Estaba leyendo una hoja de alarde de los transformadores gigantes de cierta empresa, y me encontré con esta frase:
Además, en algunas regiones, el las líneas aéreas existentes están siendo sustituidas por cables subterráneos, que requieren un mayor grado de compensación de la energía reactiva .
¿Por qué?
Los cables subterráneos (U/G) para la distribución están siempre revestidos de tierra y sólo a veces para los cables O/H, por lo que los cables revestidos tienen una uF/km mucho mayor. No se puede comparar con la distancia entre cables. Puede variar de 0,1 a 2uF/km.
En los cables U/G no es la separación entre fase y fase, sino la separación entre fase y pantalla (cubierta de tierra) lo que marca la diferencia en C y la longitud/diámetro d frente a la longitud para L
Las líneas aéreas suelen tener más inductancia, lo que sólo requiere un condensador barato en paralelo para corregirla. Sin embargo, en las líneas subterráneas predomina la capacitancia, lo que requiere costosos inductores para corregir el factor de potencia.
Respuesta corta: El cable subterráneo (U/G) utiliza un coaxial con pantalla de tierra.
Por lo tanto, es el material blanco de PE ( polietileno ) el que aumenta la capacitancia subterránea ya que separa el núcleo central y la vaina de tierra de la trenza de cobre y no la proximidad de las líneas de fase a fase (aunque esto tiene algún efecto).
A continuación se muestra un ejemplo de una sola fase. 
El diseño de los cables de distribución de energía ha mejorado a lo largo de las décadas y ahora tienen experiencia histórica sobre lo que funciona mejor.
Utilizan un núcleo de acero revestido de conductor no coaxial con/sin revestimiento aislante. Esto hace que la capacitancia de la línea de alimentación sea insignificante en comparación con el cable coaxial utilizado para U/G, ya que la línea de aislamiento a tierra es órdenes de magnitud mayores en el cable coaxial.
La unidad de ABB en cuestión tiene un rango dinámico superior para manejar la amplia gama de corrección del factor de potencia de la impedancia reactiva de los cables que pueden incluir O/H y cable coaxial XLPE U/G.
- Las reactancias de derivación se utilizan para compensar la capacidad de derivación de la línea de línea con poca carga o sin carga para regular la tensión.
- Los condensadores en serie suelen utilizarse para compensar la reactancia inductiva de la línea reactancia inductiva de la línea para transferir más potencia y aumentar la estabilidad de la red
Cable aéreo (triaxial) desenfundado
Cable subterráneo (y a veces aéreo) con cubierta (cable XLPE apantallado)
El cable de alta tensión apantallado Cross Link se utiliza siempre para las líneas eléctricas subterráneas.
La capacitancia de una línea de transmisión monofásica viene dada por la relación entre la separación y el radio efectivo.
\$C=\dfrac{2πε}{ln(\frac{D}{r})}\$ Donde r es el radio efectivo del conductor de fase.
Las líneas O/H se benefician de la separación de 2, 3 o 4 conductores para obtener una mayor resistencia al viento y aumentar los efectos de ruptura por la reducción del radio de divergencia del campo E. Esto disminuye L y aumenta ligeramente C, pero los valores de C/km siguen siendo muy bajos en comparación con la elevada C/km del cable coaxial U/G, debido a la pequeña separación r del conductor central con respecto a la cubierta coaxial.
A continuación Modelo de telegrafista de todas las líneas de transmisión, incluidas las de ethernet, televisión por cable, líneas telefónicas y líneas eléctricas de CA o CC. (excepto la fuga en derivación R que no se tiene en cuenta aquí)
La resistencia en CC no es la misma que la impedancia distribuida que afecta a las reflexiones y a las sobretensiones debidas a las perturbaciones.
Las líneas O/H suelen ser triaxiales como las anteriores.
El cable O/H suele tener una impedancia de onda característica SIL de 400 ohmios y los cables U/G son de 50 ohmios =+/-25% dependiendo de la ampacidad y la clasificación BIL.
Esto hace que las corrientes de arranque en negro sean mayores para los cables U/G, por lo que es necesario ajustar la reactancia de derivación.
Fotos a continuación.
Los cables aéreos, O/H, son mucho más baratos por kilómetro para comprar e instalar, pero la frecuencia de las reparaciones es mayor debido a los rayos, los huracanes y la exposición a los árboles. Pero también son más rápidos y baratos de reparar. Pero viendo la devastación en Puerto Rico y otros lugares con infraestructuras deficientes, las ventajas del coste del ciclo de vida de los cables eléctricos subterráneos U/G, a pesar de los mayores costes de servidumbre, coste de los cables y costes de reparación, pero con un MTBF más alto (si se hace correctamente) resulta en menores costes del ciclo de vida. El estrés ambiental siempre afecta a esta decisión.
Pregunta: ¿Por qué los cables subterráneos "requieren un mayor grado de compensación de energía reactiva" que las líneas aéreas?
Respuesta:
Porque la capacidad de las líneas subterráneas para los cables eléctricos es mucho mayor que la de las líneas aéreas.
Las principales razones para ello:
Los cables están más cerca unos de otros.
Los cables están más cerca de la tierra (a pocos centímetros).
La inductancia también es menor.
Además, porque (como resultado de las características anteriores) las líneas subterráneas tienen entre 20 y 75 veces la corriente de carga de la línea que tiene una línea aérea (dependiendo de la tensión de la línea).
Fuente:
Además, si quieres ver más de cerca las características generales de las líneas de transmisión a través de las matemáticas, puedes consultar este documento también (otros han publicado este también):
Dado que los cables U/G están apantallados, en este caso no importa estar más cerca, ni más cerca de tierra, ni menor Inductancia que se basa en la relación longitud/calibre del cable que en este caso debe llevar una corriente nominal similar si comparamos manzanas y distancia. Así que ninguna de sus suposiciones es correcta pero los enlaces matemáticos son correctos. La próxima vez compara los cables abiertos con los coaxiales. Lo siento pero -1
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No soy un EE, así que no voy a tratar de responder, pero recuerde que las líneas de la red eléctrica son líneas de transmisión . Tienen una inductancia distribuida a lo largo de los conductores y una capacitancia distribuida entre los conductores. La geometría de una línea subterránea es muy diferente de la geometría de una línea aérea, por lo que es de esperar que tenga una impedancia característica diferente y, no sé qué más.
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Correcto @jameslarge , esa impedancia característica es la diferencia clave y por supuesto la longitud de la línea. Sabes cuál es para los cables de alimentación U/G y O/H?
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También encontré esta conferencia, que explica cómo funcionan las líneas de transmisión: egr.unlv.edu/~eebag/TRANSMISSION%20LINES.pdf Agradezco mucho las respuestas, entiendo esto mucho mejor que antes. Muchas matemáticas involucradas, sin embargo, supongo que debería sentarse y resolverlo en algún momento :)
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La capacitancia entre los cables de alimentación en un conducto subterráneo es mucho mayor que en el caso de los cables aéreos, porque los cables están mucho más juntos. El tamaño del cable se elige en función de su capacidad de transporte de corriente: si se exige que los cables de alimentación transporten corriente reactiva, hay que comprar cables de mayor calibre. Por tanto, los cables verdes cuestan más a la sociedad.
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@Brian "porque los cables están mucho más juntos" -- esto no es correcto. Cada cable está recubierto, por lo que la capacitancia es mucho mayor, la proximidad de los otros cables es mucho menos significativa. Véase la respuesta de Tony Stewart (que he confirmado mirando los cables subterráneos de alta tensión en los catálogos)