de carbono y fibra de vidrio), aunque algunos alambres de cobre se utilizan en distribución de voltaje medio y conexiones de bajo voltaje a las instalaciones del cliente. Un objetivo principal del diseño de líneas eléctricas aéreas es mantener una separación adecuada entre los conductores energizados y el suelo para evitar contactos peligrosos con la línea y brindar un soporte confiable para los conductores, resistencia a tormentas, cargas de hielo, terremotos y otros daños potenciales. causasHoy en día, las líneas aéreas se operan de manera rutinaria a voltajes que exceden los 765,000 voltios entre conductores.

Clasificación de las líneas de transmisión

Por tensión de funcionamiento

Las líneas aéreas de transmisión de energía se clasifican en la industria de energía eléctrica por el rango de voltajes:

La línea aérea de transmisión generalmente se clasifica en tres clases, según la longitud de la línea:

Esta categorización se realiza principalmente para facilitar el análisis del rendimiento de las líneas de transmisión por parte de los ingenieros eléctricos.

Estructuras

Las estructuras para líneas aéreas toman una variedad de formas dependiendo del tipo de línea. Las estructuras pueden ser tan simples como postes de madera colocados directamente en la tierra, con una o más vigas cruzadas para sostener los conductores, o construcciones "sin brazos" con conductores apoyados en aisladores unidos al costado del poste. Los postes tubulares de acero se utilizan típicamente en áreas urbanas. Las líneas de alto voltaje a menudo se transportan en torres o pilones de acero tipo celosía. Para áreas remotas, las torres de aluminio pueden ser colocadas por helicópteros. También se han utilizado postes de hormigón. También se encuentran disponibles postes hechos de plástico reforzado, pero su alto costo restringe la aplicación.

Cada estructura debe estar diseñada para las cargas que le imponen los conductores. Se debe soportar el peso del conductor, así como las cargas dinámicas debidas al viento y la acumulación de hielo, y los efectos de la vibración. Donde los conductores están en línea recta, las torres solo necesitan resistir el peso ya que la tensión en los conductores se equilibra aproximadamente sin fuerza resultante sobre la estructura. Los conductores flexibles apoyados en sus extremos se aproximan a la forma de una catenaria, y gran parte del análisis para la construcción de líneas de transmisión se basa en las propiedades de esta forma.

Un gran proyecto de línea de transmisión puede tener varios tipos de torres, con torres "tangentes" ("torres de suspensión" o "de línea", Reino Unido) destinadas a la mayoría de las posiciones y torres de construcción más pesada que se usan para girar la línea en un ángulo, sin salida. (finalización) de una línea, o para cruces importantes de ríos o carreteras. Dependiendo de los criterios de diseño para una línea en particular, las estructuras de tipo semiflexible pueden depender del peso de los conductores para equilibrarlos en ambos lados de cada torre. Las estructuras más rígidas pueden estar destinadas a permanecer en pie incluso si uno o más conductores están rotos. Dichas estructuras pueden instalarse a intervalos en las líneas eléctricas para limitar la escala de fallas en cascada de las torres.

Los cimientos para estructuras de torres pueden ser grandes y costosos, especialmente si las condiciones del suelo son malas, como en los humedales. Cada estructura puede estabilizarse considerablemente mediante el uso de cables de sujeción para contrarrestar algunas de las fuerzas aplicadas por los conductores.

Las líneas eléctricas y las estructuras de soporte pueden ser una forma de contaminación visual. En algunos casos, las líneas se entierran para evitarlo, pero este "soterramiento" es más costoso y, por lo tanto, no es común.

Para una estructura de un solo poste de servicios públicos de madera, se coloca un poste en el suelo, luego se extienden tres crucetas, ya sea escalonadas o todas hacia un lado. Los aisladores están unidos a las crucetas. Para una estructura de postes de madera tipo "H", se colocan dos postes en el suelo, luego se coloca una barra transversal encima de estos, que se extiende a ambos lados. Los aisladores están unidos en los extremos y en el medio. Las estructuras de torres de celosía tienen dos formas comunes. Uno tiene una base piramidal, luego una sección vertical, donde se extienden tres crucetas, típicamente escalonadas. Los aisladores de tensión están unidos a las crucetas. Otro tiene una base piramidal, que se extiende a cuatro puntos de apoyo. Encima de esto se coloca una estructura similar a una armadura horizontal.

