Estudio de la contaminación electromagnética producida por líneas de alta tensión y su relación con los parámetros que definen la línea

Abstract

La contaminación electromagnética producida por los sistemas de generación y transporte de energía eléctrica es un tema de gran preocupación debido a sus posibles efectos sobre la salud y el medio ambiente, como sugieren algunos estudios actuales. La energía eléctrica es llevada desde las centrales de producción hasta el consumidor a través de redes de transporte de diferentes voltajes y a frecuencias industriales (50 o 60 Hz, dependiendo del país). Dentro de estas redes son de especial importancia las líneas de alta tensión (LAT) porque generan campos eléctricos y magnéticos relativamente intensos en las cercanías de las mismas. A frecuencias industriales la componente del campo eléctrico y magnético se encuentran desacopladas, debiendo estudiarse ambos campos por separado al no comportarse como una onda electromagnética radiada. El estudio analítico de estos campos es complejo y sólo es posible llevarlo a cabo en ciertas configuraciones simples o ideales. En los casos reales este estudio se realiza mediante diferentes metodologías que hacen uso de técnicas computacionales (método de elementos finitos, método de simulación de cargas, etc.) o mediante el uso de ecuaciones aproximadas. Tanto unas como otras han servido para el desarrollo de un campo de estudio denominado “Técnicas de Mitigación”, centrado en la optimización del diseño de las líneas de transmisión de alto voltaje con el fin de reducir el impacto negativo de los campos eléctricos y magnéticos, así como en la necesidad de verificar el cumplimiento de los valores máximos permitidos en la normativa. Algunas de estas técnicas de mitigación se centran en la modificación de los parámetros de la propia línea, tales como la altura de los conductores al suelo, la distancia entre fases, el tipo de configuración, etc. En este trabajo se ha analizado la dependencia de los campos electromagnéticos generados por LAT en función de algunos de estos parámetros, para lo cual se han utilizado tanto ecuaciones aproximadas como modelos computacionales como el FEMM o el CRMag+. En base a los resultados obtenidos podemos concluir que los parámetros que definen la línea tienen una gran influencia sobre los CEM generados en sus proximidades, mostrando todos los casos reales analizados valores que están muy por debajo de los valores límite que se establecen en la normativa. No obstante, los campos electromagnéticos serán un tema de debate en el futuro ya que estudios recientes muestran distintos efectos en la salud.

The electromagnetic pollution caused by electric power generation and transmission systems is a matter of great concern due to its potential effects on health and the environment, as suggested by some recent studies. Electric power is transported from power plants to consumers through transmission networks operating at different voltages and industrial frequencies (50 or 60 Hz, depending on the country). High-voltage power lines (HVPL) within these networks are particularly important as they generate relatively strong electric and magnetic fields in their vicinity. At industrial frequencies, the electric and magnetic field components are decoupled, requiring separate analysis as they do not behave like radiated electromagnetic waves. The analytical study of these fields is complex and can only be conducted under certain simple or ideal configurations. In real-world cases, this study is carried out using various methodologies that employ computational techniques (such as the finite element method, load simulation method, etc.) or approximate equations. Both approaches have contributed to the development of a field of study known as "Mitigation Techniques," which focuses on optimizing the design of high-voltage transmission lines to reduce the negative impact of electric and magnetic fields, as well as ensuring compliance with maximum permissible values specified by regulations. Some of these mitigation techniques focus on modifying the parameters of the power line itself, such as the height of the conductors above the ground, the distance between phases, the configuration type, etc. In this study, the dependence of electromagnetic fields generated by HVPL on some of these parameters has been analyzed using both approximate equations and computational models such as FEMM or CRMag+. Based on the results obtained, we can conclude that the parameters defining the power line have a significant influence on the electromagnetic fields generated in their vicinity. All the analyzed real-world cases show values well below the limit values established by regulations. However, electromagnetic fields will continue to be a topic of debate in the future due to various recent studies indicating different health effects.