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III JORNADAS LATINOAMERICANAS EN ALTA TENSION Y AISLAMIENTO ELECTRICO
ALTAE’97
MEDIDA DE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS EN LÍNEAS AÉREAS DE A.T.
LA CONEXIÓN ESPAÑA-MARRUECOS
Carlos Izquierdo Mitchell
Manuel Burgos Payán
Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Sevilla
Escuela Superior de Ingenieros
Camino de los Descubrimientos, s/n. 41092 Sevilla (España)
ANTECEDENTES
Con motivo de la interconexión eléctrica entre el
Continente Africano y Europa se están llevando a
cabo las distintas fases de realización del proyecto
que consiste básicamente en disponer el equipamiento
necesario para habilitar el transporte a Marruecos de
300 MW, a una tensión de 400 kV, c.a. Los puntos de
origen y destino son sendas subestaciones de 400 kV
en España (Subestación Pinar del Rey) y Marruecos
(Subestación Mellhoussa), siendo necesario para
realizar la interconexión la implantación de diferentes
modalidades de transporte: Una línea aérea desde la
subestación Pinar del Rey hasta la estación terminal,
una línea subterránea de cuatro conductores
monofásicos (uno, de reserva) y una línea submarina,
que atraviesa el Estrecho de Gibraltar, constituída
igualmente por cuatro conductores monofásicos,
repitiéndose los tramos subterráneos y aéreo, al tocar
costa africana, hasta llegar a la subestación
Mellhoussa.
Es sabido que las líneas de transporte de energía
eléctrica, como cualquier dispositivo al que se aplica
una tensión (en voltios (V) o kilovoltios (kV)), por el
mero hecho de estar en tensión, generan en su entorno
un campo eléctrico (en voltios por metro, V/m, o
kilovoltios pormetro, kV/m) de baja frecuencia (50
herzios, Hz), al que se superpone un campomagnético
(en microteslas (µT) o miligaus (mG), 1µT = 10 mG)
de la misma frecuencia cuando circula corriente por la
línea. Hay que decir, sin embargo, que a las
frecuencias consideradas en el transporte de energía
eléctrica, estos campos actúan desacoplados
(comportamiento independiente).
Existe una inquietud social, que se agudiza
especialmente en el caso de las líneas aéreas de alta
tensión, en las que se combinan la utilización de
tensiones elevadas (creación de campos eléctricos ) y
la circulación de fuertes corrientes (campos
magnéticos). Es de destacar que en el caso de las
líneas aéreas de alta tensión, esta inquietud social es
especialmente acusada, a pesar de que los niveles de
campo bajo las mismas (situación más desfavorable)
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suela ser bastante inferior a los que se detectan en
cualquier hogar o local público. No en vano, hay que
recordar al respecto que, en cualquier país
desarrollado, la vida de la persona humana se
desenvuelve en el seno de campos eléctricos y
magnéticos, naturales, unos y creados por la
civilización para su bienestar, otros.
INTRODUCCION
Ante esta elevada sensibilidad, llegando a la reacción
de rechazo, existente en la población, en todo lo que
son nuevas instalaciones de líneas eléctricas, se
encargó a este Departamento por parte de Red
Eléctrica Española, empresa responsable del Proyecto
de Interconexión, un estudio para evaluar la magnitud
de los campos generados en su día por el tramo de la
interconexión correspondiente a la línea aérea y su
variación con la distancia a la misma.
DESARROLLO
El estudio tenía por objeto realizar una evaluación de
los niveles de campo previsibles, a su entrada en
servicio, en el entorno de la línea aérea Pinar del Rey
- Estrecho, de 400 kV y capacidad de transporte de
300 MW, primer tramo de la citada interconexión.
Para ello, la metodología empleda combina los
modelos teórico, plasmados en un programa de
simulación numérica de campos mediante ordenador
(EBRIRA), y resultados experimentales.
En primer lugar se han realizado una serie de medidas
sobre el terreno con el doble propósito de:
a) Conocer los niveles de campo eléctrico y
magnético producido por una línea similar (tensión,
potencia, configuración de conductores, tipos de
apoyos, etc.) a la Pinar del Rey - Estrecho.
b) Validar el programa informático, contrastando los
resultados de simulación numérica obtenidos con el
propio programa, con los valores realmente medidos.
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ALTAE’97
III JORNADAS LATINOAMERICANAS EN ALTA TENSION Y AISLAMIENTO ELECTRICO
EQUIPO DE MEDIDA
RESULTADOS
Las medidas de campo eléctrico y magnético se han
realizado con dos equipos diferentes:
Como se ha indicado anteriormente, las mediciones se
han realizado en vanos próximos a la subestación D.
Rodrigo (vano 20-21 de la línea D. Rodrigo - Pinar) y
a la subestación Pinar del Rey (vano 277-278 de la
misma) y hay que reseñar que, en algunos momentos,
con carga superior a la máxima prevista en la línea
Pinar-Estrecho.
HFR 1200 (sondas y detector), de Physical Systems
Labs (Hildesheim, Germany), para mediciones de
campo eléctrico y magnético.
EMDEX II Standard, de Enertech (Palo Alto,
California, USA), para medidas de campo magnético.
MEDIDAS “ IN SITU”
De acuerdo con lo indicado, durante tres días, se ha
realizado, por miembros del Departamento, una
campaña de medidas de los campos electromagnéticos
producidos por líneas aéreas, con capacidad de
transporte igual o mayor que 300 MW, en diversos
puntos de la red de 400 kV. Concretamente en las
líneas:
Don Rodrigo - Pinar del Rey