A veces se coloca un cable conectado a tierra a lo largo de la parte superior de las torres para proporcionar protección contra rayos. Un cable de tierra óptico es una versión más avanzada con fibras ópticas integradas para la comunicación. Los marcadores de cables aéreos se pueden montar en el cable de tierra para cumplir con las recomendaciones de la Organización de Aviación Civil Internacional. Algunos marcadores incluyen luces intermitentes para advertencia nocturna.

Circuitos

Una línea de transmisión de un solo circuito transporta conductores para un solo circuito. Para un sistema trifásico, esto implica que cada torre soporta tres conductores.

Una línea de transmisión de doble circuito tiene dos circuitos. Para sistemas trifásicos, cada torre soporta y aísla seis conductores. Las líneas de alimentación de CA monofásicas que se utilizan para la corriente de tracción tienen cuatro conductores para dos circuitos. Por lo general, ambos circuitos funcionan con el mismo voltaje.

En los sistemas HVDC, normalmente se transportan dos conductores por línea, pero en casos excepcionales solo se transporta un polo del sistema en un conjunto de torres.

En algunos países, como Alemania, la mayoría de las líneas eléctricas con voltajes superiores a 100 kV se implementan como líneas eléctricas dobles, cuádruples o, en casos excepcionales, incluso hextuplicadas, ya que los derechos de paso son raros. A veces, todos los conductores se instalan con la construcción de las torres; a menudo, algunos circuitos se instalan más tarde. Una desventaja de las líneas de transmisión de doble circuito es que el mantenimiento puede ser difícil, ya que se requiere trabajar muy cerca de alto voltaje o desconectar dos circuitos. En caso de falla, ambos sistemas pueden verse afectados.

La línea de transmisión de doble circuito más grande es Kita-Iwaki Powerline.

Aisladores

Los aisladores deben soportar los conductores y soportar tanto el voltaje de funcionamiento normal como las sobretensiones debidas a maniobras y rayos. Los aisladores se clasifican en términos generales como tipo clavija, que soportan el conductor por encima de la estructura, o tipo suspensión, donde el conductor cuelga por debajo de la estructura. La invención del aislador de tensión fue un factor crítico para permitir el uso de voltajes más altos.

A finales del siglo XIX, la resistencia eléctrica limitada de los aisladores de clavija estilo telégrafo limitaba el voltaje a no más de 69 000 voltios. Hasta aproximadamente 33 kV (69 kV en América del Norte), ambos tipos se usan comúnmente. A voltajes más altos, solo los aisladores de tipo suspensión son comunes para los conductores aéreos.

Los aisladores generalmente están hechos de porcelana procesada en húmedo o vidrio templado, con un uso creciente de aisladores de polímero reforzado con vidrio. Sin embargo, con el aumento de los niveles de voltaje, los aisladores de polímero (a base de caucho de silicona) están experimentando un uso cada vez mayor. China ya ha desarrollado aisladores de polímero que tienen un voltaje de sistema más alto de 1100 kV e India está desarrollando actualmente una línea de 1200 kV (voltaje de sistema más alto) que inicialmente se cargará con 400 kV para actualizarse a una línea de 1200 kV.

Los aisladores de suspensión están hechos de múltiples unidades, y la cantidad de discos de aisladores unitarios aumenta a voltajes más altos. La cantidad de discos se elige según el voltaje de la línea, el requisito de resistencia a los rayos, la altitud y los factores ambientales, como niebla, contaminación o niebla salina. En los casos en que estas condiciones sean subóptimas, se deben usar aisladores más largos. En estos casos, se requieren aisladores más largos con una distancia de fuga más larga para la corriente de fuga. Los aisladores de tensión deben ser lo suficientemente fuertes mecánicamente para soportar todo el peso del tramo del conductor, así como las cargas debidas a la acumulación de hielo y el viento.

Los aisladores de porcelana pueden tener un acabado vidriado semiconductor, de modo que una pequeña corriente (unos pocos miliamperios) pase a través del aislador. Esto calienta ligeramente la superficie y reduce el efecto de acumulación de niebla y suciedad. El vidriado semiconductor también asegura una distribución más uniforme del voltaje a lo largo de la cadena de unidades aislantes.

Los aisladores de polímero por naturaleza tienen características hidrofóbicas que proporcionan un mejor rendimiento en húmedo. Además, los estudios han demostrado que la distancia de fuga específica requerida en los aisladores de polímero es mucho menor que la requerida en porcelana o vidrio. Además, la masa de los aisladores de polímero (especialmente en voltajes más altos) es aproximadamente de un 50% a un 30% menor que la de una cadena de porcelana o vidrio comparativa. Un mejor rendimiento contra la contaminación y la humedad está conduciendo a un mayor uso de tales aisladores.

