Calculo Linea Con Soft CAMELIA

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

FACULTAD REGIONAL ROSARIO

TRANSMISION Y DISTRIBUCION DE LA ENERGÍA

ELÉCTRICA

PROBLEMA ABIERTO

Tema: Cálculo Mecánico de conductores. Utilizando

software CAMELIA

Profesores: Ing. Cortelloni.

Ing. Nocino.

Alumnos: Farias, Esteban.

Principi, Marcos.

Año 2011

Transmisión y Distribución de la energía eléctrica Calculo Mecánico

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Memoria descriptiva.

El siguiente trabajo corresponde al cálculo de una línea de 132 kV del tipo rural. Dicha

línea une dos estaciones transformadoras. Partiendo desde la ET “A” y terminado en la nueva ET “B”. La línea existente y la proyectada son propiedad de la “Empresa provincial de la energía” (EPE). La línea deberá atravesar zona rural, en forma recta, sorteando en

un punto de su transcurso la Ruta Nacional xx. La longitud de la traza será de 21 km. La línea será construida con postación de hormigón y conductor Al-Ac 300/50 e hilo de guardia de 50 mm2.

La ET “A” se encuentra lindante con a la Ruta Nacional xx, por lo que la estructura terminal tendrá seguridad aumentada, a fin de servir de retención al cruce de la misma.

Planteamos 3 tramos con vanos de 280 mts. Luego se produce un quiebre en la línea de 30º para acceder a la ET “B”, este último tramo cuenta con 15 vanos también de 280 mts. Se utilizará cadena de aisladores de vidrio templado, tanto para suspensiones como para

retenciones.

Estructuras Terminales: 2

Estructuras de suspensión: 71 Retenciones ángulo 0º: 2 Retención angular (30º): 1

LAT ENTRE

RETENSIONES LONG.

VANO [m] CANT. VANOS

LONG. TRAMO [m]

CANT. POSTES SUSP.

TRAMO 1 ET “A” a RA0º 280 20 5600 19

TRAMO 2 RA0º - RA0º 280 20 5600 19

TRAMO 3 RA0º - RA30º 280 20 5600 19

TRAMO 4 RA30º - ET “B” 280 15 4200 14

TOTALES 75 21000 71

Calculo de vano crítico entre los estados 2 y 3

Primero calculamos 2 y 3

2 = t

c

S

P=

25.353

/22.1

mm

mkg= 3.45.

310

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- 2 -

3 = t

t

S

P

tP Vc PP

mkg

asenQ

VkP

m

V

806,0...

16.

2

mkg

PV 05.3280

806.010442.0

16

88.381.175.0

2

tP

m

kg28.305.322.1 22

3 = 5.353

28.3

t

t

S

P= 9.27.

310

Luego calculamos ca

33

22

),15(3

),10(2

Estado

Estado

2

1

2

2

1224

mca

)1045.31027.9(

)10(15109.182412

33

6

ca

mac 5.148

1) Si a > ca , el estado más desfavorable es el de mayor sobrecarga

2) Si a < ca , el estado más desfavorable es el de menor temperatura.

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Calculo mecánico para conductor de energía. (Al-Ac 300/50)

En la siguiente tabla se muestran los estados atmosféricos propuestos por el software CAMELIA para la zona escogida (EPE Sur):

Datos del conductor de energía:

Para un primer cálculo tomamos como base el estado 2, con una tensión mecánica máxima de 12 kg/mm2

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Cálculo de Tiro y Flecha de Conductores de energía (vano de 280 m; estado base 2):

Estado Básico: 2 (TENSIÓN MAX. ADMISIBLE 12 Kg/ mm2)

Flecha Máxima: 4.61 mts. a 15º Tiro Máximo: 4242 kg (Estado 2) Tensión Max. Admisible 5.6 Kg/mm2 (Estado 5, zona rural, VDE 0210)

Tomando como base el estado 2, observamos que en el estado 5, se supera la tensión mecánica máxima admisible por la norma VDE 0210 (5.6 kg/mm2). También podemos

observar una inconsistencia. Dado que el máximo esfuerzo ocurre en 2 y no debería ser así, ya que después de calcular el vano crítico quedo demostrado que el máximo esfuerzo

debería darse en 3. Por lo tanto, debemos tomar otro estado básico para el cálculo. Para ello, se adopta como base el estado 3, fijando la tensión mecánica máxima que establece la norma

mencionada.