Los resultados de los campos eléctrico y magnético se
reflejaron en tablas, así como las condiciones de carga
en que se llevaron a cabo las medidas. Igualmente, se
han representado gráficamente los valores reales
medidos. Siguiendo la normativa existente y los
procedimientos habituales en este tipo demediciones
se han tomado medidas en el sentido longitudinal de
la línea, a lo largo del vano, en sentido transversal y
alrededor de los apoyos. También se han realizado
mediciones en el vano 296 - 297 por ser singular, al
producirse en el mismo el cruce con una línea de
220 kV.
Guillena - Don Rodrigo
4
4
3.5
3.5
3
3
2.5
2.5
kV/m
microteslas
Valdecaballeros - Don Rodrigo
2
1.5
2
1.5
1
1
0.5
0.5
0
-100
-50
0
50
100
0
-100
150
-50
0
metros
50
100
150
metros
Perfil transversal del C. eléctrico medido
Perfil transversal del C. magnético medido
4
4
3.5
3.5
microteslas
3
kV/m
2.5
2
3
2.5
1.5
2
1
0.5
1.5
0
-300
-200
-100
0
100
200
longitud del vano (m)
300
1
-300
-200
-100
0
100
200
300
longitud del vano (m)
Perfil longitudinal del C. eléctrico.
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Perfil longitudinal del C. magnético
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DATOS GENERALES DE LA LÍNEA ELÉCTRICA
Identificación de la línea de A.T.
Don Rodrigo - Pinar del Rey
Tensión nominal (kV)
400
Número de circuitos
1
Número de conductores por haz
2
Configuración
Bandera
Tipo soporte
(20) 43S3 - (21) 43S1
Toma de tierra - resistividad del terreno
Vano de medida
Si - Picas
20-21
Altura sobre el terreno de los conductores
Fase A 30,03 m
Fase B 22,88 m
Fase C 14,07 m
Distancia a otras líneas (20 kV)
243,26 m
Tipo de aislador
Caperuza y vástago
Suciedad de aisladores y conductores
Normal
DATOS DE CARGA EN EL TIEMPO DE MEDICIONES
Identificación de la línea de A.T.
Don Rodrigo - Pinar del Rey
Tensión real de funcionamiento (kV)
408 (9:25) - 409 (10:38)
Intensidad real de funcionamiento (A)
450 (9:25) - 458 (10:51)
Potencia activa (MW)
317 (9:25) - 321 (10:38)
Potencia reactiva (MVAr)
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27 (9:25) - 20 (10:38)
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SIMULACIÓN DE CAMPOS
El programa EBRIRA diseñado para sistemas
trifásicos, permite el cálculo tanto de líneas de simple
circuito como de doble circuito. Tiene en cuenta que
los conductores de fase puedan estar formando un
haz, así como la presencia de hilos de tierra.
Permite también calcular los niveles de campo
electromagnético en condiciones de desequilibrio de
carga.
APLICACIÓN AL CASO P.REY-D.RODRIGO
CONTRASTACIÓN
Para contrastar los resultados obtenidos en la
simulación con los valores medidos se han
superpuesto las curvas que se han presentado
anteriormente y correspondientes a los campos
eléctrico y magnético en la línea elegida como similar
a la prevista.
Los perfiles transversales de campo eléctrico y
magnético se determinan en la zon especificada por el
usuario, a ambos lados del eje de la línea y a 1 m de
altura del suelo.
4
kV/m
3
Número de circuitos
Frecuencia de la red
2
1
DATOS DE ENTRADA
0
-100
microteslas
El programa de simulación numérica requiere los
siguientes datos generales de entrada:
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-50
0
-50
0
50
100
150
50
100
150
4
3
2
1
0
-100
metros
Resistividad del terreno
Longitud del vano
VALIDACIÓN DEL PROGRAMA EBRIRA
Flecha de los conductores
Puede apreciarse la práctica coincidencia de la curva
medida con la calculada, pudiendo decirse que las
pequeñas diferencias entran en el margen de error de
los aparatos de medida, así como en las
aproximaciones de las fórmulas y expresiones usadas
en el programa
Tensión e intensidad de la línea
Otros datos geométricos
RESULTADOS DE SALIDA
Los resultados se presentan mediante ficheros
textuales de salida en los que se especifican, para
cada punto de la región de estudio considerada, los
valores de campo máximo y mínimo
REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
A fin de representar gráficamente los resultados de
simulación obtenidos con el programa EBRIRA, se ha
desarrollado una pequeña aplicación informática,
basada en MATLAB. La citada aplicación también
permite representar los valores reales medidos en las
líneas, así como la superposición de ambos tipos de
resultados: medidos y simulados.
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Debe concluirse, por tanto, la validez del programa
EBRIRA para la simulación de los campos eléctrico y
magnético creados por líneas de A.T.
PREVISIÓN PARA LA LÍNEA PINAR DEL REY ESTRECHO
La línea Pinar del Rey - Estrecho presenta una
configuración similar a la Pinar del Rey - Don
Rodrigo (mismo tipo de apoyos, disposición de
conductores, etc.), por lo que se ha tomado como
referencia a la hora de realizar una estimación de los
niveles de campos eléctrico y magnético que se
producirán cuando la primera entre en servicio. En
concreto, las figuras muestran los resultados de
simular los campos eléctrico y magnético en un vano
de 429 m (similar al comprendido entre los apoyos 20
y 21 de la línea Pinar del Rey - Don Rodrigo), con las
siguientes condiciones de trabajo:
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Tensión...............................410kV
Intensidad............................447A
Potencia activa....................300MW (capacidad
nominal)
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CONCLUSIONES