Los aisladores para tensiones muy altas, superiores a 200 kV, pueden tener anillos de clasificación instalados en sus terminales. Esto mejora la distribución del campo eléctrico alrededor del aislador y lo hace más resistente a las descargas disruptivas durante las sobretensiones.

Conductores

El conductor más común en uso para la transmisión hoy en día es el conductor de aluminio reforzado con acero (ACSR). También se ve mucho uso el conductor de aleación de aluminio (AAAC). Se utiliza aluminio porque tiene aproximadamente la mitad del peso y un costo menor que un cable de cobre de resistencia comparable. Sin embargo, requiere un diámetro mayor que el cobre debido a su conductividad específica más baja. El cobre era más popular en el pasado y todavía se usa, especialmente a voltajes más bajos y para conexión a tierra.

Si bien los conductores más grandes pierden menos energía debido a su menor resistencia eléctrica, cuestan más que los conductores más pequeños. Una regla de optimización llamada Ley de Kelvin establece que el tamaño óptimo del conductor para una línea se encuentra cuando el costo de la energía desperdiciada en un conductor más pequeño es igual al interés anual pagado sobre ese costo adicional de construcción de la línea para un conductor más grande. El problema de optimización se vuelve más complejo debido a factores adicionales, como la variación de la carga anual, la variación del costo de instalación y los tamaños discretos de cable que se fabrican comúnmente.

Dado que un conductor es un objeto flexible con un peso uniforme por unidad de longitud, la forma de un conductor que cuelga entre dos torres se aproxima a la de una catenaria. El pandeo del conductor (distancia vertical entre el punto más alto y el más bajo de la curva) varía según la temperatura y la carga adicional, como la capa de hielo. Se debe mantener un espacio libre mínimo por encima de la cabeza por seguridad. Dado que la longitud del conductor aumenta con el aumento del calor producido por la corriente a través de él, a veces es posible aumentar la capacidad de manejo de energía (uprate) cambiando los conductores por un tipo con un coeficiente de expansión térmica más bajo o una temperatura de operación permisible más alta..

Dos de estos conductores que ofrecen un hundimiento térmico reducido se conocen como conductores de núcleo compuesto (conductor ACCR y ACCC). En lugar de hilos con núcleo de acero que se utilizan a menudo para aumentar la resistencia general del conductor, el conductor ACCC utiliza un núcleo de fibra de carbono y vidrio que ofrece un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 1/10 del del acero. Si bien el núcleo compuesto no es conductor, es sustancialmente más liviano y resistente que el acero, lo que permite la incorporación de un 28 % más de aluminio (usando hebras compactas de forma trapezoidal) sin ninguna penalización por diámetro o peso. El contenido de aluminio agregado ayuda a reducir las pérdidas en la línea entre un 25 y un 40 % en comparación con otros conductores del mismo diámetro y peso, según la corriente eléctrica. El hundimiento térmico reducido del conductor con núcleo de carbono le permite transportar hasta el doble de corriente ("amperaje"

Las líneas eléctricas y sus alrededores deben ser mantenidas por linieros, a veces asistidos por helicópteros con lavadoras a presión o sierras circulares que pueden trabajar tres veces más rápido. Sin embargo, este trabajo a menudo ocurre en las áreas peligrosas del diagrama de altura-velocidad del helicóptero, y el piloto debe estar calificado para este método de "carga externa humana".

Paquete de conductores

Para la transmisión de energía a través de largas distancias, se emplea la transmisión de alto voltaje. La transmisión superior a 132 kV plantea el problema de la descarga de corona, que provoca una pérdida de potencia significativa e interferencia con los circuitos de comunicación. Para reducir este efecto corona, es preferible utilizar más de un conductor por fase, o conductores en haz. Además de reducir el ruido de corona, audible y de radio (y las pérdidas eléctricas asociadas), los conductores agrupados también aumentan la cantidad de corriente que se puede transportar en comparación con un solo conductor con el mismo contenido de aluminio debido al efecto piel (para líneas de CA).

Los conductores de haz consisten en varios cables paralelos conectados a intervalos por espaciadores, a menudo en una configuración cilíndrica. El número óptimo de conductores depende de la clasificación de corriente, pero normalmente las líneas de mayor voltaje también tienen una corriente más alta. American Electric Power está construyendo líneas de 765 kV utilizando seis conductores por fase en un paquete. Los espaciadores deben resistir las fuerzas debidas al viento y las fuerzas magnéticas durante un cortocircuito.

