Los conductores de la línea de transmisión constituyen un condensador entre ellos. Los conductores de la línea de transmisión actúan como una placa paralela del condensador y el aire es como un medio dieléctrico entre ellos. La capacitancia de una línea da lugar a la corriente principal entre los conductores. Depende de la longitud del conductor.
La capacitancia de la línea es proporcional a la longitud de la línea de transmisión. Su efecto es insignificante en el rendimiento de las líneas de transmisión cortas (con una longitud inferior a 80 km) y de baja tensión. En el caso de líneas de alta tensión y largas, se considera uno de los parámetros más importantes.
Capacitancia de la línea de dos hilos
La capacitancia de la línea de transmisión junto con las conductancias forma la admitancia en derivación. La conductancia en la línea de transmisión se debe a la fuga sobre la superficie del conductor. Consideremos una línea formada por dos conductores a y b de radio r cada uno. Siendo D la distancia entre los conductores que se muestra en el siguiente diagrama:-
La diferencia de potencial entre los conductores a y b es
Donde, qa – carga en el conductor a
qb – carga en el conductor b
Vab – diferencia de potencial entre los conductores a y b
ε- permitividad absoluta
de modo que,
Sustituyendo estos valores en la ecuación de la tensión obtenemos,
La capacitancia entre los conductores es
Cab se denomina capacitancia de línea a línea.
Si los dos conductores a y b están cargados de forma opuesta, y la diferencia de potencial entre ellos es cero, entonces el potencial de cada conductor viene dado por 1/2 Vab.
La capacitancia entre cada conductor y el punto de potencial cero n es
La capacitancia Cn se denomina capacitancia al neutro o capacitancia a tierra.
La capacitancia Cab es la combinación de dos capacitancias iguales a y b en serie. Así, la capacitancia al neutro es el doble de la capacitancia entre los conductores, es decir,
La permitividad absoluta ε viene dada por
donde εo es la permitividad del espacio libre y εr es la permitividad relativa del medio.
Para el aire
Reactancia de capacitancia entre un conductor y el neutro
Capacitancia de la línea trifásica simétrica
Se aplica un sistema equilibrado de tensión a una línea trifásica simétrica que se muestra a continuación
El diagrama de fasores de la línea trifásica con separación equilátera se muestra a continuación:
Tomar la tensión del conductor a al neutro como fasor de referencia
La diferencia de potencial entre los conductores a y b puede escribirse como
De forma similar, la diferencia de potencial entre los conductores a y c es
Al sumar las ecuaciones (1) y (2), obtenemos
También,
Combinando las ecuaciones (3) y (4)
De la ecuación (6) y (7)
La capacitancia de línea a neutro
La capacitancia de la línea trifásica simétrica es la misma que la de la línea de dos hilos.