SISTEMAS DE TRANSMISIN DE ENERGA

PARTE III

CALCULO TRMICO

TENSIONES MECNICAS DEL CONDUCTOR

TEMPERATURA DEL CONDUCTOR AEREO

CAPACIDAD DE CARGA

CONDICIONES AMBIENTALES

VIENTO

TEMPERATURA AMBIENTE

EL MTODO UTILIZADO PARA LA DETERMINACIN DE LA TEMPERATURA DEL

CONDUCTOR CORRESPONDE AL MODELO DE WESTINGHOUSE

TEMPERATURA DEL CONDUCTOREs de inters conocer cual seria la corriente mxima capaz de transmitir un conductor, en determinadas condiciones

ambientales sin que se afecten sus propiedades fsicas y mecnicas. Para tal efecto, se debern analizar las fuentes de energa que influyen sobre dicho conductor. Estas fuentes se pueden clasificar en dos tipos:

Potencia absorbida por el conductor, proveniente de:

- Efecto Joule

- Energa Solar

Potencia disipada por el conductor, la cual se efecta por dos fenmenos:

- Potencia disipada por radiacin

- Potencia disipada por conveccin

La seleccin adecuada del conductor a instalar en una lnea de transmisin que llevar una determinada corriente, se realizar desde un punto de vista esttico o estacionario; en este caso, se asume que la potencia absorbida por el conductor es igual a la potencia disipada. En esta condicin de balance trmico, el conductor ha alcanzado la mayor temperatura para la carga elctrica a transportar.

ECUACIN DE BALANCE TRMICO

WESTINGHOUSE

Esta ecuacin permite determinar la temperatura del conductor dependiendo de

las condiciones ambientales, caractersticas del conductor y la potencia que se

este transmitiendo. Existen varios modelos para establecer esta ecuacin de

balance trmico. Nos enfocaremos en mtodo de Whestinghouse

Modelo Westinghouse

El modelo Westinghouse considera que la potencia absorbida por el conductor proviene solamente por

efecto Joule, y la potencia disipada es producto de la conveccin y de la radiacin de calor. La ecuacin del

balance energtico viene expresada por:

Donde :

I : Corriente en el conductor (Amperios)

RAC : Resistencia efectiva del conductor a la temperatura de operacin (Ohm/pie)

Se deber tener especial cuidado en las unidades por este mtodo

AWWRI RCAC )(2

AC

RC

R

AWWI

)(

A: rea perifrica del conductor por unidad de longitud [pulgadas/ pie]

A = 12 Pi D

D: Dimetro del conductor [Pulgadas]

C =K - 27323103,0 VxP

V en m/s

P en atm

ALGUNAS CONVERSIONES IMPORTANTES

ECUACIN FINAL DEL CALCULO TRMICO

Ecuacin Final

)(1

1000

273

1000

2738.36

0128.0

)(

44

123.0

FcF

ac

m

TTR

ATT

EDT

TVP

I

Ejemplo:

Una lnea de transmisin de 230 kV tiene una potencia nominal de 250 MVA y una potencia en emergencia de 300MVA. Determinar la temperatura del conductor paraestas dos condiciones, si se tienen los siguientes datos:

Conductor: ALEC

D = 27,74mm = 2310-6 1/C

Rac(20C) = 0,021ohm/Km 1 pulgada = 2,54cm

1 pie = 0,3048m

Condiciones ambientales:

Temperatura ambiente = 25C

Velocidad de viento = 0

Emisividad = 0,5

Realizar de nuevo con V= 2 m/Seg

Verificacin

20/05/2015 ING. CESAR RIVAS 12

TENSIONES EN EL CONDUCTOR

h Max

h min..

TENSIONES Y FLECHAS DE LOS CONDUCTORES

Ecuacin de cambio de estado

En los proyectos de lneas de transmisin es necesario determinar las tensiones y flechas de los conductores para ciertas condiciones denominadas hiptesis, a la cual se encontrar el conductor a lo largo de su operacin. El procedimiento que utilizaremos para determinar las tensiones del conductor corresponde a la denominada Ecuacin de Cambio de Estado. Esta ecuacin es una funcin que relaciona las caractersticas del conductor bajo una hiptesis inicial, y determina las tensiones para una hiptesis final

La hiptesis inicial tiene como datos:

Tensin inicial

Temperatura inicial

Presin de Viento inicial

Para la hiptesis final se le indica en la ecuacin la temperatura y la presin de viento. Utilizando la ecuacin de cambio de estado se determina la tensin mecnica final para una hiptesis dada

ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO

Permite determinar la tensin final del conductor partiendo de una tensin inicial(conocida) de acuerdo a las diferentes hiptesis de temperatura y viento.

T2: Tensin del conductor en la condicin 2 [Kg]

A: Seccin del conductor [mm] (A = Pi r)

E: Mdulo de elasticidad [Kg/mm]

: Coeficiente de dilatacin [1/C]

t2: Temperatura para la condicin 2 [C]

t1: Temperatura para la condicin 1 [C]

V: Vano real[mts]

W1: Peso unitario del conductor[Kg/m]

T1: Tensin del conductor para la condicin 1 [Kg]

W2: Peso compuesto [Kg/m]

Condicin Inicial a considerar: A la menor temperatura (16C) la tensin no debe ser mayor al 40% de la carga de ruptura

24

)/(/

)/(24

)/(/)/(

2

2

2

12

1

2

1

2

122

2

2

AWVEAT

AT

AWVEttEATAT

ING. CESAR RIVAS

TABLAS DE TENSIONES DEL CONDUCTOREJEMPLO DE CONSTRUCCION

V I E N T O T E M P . T E N S I O N ( K g )

V = 0 1 5 8 0 0

V m a x 3 0 ? T 2 m i

V m i n 4 5 ? T ` 2

V = 0 9 0 ? T ` ` 2

EJERCICIO DE APLICACIN

Datos conductor

ACAR 400MCM

Carga de Rotura = 2.900Kg

E = 5.000Kg/mm

Q = 23 10-6 1/C

D = 17,23mm

W1 = 0,559 Kg/m

Datos ambientales

Pvmin = 12 Kg/m

Pvmax = 55Kg/m

Vano ficticio 527 m

EJEMPLO:

COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA DE TENSADO APLICANDO LA ECUACIN DE CAMBIO DE

ESTADO

CONDICIN

HIPTESIS

Temperatura

[C]

Presin del viento Tensin

[Kg]

Flecha

[m]

1 16 0

2 20 Pvmin

3 30 0

4 50 Pvmax

5 60 0

COMPLETAR EJERCICIO

CONDICIN

HIPTESIS

Tempera

tura

[C]

Presin del

viento

Tensin

[Kg]

Flecha

[m]

1 16 0 1.160 16,72

2 20 Pvmin

3 30 0 1.105 17,56

4 50 Pvmax

5 60 0