Transcript Cátedra: Transmisión de la Energía Eléctrica

Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Rosario
Dimensionamiento Geométrico
LAT
Cátedra: Transmisión de la Energía Eléctrica
Departamento Ingeniería Electrica
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Facultad Regional Rosario
Dimensionamiento de la Cadena de Aisladores
Por la tensión máxima de aislación: La norma IRAM 2077, indica el nivel de
aislamiento de cada unidad, pudiendo tener las siguientes:
a) Suspensión:
Un/15 + 1
b) Retención:
Un/15 + 2
Según norma VDE 0111: Tenemos las siguientes consideraciones:
Por tensión de arco bajo lluvia: Para 132 kV es Ua = 2,2 x Un (kV) + 20 kV.
Por tensión Resistida bajo lluvia: Ur = 10 % mayor que Ua.
Tensión de arco en seco: Us = 30 % mayor que Ur.
Según la línea de fuga del aislador:,. Se obtiene el número de aisladores a utilizar, la
cual surge de la Norma IRAM 2077, afectándola por un coeficiente que tiene en cuenta el
efecto de la contaminación ambiental.conforme la siguiente expresión:
U máx
lf
* L  N º aisl
Umáx: Tensión máxima de servicio [kV]
lf: Longitud de fuga del aislador [cm]
L: Coefiente de reducción de la línea de
ZONA
COEFICIENTE
“L” (cm/kV)
Universidad
FORESTAL
1,2 - 2,0
Tecnológica
INDUSTRIAL Y CERCA DEL
2,2Nacional
- 2,5
MAR
2,6
3,2
Facultad gional- Rosario
MUY CERCA DEL MAR
3,2
FABRICAS DE PRODUCTOS
QUIMICOS, CENTRALES
TERMICAS
La longitud de aislador se encuentra definida por su paso (146
mm). La longitud de la cadena de aisladores se determinará
mediante el Nro. de aisladores que se utilicen multiplicado por el
paso, sumando las longitudes de los accesorios de morsetería
TENSION
NOMINAL (kV)
Nºde AISLADORES
13,2
33
66
132
220
500
750
1
3
5–6
8 – 11
14 – 16
24 – 26
30 – 35
Resumiendo todos los métodos, para
distintas tensiones podemos tener
las siguientes conformaciones:
El valor de la tensión máxima, si bien en general se toma la de servicio más un 10
% por el regule de los transformadores, hay que tener en cuenta que en el caso de las
líneas de 132 kV, en realidad la cadena está aislando de tierra 76,6 Kv por lo que mas
un 10 % sería 84 kV. Con esto se quiere decir que las líneas se encuentran
sobredimensionadas en este sentido.
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.- Altura
libre de los cables
En general, los cables deben guardar una altura mínima al nivel del suelo, del camino, de las
vías, etc., dependiendo esta de la zona y/o lugar por donde transcurre. La norma VDE establece
distancias mínimas de seguridad que se deben respetar, en función de la tensión nominal de
transmisión de la línea.
Algunas de las distancias mínimas que deben respetarse son las siguientes:
ZONA
ALTURA (m)
6,5 (U ‹ 33kV)
7,0 (U › 33kV)
Rural
Suburbana
7,5
Urbana
9,0
Cruce de Ruta
7,5
Cruce de FC
11,75
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Distancia entre Conductores en el medio del vano:
Cualquiera sea la disposición de los cables en el poste, la distancia mínima que deben
guardar entre ellos en el medio del vano, por resultar el lugar donde más acercamiento pueden
tener, se determina mediante la siguiente expresión:
dc = k  (fmáx + lc)½ + Un/150
[m]
Donde
fmáx: Flecha máxima del cable [m)
lc: Longitud de la cadena de aisladores (tomada desde la sujeción )[m]
Un: Tensión nominaI [kV]
K:
Coeficiente qué depende de la disposición de los cables y del ángulo
de inclinación de ellos con el viento ó meneo
Angulo de
inclinación
del cable
Ø (grados)
Angulo
entre los
el poste
cables en
0º a 30º
30º a 80º
80º a 90º
Ejemplos
Sección en
(Al / Ac)
(Tabla)
de cables
(mm²)
( Al Al)
(Cu)
 65,1
0,95
0,75
0,70
35/6, 50/8,
75/12
35, 50, 70,
95, 120 y
150
55,1 a 65,0
0,85
0,70
0,65
95/15,120/2
0, 150/25
 150
 400
25, 35
40,1 a 55,0
0,75
0,65
0,62
 150 / 25
 300 / 50
 400
 1000
50, 70 y 95
 40,0
0,70
0,62
0,60
De mayor
Sección
1000
 120
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Distancia mínima de partes con tensión a tierra:
La distancia mínima a tierra del cable en reposo
más comprometido, debe resultar mayor ó igual a:
dt = 0,1 + Un/150
dm = lp + lc + dt + 0,05
[m]
[m]
0,05: Contempla la distancia entre el eje del cable en la
morsa de suspensión y el extremo.
lp= longituid del péndulo
Se comparan dm con dc y se adopta el mayor
valor de ambos para la separación entre las
ménsulas, con lo que se garantiza el
cumplimiento de la separación de los cables en
el medio del vano.
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Determinación de la longitud de la ménsula (lm)
 = arc Tg Fvc + Fva/2
Gc + Ga/2
Angulo de inclinación del conj. Conductor+aislador
ante Vmax.
Fvc:Fuerza del viento sobre el cable [kg
Fva:Idem sobre la cadena de aisladores [kg
Gc:Peso del cable en los semivanos adyacentes al poste [kg]
Ga:Peso de la cadena de aisladores [kg
Distancia mínima a masa: Se considera
desde el punto extremo más comprometido de la
morsa de suspensión, hasta el poste ó la ménsula.
Su valor surge de la siguiente expresión
(denominada SAM según la Norma VDE 210/85
dt1 = Un/150
[m] Un: kV]
Longitud de la Ménsula:
Se considera desde el eje del poste hasta el eje de ubicación del
péndulo y responde a la siguiente expresión:
lm = lc × Sen  + dt1 + dmp/2 + 0.02 [m]
lc: longitud de la cadena de aisladores [m]
: Angulo de inclinación de la cadena con viento máximo.
dt1: Distancia mínima a masa con la cadena inclinada [m].
dmp: Diámetro medio del poste en [m]
Ubicación del cable de protección
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No se puede garantizar que una ubicación determinada del cable de protección asegure plenamente la
imposibilidad de descarga de un rayo sobre la traza, atendiendo la calidad de aleatoriedad que presenta la
naturaleza de formación de la descarga desde el comienzo de la ignición del aire hasta la determinación de si la
descarga resulta ascendente ó descendente.
Método de Langrehr