Potencia reactiva.................104 MVAr
La altura de los conductores sobre el suelo es un
parámetro de gran influencia en la intensidad de
los campos, tanto eléctrico como magnético. De
ahí, que en el centro del vano se den los valores
máximos.
4
 La distancia a los conductores en sentido
transversal, como se comprueba en las tablas y
curvas correspondientes, influye, igualmente, de
manera importante, siendo, por tanto. el centro del
vano y debajo del conductor, el punto donde el
campo es máximo
3.5
3
kV/m
2.5
2
1.5
1

Los valores máximos obtenidos en las mediciones
realizadas son 3,7 kV/m para elcampo eléctrico
(vano 20 - 21) y 3,67µT con una tensión de 408
kV y una carga de 317 MW de potencia activa y
27 MVAr de reactiva.

Estos valores van disminuyendo de forma
importante con la distancia de manera que, a partir
de 57 m, el campo magnético es de 0,40 µT
(0,123 kV/m el eléctrico), y desdelos 83 m está
por debajo de 0,2 µT (0,073 kV/m).

Los valores máximos a 100 m de distancia son
0,06 kV/m para el campo eléctrico y 0,12 µT para
el magnético.

Estos máximos y todos los demás valores
medidos directamente sobre el terreno,coinciden
sensiblemente con los obtenidos en el programa
EBRIRA al introducir los valores de carga citados,
contrastándose así la validez del citado programa.

La línea Pinar del Rey - Estrecho es similar a la
estudiada, pero con menor carga prevista, (< 300
MW), por lo que los campos magnéticos serán
menores.

Es claro que los campos existentes en la línea son
netamente inferiores a los establecidos en la
Normativa y Recomendaciones internacionales
vigentes en la actualidad.

Finalmente queda patente que los campos
magnéticos máximos existentes medidos bajo la
línea son inferiores a los producidos por diversos
aparatos domésticos (secadores de pelo,
microondas, abrelatas, etc.), de oficina
(ordenadores, copiadoras, etc), o incluso tracción
eléctrica.
0.5
0
-100
-50
0
50
100
metros
3.5
3
microteslas
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-100
-50
0
50
100
metros
Como puede verse, la previsión es que los valores
máximos de campo eléctrico y magnético estén por
debajo de 4 kV/m y 4 µT, respectivamente. Por tanto,
los valores tanto de campo eléctrico como magnético
previstos están dentro de los mismos límites que los
de las medidas efectuadas en la línea Pinar del Rey Don Rodrigo y, por supuesto, de los descritos en la
literatura internacional sobre el tema.
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