Los conductores agrupados reducen el gradiente de tensión en las proximidades de la línea. Esto reduce la posibilidad de descarga de corona. A voltaje extra alto, el gradiente de campo eléctrico en la superficie de un solo conductor es lo suficientemente alto como para ionizar el aire, lo que desperdicia energía, genera ruido audible no deseado e interfiere con los sistemas de comunicación. El campo que rodea un haz de conductores es similar al campo que rodearía a un solo conductor muy grande; esto produce gradientes más bajos que mitigan los problemas asociados con la alta intensidad de campo. La eficiencia de la transmisión mejora a medida que se contrarresta la pérdida debida al efecto corona.

Los conductores agrupados se enfrían por sí mismos de manera más eficiente debido a la mayor área de superficie de los conductores, lo que reduce aún más las pérdidas en la línea. Al transmitir corriente alterna, los conductores de haz también evitan la reducción de la ampacidad de un solo conductor grande debido al efecto pelicular. Un conductor de haz también tiene una reactancia más baja, en comparación con un solo conductor.

Si bien la resistencia del viento es mayor, la oscilación inducida por el viento se puede amortiguar en los espaciadores del paquete. La carga de hielo y viento de los conductores agrupados será mayor que la de un solo conductor de la misma sección transversal total, y los conductores agrupados son más difíciles de instalar que los conductores individuales. La vibración eólica es generalmente menos pronunciada en los conductores agrupados debido al efecto de los espaciadores y amortiguadores espaciadores instalados a intervalos relativamente cercanos a lo largo de la línea.

Cables de tierra

Las líneas eléctricas aéreas a menudo están equipadas con un conductor de tierra (cable blindado, cable estático o cable de tierra aéreo). El conductor de tierra generalmente está conectado a tierra en la parte superior de la estructura de soporte, para minimizar la probabilidad de que un rayo caiga directamente sobre los conductores de fase.En circuitos con neutro puesto a tierra, también sirve como camino paralelo con la tierra para corrientes de falla. Las líneas de transmisión de muy alta tensión pueden tener dos conductores de tierra. Estos se encuentran en los extremos más externos de la viga transversal más alta, en dos puntos de mástil en forma de V o en un brazo transversal separado. Las líneas más antiguas pueden usar pararrayos cada pocos tramos en lugar de un cable blindado; esta configuración se encuentra típicamente en las áreas más rurales de los Estados Unidos. Al proteger la línea de los rayos, el diseño de los aparatos en las subestaciones se simplifica debido a la menor tensión en el aislamiento. Los cables blindados en las líneas de transmisión pueden incluir fibras ópticas (cables de tierra ópticos/OPGW), que se utilizan para la comunicación y el control del sistema de energía.

En algunas estaciones convertidoras de HVDC, el cable de tierra también se usa como línea de electrodos para conectarse a un electrodo de tierra distante. Esto permite que el sistema HVDC utilice la tierra como un conductor. El conductor de tierra está montado sobre pequeños aisladores puenteados por pararrayos por encima de los conductores de fase. El aislamiento evita la corrosión electroquímica del pilón.

Las líneas de distribución de voltaje medio también pueden usar uno o dos cables blindados, o pueden tener el conductor conectado a tierra tendido debajo de los conductores de fase para proporcionar alguna medida de protección contra vehículos altos o equipos que toquen la línea energizada, así como para proporcionar una línea neutra en Sistemas cableados en estrella.

En algunas líneas eléctricas para voltajes muy altos en la antigua Unión Soviética, el cable de tierra se usa para sistemas de radio PLC y se monta en aisladores en las torres.

Conductores y cables aislados

Rara vez se utilizan cables aéreos aislados, generalmente para distancias cortas (menos de un kilómetro). Los cables aislados se pueden sujetar directamente a estructuras sin soportes aislantes. Una línea aérea con conductores desnudos aislados por aire suele ser menos costosa que un cable con conductores aislados.

