¿Cuál es la distancia entre dos torres de transmisión?

Con frecuencia vemos torres de transmisión espaciadas a intervalos regulares, a veces más cerca y a veces más lejos. ¿Es aleatoria la separación entre torres de transmisión? Si bien la distancia entre torres de transmisión (el espaciamiento entre torres) no es fija, se determina mediante cuidadosas consideraciones. Este artículo explica cómo se determina la separación entre torres de transmisión.

La importancia del espaciamiento de las torres de transmisión

El diseño del espaciamiento entre torres de transmisión es uno de los parámetros más críticos en la ingeniería de líneas eléctricas. Determina las condiciones de tensión en los conductores, el margen de seguridad de la línea y la viabilidad económica del proyecto.

Desde una perspectiva de seguridad estructural, la separación entre torres afecta la flecha y la tensión de los conductores. Si la distancia entre torres es demasiado grande, los conductores experimentarán una flecha excesiva por su propio peso, lo que resultará en una distancia insuficiente al suelo y posibles riesgos de seguridad con árboles o edificios. Por el contrario, si la separación entre torres es demasiado pequeña, el número de bases de torres aumentará significativamente, incrementando la inversión en el proyecto y los costos de mantenimiento.

Desde una perspectiva de seguridad eléctrica, un espaciamiento razonable entre torres garantiza una distancia segura entre cada conductor de fase y entre los conductores y el suelo, lo que evita accidentes por arcos eléctricos y descargas eléctricas y garantiza un funcionamiento confiable del sistema.

Desde una perspectiva económica, la optimización del espaciamiento entre torres reduce el número de bases y el uso de materiales, mejora la estética general de la línea, optimiza la eficiencia del cableado y reduce los costos de mantenimiento a largo plazo. Por lo tanto, la distancia entre torres de transmisión se considera cuidadosamente.

Los principales factores que determinan el espaciamiento entre torres de transmisión

La determinación del espaciamiento entre torres no es una estimación empírica, sino el resultado obtenido por ingenieros mediante numerosos cálculos y evaluaciones estandarizadas. Se ve afectada principalmente por los siguientes cuatro factores:

Tipo y tensión del conductor

La estructura y las propiedades mecánicas del conductor son los principales factores que afectan la separación entre torres. Conductores con diferentes secciones transversales, pesos y tensiones tienen luces admisibles significativamente diferentes.

Por ejemplo, los conductores ACSR (conductor de acero trenzado de aluminio) y AAAC (conductor de aleación de aluminio) comúnmente utilizados permiten lograr una mayor separación entre torres, manteniendo una distancia segura gracias a su ligereza y alta resistencia. La tensión del conductor es inversamente proporcional a la flecha. Los diseñadores suelen determinar la separación máxima admisible entre torres calculando las condiciones de tensión del conductor bajo diferentes temperaturas, cargas de viento y cargas de hielo.

Por ejemplo:

• La distancia entre torres de los conductores de tipo A ordinarios es de unos 250 a 350 metros;
• Los conductores de alta resistencia pueden alcanzar de 400 a 500 metros;
• Cuando se utilizan conductores con núcleo compuesto o de fibra de carbono, la distancia entre torres puede incluso superar los 600 metros (en zonas de terreno llano).

Por lo tanto, el tipo de conductor y la tensión determinan el "límite superior" del diseño de espaciado de la torre.

Nivel de voltaje

A medida que aumentan los niveles de tensión, la distancia entre torres de transmisión generalmente aumenta. Esto se debe a que las líneas de alta tensión requieren mayores distancias eléctricas, lo que exige mayores márgenes de seguridad para la separación de conductores, fases y distancia a tierra.

Los siguientes son rangos de espaciamiento de torres típicos para niveles de voltaje comunes:

• Líneas de 110 kV: 200-300 metros
• Líneas de 220 kV: 300-400 metros
• Líneas de 500 kV: 400-600 metros
• UHV (UHV ±800 kV / 1000 kV): 600-800 metros o incluso más

El nivel de voltaje no solo influye en el espaciado de las torres, sino que también determina la altura de la torre, la longitud de la cadena de aisladores y la disposición de las fases del conductor. Por lo tanto, el nivel de voltaje es un factor eléctrico clave para determinar el espaciado de las torres de transmisión.

Topografía y condiciones ambientales

Las condiciones topográficas determinan directamente la flexibilidad de la ubicación de las torres y la distribución del espaciamiento entre ellas.

• Áreas planas: El terreno plano y las bajas cargas de viento permiten un mayor espaciamiento entre torres para reducir la cantidad de bases de torres.
• Áreas montañosas o con colinas: las grandes diferencias de elevación y el terreno complejo requieren un espaciamiento más corto entre las torres para garantizar una distancia libre al suelo para los conductores y garantizar la seguridad estructural.
• Zonas de cruce de ríos y valles: se requieren torres de transmisión de gran altura o gran altura, con espaciamientos entre torres de 600 a 1.000 metros o incluso más.

Además, las condiciones climáticas inciden significativamente en el espaciamiento de las torres:

• En regiones con fuertes vientos, se acorta el espacio entre las torres para minimizar la vibración y el balanceo del viento.
• En regiones con formación de hielo, se reduce el espaciamiento de las torres para evitar una caída excesiva de los conductores y roturas después de la formación de hielo.
• En zonas costeras con alta salinidad, acortar el espaciamiento entre torres reduce el riesgo de corrosión y extiende la vida útil de las torres y los conductores.