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Cálculo de Tiro y Flecha de Conductores de energía (vano de 280 m; estado base 3):

Estado Básico: 3 (TENSIÓN MAX. ADMISIBLE 12 Kg/ mm2)

Flecha Máxima: 4.55 mts. a 15º Tiro Máximo: 4329 kg (Estado 2) Tensión Max. Admisible 5.6 Kg/mm2 (Estado 5, zona rural, VDE 0210)

Tomando como base el estado 3, vemos que persiste dicha inconsistencia (TENSION 2

MAYOR QUE TENSION 3). Y además se sigue superando la tensión mecánica máxima admisible en el estado 5 que es por norma (5.6 kg/mm2) Por lo tanto, debemos tomar otro estado básico para el cálculo. Para ello, se adopta como base el estado 5.

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Cálculo de Tiro y Flecha de Conductores de energía (vano de 280 m; estado base 5):

Estado Básico: 5 (TENSIÓN MAX. ADMISIBLE 5.6 Kg/ mm2)

Flecha Máxima: 7.07 mts. a 45º Tiro Máximo: 2850 kg (Estado 3) Tensión Max. Admisible 12 Kg/mm2 (Estados 1 al 4, zona rural, VDE 0210) Podemos observar que se verifican los valores de tensión mecánica máxima, en los 5 estados, por lo tanto pasamos a realizar la tabla de tendido.

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Tabla de tendido para cable de energía:

NOTA: podemos notar otra inconsistencia en la tabla de tendidos; los valores de TENSION,

TIRO Y FLECHA, de algunas temperaturas no coinciden con los valores antes obtenidos

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Cálculo mecánico para el hilo de guardia. (Ac 50)

Datos del conductor de guardia:

Al igual que para los cables de energía, para un primer cálculo tomamos como base el

estado 2, con una tensión mecánica máxima de 28 kg/mm2

Cálculo de Tiro y Flecha de Conductores de guardia (vano de 280 m; estado base 2):

Estado Básico: 2 (TENSIÓN MAX. ADMISIBLE 28 Kg/ mm2)

Flecha Máxima: 4.89 mts. a 15º Tiro Máximo: 1572 kg (Estado 3) Tensión Max. Admisible 28 Kg/mm2 (Estados 1 al 4, zona rural, VDE 0210)

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Observamos que en el estado 3 y en el estado 5, se supera la tensión mecánica máxima

admisible por la norma VDE 0210 (28 kg/mm2 y 13.8 kg/mm2 respectivamente). Por lo tanto, debemos tomar otro estado básico para el cálculo. Para ello, se adopta como base el estado 5, fijando la tensión mecánica máxima que establece la norma

mencionada.

Cálculo de Tiro y Flecha de Conductores de guardia (vano de 280 m; estado base 5):

Estado Básico: 5 (TENSIÓN MAX. ADMISIBLE 13.8 Kg/ mm2)

Flecha Máxima: 6.92 mts. a 15º Tiro Máximo: 1110 kg (Estado 3) Tensión Max. Admisible 28 Kg/mm2 (Estados 1 al 4, zona rural, VDE 0210)

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NOTA: todas las flechas obtenidas para el hilo de guardia son inferiores al 90% de las del

conductor de energía para el mismo estado considerado, por lo que nos encontramos en buenas condiciones de cálculo.

Tabla de tendido del hilo de guardia (vano de 280 m):

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Poste de Suspensión. Diseño Geométrico Distancias mínimas del conductor a masas:

mU

d n

t 88,0150

132

1501

nU : Tensión en KV.

Longitud de la cadena de aisladores:

98,815

132

15º nUaisladoresN

El aislador empleado es de vidrio templado modelo “E-125W-146” de 155 mm de

diámetro (D) y 146mm de altura (P).

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La longitud de la cadena de aisladores completa será:

mlml pc 614,1)146,09( pl : Longitud del péndulo=0,30m.

Estos cálculos corresponden a las estructuras de suspensión, para las de retención debemos agregar un aislador más a la cadena (según recomendaciones de la VDE 0210).

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Distancia entre conductores en el centro del vano:

150max

n

cc

Ulfkd

Fmax: flecha máxima (para el vano de 280 mts.) = 6,28 m.

k: coeficiente que depende de la disposición de los cables y su ángulo de inclinación con el viento (o el ángulo entre los cables en el poste). ADOPTAMOS k=

0,75.

mdc 98.2150

132614,128,675,0

Distancia entre Ménsulas:

26,1 cpm lld

mmmmdm 174,326,1614,130,0

De la comparación entre dm y dc adoptamos como la separación entre ménsulas el mayor valor de ambos, en este caso se toma 3,174m; garantizando así el cumplimiento de la

separación de los cables en el medio del vano.