Un enfoque más común es el cable de línea "cubierto". Se trata como un cable desnudo, pero a menudo es más seguro para la vida silvestre, ya que el aislamiento de los cables aumenta la probabilidad de que una rapaz de gran envergadura sobreviva a un roce con las líneas y reduce ligeramente el peligro general de las líneas. Estos tipos de líneas se ven a menudo en el este de los Estados Unidos y en áreas muy boscosas, donde es probable que entren en contacto con la línea de árboles. El único escollo es el costo, ya que el cable aislado suele ser más costoso que su contraparte desnuda. Muchas empresas de servicios públicos implementan cables de línea cubiertos como material de puente donde los cables a menudo están más cerca entre sí en el poste, como un tubo ascendente/cabezal subterráneo, y en reconectadores, cortes y similares.

Amortiguadores

Debido a que las líneas eléctricas pueden sufrir aleteo aeroelástico y oscilaciones "galopantes" impulsadas por el viento, a menudo se conectan amortiguadores de masa sintonizados a la línea para cambiar las características de las oscilaciones físicas de la línea. Un tipo común es el amortiguador Stockbridge.

Líneas de transmisión compactas

Una línea de transmisión aérea compacta requiere un derecho de paso más pequeño que una línea eléctrica aérea estándar. Los conductores no deben acercarse demasiado entre sí. Esto se puede lograr con tramos cortos y barras transversales aislantes, o separando los conductores en el tramo con aisladores. El primer tipo es más fácil de construir ya que no requiere aisladores en el tramo, lo que puede ser difícil de instalar y mantener.

Ejemplos de líneas compactas son:

Las líneas de transmisión compactas pueden diseñarse para actualizar el voltaje de las líneas existentes para aumentar la potencia que se puede transmitir en un derecho de vía existente.

Baja tensión

Las líneas aéreas de baja tensión pueden usar conductores desnudos transportados sobre aisladores de vidrio o cerámica o un sistema de cables aéreos. El número de conductores puede oscilar entre dos (muy probablemente una fase y un neutro) hasta seis (conductores trifásicos, neutro y tierra separados más alumbrado público alimentado por un interruptor común); un caso común es el cuatro (trifásico y neutro, donde el neutro también puede servir como conductor de puesta a tierra de protección).

Poder del tren

Las líneas aéreas o cables aéreos se utilizan para transmitir energía eléctrica a los tranvías, trolebuses y trenes. Las líneas aéreas se diseñan según el principio de uno o más cables aéreos situados sobre las vías del tren. Las estaciones alimentadoras a intervalos regulares a lo largo de la línea aérea suministran energía desde la red de alto voltaje. En algunos casos, se utiliza CA de baja frecuencia y se distribuye mediante una red de corriente de tracción especial.

Otras aplicaciones

Las líneas aéreas también se utilizan ocasionalmente para alimentar antenas transmisoras, especialmente para la transmisión eficiente de ondas largas, medias y cortas. Para este propósito, a menudo se usa una línea de matriz escalonada. A lo largo de una línea de matriz escalonada, los cables conductores para el suministro de la red de tierra de la antena transmisora ​​se unen en el exterior de un anillo, mientras que el conductor dentro del anillo se sujeta a los aisladores que conducen al alimentador permanente de alto voltaje de la antena..

Uso del área bajo líneas eléctricas aéreas

El uso del área debajo de una línea aérea está limitado porque los objetos no deben acercarse demasiado a los conductores energizados. Las líneas aéreas y las estructuras pueden arrojar hielo, creando un peligro. La recepción de radio puede verse afectada debajo de una línea eléctrica, debido tanto al blindaje de la antena del receptor por parte de los conductores aéreos como a la descarga parcial en los aisladores y las puntas afiladas de los conductores que crean ruido de radio.

En el área que rodea las líneas aéreas, es peligroso correr el riesgo de interferencia, por ejemplo, volar cometas o globos, usar escaleras u operar maquinaria.

Las líneas aéreas de distribución y transmisión cerca de los aeródromos a menudo están marcadas en mapas, y las líneas mismas están marcadas con reflectores de plástico llamativos, para advertir a los pilotos de la presencia de conductores.

La construcción de líneas eléctricas aéreas, especialmente en áreas silvestres, puede tener efectos ambientales significativos. Los estudios ambientales para dichos proyectos pueden considerar el efecto de la tala de arbustos, las rutas migratorias modificadas para los animales migratorios, el posible acceso de depredadores y humanos a lo largo de los corredores de transmisión, las alteraciones del hábitat de los peces en los cruces de arroyos y otros efectos.

Los parques lineales generalmente ocuparán el área debajo de las líneas eléctricas aéreas, para facilitar el acceso y evitar obstáculos.