Por lo tanto, el espaciamiento de las torres de transmisión debe calcularse con precisión en función de parámetros geográficos y meteorológicos para garantizar el funcionamiento seguro de la línea en estas condiciones extremas.

Diseño de líneas y estándares de carga

El diseño de líneas de transmisión debe cumplir con las normas nacionales e internacionales pertinentes, tales como:

• IEC 60826: Norma de resistencia mecánica y carga para líneas de transmisión aéreas de alta tensión;
• IEEE 605: Guía de diseño y carga mecánica para líneas de transmisión;
• GB 50545 (Norma nacional china): Código de diseño para líneas de transmisión aéreas.

Al analizar estas combinaciones de carga y utilizar curvas de flecha-deformación y factores de seguridad, se puede determinar el espaciamiento de torres más económico y seguro. Para proyectos de alta tensión o en entornos hostiles, los diseñadores suelen utilizar software de modelado de terreno 3D y análisis de elementos finitos para optimizar la ubicación de las torres y lograr el equilibrio óptimo entre coste y seguridad.

Rangos de espaciamiento típicos para diferentes tipos de torres de transmisión

Torres de transmisión de alto voltaje

Las torres de transmisión de alta tensión se utilizan habitualmente en líneas de transmisión de 110-220 kV, con una separación típica de aproximadamente 250-350 metros. Este tipo de torre se utiliza ampliamente en la distribución eléctrica urbana o en redes eléctricas suburbanas. Presenta una estructura ligera, un bajo coste de fabricación y es flexible y fácil de instalar. Su diseño se centra en equilibrar la economía y el aprovechamiento del espacio para lograr una transmisión eléctrica segura y eficiente en entornos urbanos limitados. Las estructuras soldadas con ángulos de acero o tubos de acero se utilizan a menudo para garantizar la estabilidad y la fiabilidad en condiciones de viento moderado, a la vez que satisfacen las necesidades de estética urbana y una construcción práctica.

Torre de transmisión de extra alto voltaje

Las torres de transmisión de UHV se utilizan generalmente en líneas con niveles de tensión de 330 a 500 kV, con una separación entre torres de 350 a 500 metros. Se caracterizan por un cuerpo de torre alto, una alta resistencia al viento y una estructura estable. Suelen estar compuestas por torres de tubos de acero o torres de acero de gran angular. El diseño de este tipo de torre requiere una consideración exhaustiva del control de la flecha del conductor y la distancia de seguridad eléctrica para garantizar una rigidez estructural y una distancia de aislamiento adecuadas en tramos amplios. Son adecuadas para cruzar zonas con terreno complejo y fuertes cargas de viento, y constituyen importantes estructuras de soporte para las líneas troncales de la red eléctrica regional.

Torre de transmisión UHV

Las torres de transmisión de ultraalta tensión (UHV) se utilizan principalmente en proyectos de transmisión de ultralarga distancia de ±800 kV o 1000 kV, con una separación común de 500 a 800 metros. Su diseño se centra en lograr un equilibrio entre alta tensión, gran amplitud y alta estabilidad. Para reducir el número de bases de torres y los costes de mantenimiento de la línea, se suelen utilizar acero de alta resistencia, cimentaciones profundas y estructuras de montaje modular. Este tipo de torre se utiliza a menudo en proyectos de gran envergadura, como el cruce de valles y ríos. Reduce significativamente la impedancia de la línea y las pérdidas de energía, y es una instalación clave indispensable en los sistemas modernos de transmisión de ultraalta tensión.

Estudios de casos y estándares de la industria

Referencias de normas internacionales

• IEC 60826: Proporciona orientación sobre cargas de diseño y factores de seguridad para líneas de transmisión aéreas;
• IEEE 605: Especifica métodos para controlar tensiones en conductores y torres en condiciones de viento, hielo y sismo;
• Informe CIGRÉ: Recopila experiencias de ingeniería en la optimización de luces y estructuras de torres de transmisión de diferentes países.

Ejemplos de proyectos

• Línea de transmisión de 500 kV sobre río (sección del río Yangtze): el espaciamiento entre torres supera los 800 metros y se utiliza una estructura de torre suspendida especializada con alturas de torre que superan los 200 metros.
• Línea de transmisión de montaña de 220 kV (Sichuan): el espaciamiento promedio entre torres es de 150 a 200 metros, acortado debido al terreno complejo y las fuertes cargas de viento.
• Línea UHVDC de ±800 kV (China - Región Central y Oriental): La distancia promedio entre torres es de 600 a 750 metros. La combinación de conductores de alta resistencia con un diseño optimizado de cimentación reduce significativamente el número de cimentaciones de torres.

Estos casos demuestran que el espaciamiento de las torres debe considerar exhaustivamente los parámetros de la línea, las características del terreno y las condiciones meteorológicas, y debe garantizarse mediante cálculos rigurosos y verificación de campo para garantizar la seguridad y la confiabilidad.

Conclusión

En resumen, la distancia entre dos torres de transmisión no es un valor fijo; es un resultado integral derivado de cálculos de ingeniería, normas y análisis ambiental.

Como fabricante profesional de torres de transmisión , JOISYNC comprende que los requisitos de espaciamiento entre torres varían significativamente según la región y el nivel de voltaje. Gracias a un software de diseño avanzado, rigurosos cálculos estructurales y una amplia experiencia en fabricación, podemos ofrecer a nuestros clientes diseños optimizados según el tipo de torre y el espaciamiento, garantizando que cada línea de transmisión alcance el equilibrio óptimo entre seguridad, rentabilidad y fiabilidad.