Definición de la Altura del poste: Altura de la ménsula superior:

pclmi llfhh max

lh : Altura libre, adoptamos para zona rural 7m.

mmmmmhmi 19,1530,0614,128,67

Altura de la ménsula superior:

mmmdhh mmims 36,18174,319,15

Altura de la ménsula intermedia:

mmmhh

h msmimm 775,16

2

36,1819,15

2

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Calculo de la Altura de los Conductores:

Conductor superior:

mmmmllhh pcmscs 446,1630,0614,136,18

Conductor intermedio:

mmmmllhh pcmmcm 861,1430,0614,1775,16

Conductor inferior:

mmmmllhh pcmici 276,1330,0614,119,15

Determinación del ángulo (θ) de declinación de una cadena de aisladores de suspensión por acción del viento:

2

2

a

c

va

vc

GG

FF

arctg

Donde:

Fvc: fuerza del viento sobre el conductor en ambos semivanos adyacentes de la

estructura. Fva: fuerza del viento sobre la cadena de aisladores, incluidos elementos móviles

de morsetería. Gc: peso del conductor gravante sobre la cadena de aisladores.

Ga: peso de la cadena de aisladores, incluidos elementos móviles de morsetería.

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Fuerza del viento sobre el conductor:

aDa

VkCF cvc

6,0

80

16

2

Donde:

V: velocidad del viento = 140 km/h = 38,8m/s. Dc: diámetro del conductor = 24,5 mm.

a: vano = 280 m.

K: factor que contempla la desigualdad del viento a o largo del vano = 0,75 (según VDE 0210 para 140 km/h).

C: coeficiente aerodinámico = 1 (según VDE 0210 para conductores mayores a 15,8 mm de diámetro).

KgFvc 54,4302800245,06,0280

80

16

88,3875,01

2

Fuerza del viento sobre la cadena de aisladores:

kgkgaisladoresaislador

kgFva 1440,1940,1

Peso del cable:

kgmm

kgGc 56,343280227,1

Peso de la cadena de aisladores:

El peso de cada aislador componente de la cadena incluida toda la morsetería de la

cadena se estima en 3.8 Kg.

kgaisladoresaislador

kgGa 2,3498,3

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Por lo tanto, la inclinación resultante será:

º58.50

2

2,3256,343

2

1454,430

arctg

Cálculo de la longitud de la ménsula:

02,02

1 mp

tcm

ddsenll

Donde: dt1: distancia mínima a masa = 150/Un. dmp: diámetro medio del poste.

acpmp dcdd

Siendo:

dcp: diámetro en la cima del poste. c: conicidad del poste = 1,5 cm/m. da: distancia desde la cima hasta posición de la ménsula inferior.

De tabla se puede obtener que para este tipo de postes el diámetro en la cima es de 30.5 cm.

Como la altura del poste (hp) aún no se sabe con certeza se supone un poste de 20 m

libre (se debe tomar como mínimo 1 m por encima de la ménsula superior), con lo cual:

mmmhmihpda 81,419,1520

mmm

cmmdmp 377,081,45,1305,0

Se adopta: cmdmp 38

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Ubicación del cable de protección (hilo de guardia).

La altura del cable de protección de determina según la siguiente fórmula:

csmcpmcsmcpmcscp hllhllhh )(34)(32

3

1 2

Donde:

hcp: es la altura del cable de protección. hcs: es la altura del cable superior.

lmcp: es la longitud de la ménsula del cable de protección si la hubiere.

mhcp 123,20446,16)4,2(34446,16)4,2(3446,1623

1 2

Verificación de la protección para el cable medio:

cmmcpmcmmcpmcmcp hllhllhh )(34)(32

3

1 2

mhcp 503,18861,14)4,2(34861,14)4,2(3861,1423

1 2

Es decir que colocando el cable de protección a 20,123 m quedan protegidos ambos

conductores (superior y medio).

La altura total del poste será:

mHcp

HeHpH 24,229,0

1,0123,20

9,0

1,0

Siendo “He” la profundidad de empotramiento (10%).

Se adopta: mH 5,22