No se han demostrado de manera concluyente los problemas de salud relacionados con vivir cerca de líneas eléctricas de alto voltaje.

Accidentes de aviación

La aviación general, el ala delta, el parapente, el paracaidismo, el vuelo en globo y la cometa deben evitar el contacto accidental con las líneas eléctricas. Casi todos los productos de cometas advierten a los usuarios que se mantengan alejados de las líneas eléctricas. Las muertes ocurren cuando los aviones chocan contra las líneas eléctricas. Algunas líneas eléctricas están marcadas con obstrucciones, especialmente cerca de pistas de aterrizaje o sobre vías fluviales que pueden soportar operaciones de hidroaviones. La colocación de líneas eléctricas a veces usa sitios que de otro modo serían utilizados por alas delta.

Historia

La primera transmisión de impulsos eléctricos a una distancia extensa fue demostrada el 14 de julio de 1729 por el físico Stephen Gray. La demostración utilizó cuerdas de cáñamo húmedas suspendidas por hilos de seda (no se apreciaba en ese momento la baja resistencia de los conductores metálicos).

Sin embargo, el primer uso práctico de las líneas aéreas fue en el contexto de la telegrafía. En 1837, los sistemas de telégrafo comercial experimental llegaban hasta los 20 km (13 millas). La transmisión de energía eléctrica se logró en 1882 con la primera transmisión de alto voltaje entre Munich y Miesbach (60 km). 1891 vio la construcción de la primera línea aérea trifásica de corriente alterna con motivo de la Exposición Internacional de Electricidad en Frankfurt, entre Lauffen y Frankfurt.

En 1912 entró en servicio la primera línea eléctrica aérea de 110 kV seguida de la primera línea eléctrica aérea de 220 kV en 1923. En la década de 1920, RWE AG construyó la primera línea aérea para este voltaje y en 1926 construyó un cruce del Rin con las torres de Voerde., dos mástiles de 138 metros de altura.

En 1953, American Electric Power puso en servicio la primera línea de 345 kV en los Estados Unidos. En Alemania, en 1957, se puso en servicio la primera línea eléctrica aérea de 380 kV (entre la estación transformadora y Rommerskirchen). En el mismo año entró en servicio en Italia la línea aérea que atraviesa el Estrecho de Messina, cuyas torres dieron servicio al cruce 1 del Elba. Este se utilizó como modelo para la construcción del cruce 2 del Elba en la segunda mitad de la década de 1970 que vio la construcción de las torres de alta tensión más altas del mundo. Anteriormente, en 1952, se puso en servicio la primera línea de 380 kV en Suecia, en 1000 km (625 millas) entre las áreas más pobladas del sur y las centrales hidroeléctricas más grandes del norte. A partir de 1967 en Rusia, y también en EE.UU. y Canadá, se construyeron líneas aéreas para tensión de 765 kV. En 1982 se construyeron líneas eléctricas aéreas en la Unión Soviética entre Elektrostal y la central eléctrica de Ekibastuz, se trataba de una línea de corriente alterna trifásica a 1150 kV (Powerline Ekibastuz-Kokshetau). En 1999 se construyó en Japón la primera línea eléctrica diseñada para 1000 kV con 2 circuitos, la Kita-Iwaki Powerline. En 2003 comenzó la construcción de la línea aérea más alta de China, el cruce del río Yangtze.

Análisis matemático

Una línea eléctrica aérea es un ejemplo de una línea de transmisión. A las frecuencias del sistema de potencia, se pueden hacer muchas simplificaciones útiles para líneas de longitudes típicas. Para el análisis de sistemas de potencia, la resistencia distribuida, la inductancia en serie, la resistencia de fuga en derivación y la capacitancia en derivación se pueden reemplazar con valores agrupados adecuados o redes simplificadas.

Modelo de línea corta y media

Una longitud corta de una línea eléctrica (menos de 80 km) se puede aproximar con una resistencia en serie con una inductancia e ignorando las admitancias en derivación. Este valor no es la impedancia total de la línea, sino la impedancia en serie por unidad de longitud de línea. Para una longitud de línea más larga (80–250 km), se agrega una capacitancia de derivación al modelo. En este caso es común distribuir la mitad de la capacitancia total a cada lado de la línea. Como resultado, la línea eléctrica se puede representar como una red de dos puertos, como con los parámetros ABCD.

El circuito se puede caracterizar comoZ=zl=(R+jomega L)l

dónde

La línea media tiene una admisión de derivación adicionalY=yl=jomega Cl

dónde