La función del cable de protección es captar las
posibles descargas ceráunicas para que no continúe su
viaje hacia el cable de energía.

Ocurrido esto, drenará la energía que transporta
el rayo en dos ó más caminos, donde se irán
descargando a tierra en cada uno de los postes.

El principio considerado para el estudio de la
descarga, es la adopción del último escalón de la
descarga ubicado a una altura H, eligiendo para caer el
punto conectado a tierra más cercano.

De esta forma, si el último escalón se encuentra
en el punto O, el rayo cae sobre el cable de
protección, mientras que si está en O´ cae en la tierra.

Recordar que el lugar de impacto sigue leyes
probabilìsticas.
h = altura del cable de protección
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hcp = 1/3 2  hcs + (3)½ × (lm  lmcp) + hcs² + 4 × (3)½ × (lm  lmcp) × hcs]½}
hcs: Altura del cable superior [m]
hcp: Altura del cable de protección [m]
lm: Longitud de la ménsula [m]
lmcp: Longitud de la ménsula del cable
de protección ( 0 si no existe)
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Resumen de la Definición de la altura del Poste ( ej. 132 Kv disposición triangular
1.-En función de la zona, tenemos definido el valor de h altura mínimas [m].
2.-Del cálculo mecánico de los cables, obtenemos la flecha máxima fmáx [m].
3.-Con los datos de aisladores a utilizar y elementos de morsetería, obtenemos la longitud de la
cadena de aisladores lc [m].
4.- Verificadas las distancias dt1 a masa, se determina la longitud del péndulo lp [m]. Con los
datos mencionados, tenemos la altura de la ménsula inferior:
hmi = hl + fmáx + lc + lp
[m]
5.-Con el valor de la distancia entre cables en el medio del vano (dc) y la separación entre
ménsulas del mismo lado (dm), tomando el mayor de los dos, se lo sumamos a hmi y
obtenemos la altura de la ménsula superior:
hms = hmi + dm ó dc [m]
6.-Obtenemos el valor de la altura del cable superior, a efectos de calcular la altura del
cable de protección (en caso de existir): hcs = hms  lp  lc
7.- La altura de la ménsula intermedia se obtiene como: hmm = (hms + hmi)/2 [m]
8.-De esta forma también tenemos definida la altura del cable de la fase del medio
según:
hcm = hcs  (hl + fmáx)/2 [m]
ó
hcm = hmm  lp  lo [m]
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9.-De esta forma, con las alturas del cable superior y medio, aplicamos Langhrer para
determinar la altura del cable de protección hcp [m], considerando inicialmente situado
sobre la cima del poste. Seguidamente, comenzamos ensayando una ménsula de 0,50 m y
verificamos el cumplimiento de la protección en lo cables medio y superior.
10.-Determinado el valor hcp , se considera que el empotramiento del poste en la
fundación, es del el 10 % de la longitud total Con estas consideraciones, obtenemos la
longitud total del poste :H = (hp + he) = (hcp  0,10)/0.9
[m]
Mensula soporte del
cond. protección
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Verificación por Langher. Cable de protección o Hilo de guardia
RESUMEN DE DISTANCIAS EN EL POSTE
FRANJAS DE SEGURIDAD.-
(conforme Ley Provincial 10.742 y su reglamentación).-
A = a + 2 (Lc + f máx. ) sen φ + 2 d
Donde:
A : Ancho de la franja de seguridad (m).a : Distancia horizontal entre conductores extremos (m).lc : Longitud de la cadena de aisladores (m).f máx. : Flecha máxima debido a la longitud de viento máximo.sen φ : Ángulo de declinación máximo en la cadena de aisladores y conductores.d : Distancia horizontal mínima de seguridad según la tabla siguiente
d (m)
Tensión (kV)
Zona Urbana
Zona Rural
13.2
1.50
1.70
33
2.00
2.20
66
2.50
2.70
132
3.00
3.20
220
3.50
3.70
500
5.60
5.80
En las zonas rurales se le dependiendo de la tensión de la línea, tomará
los valores siguientes agregarán dos franjas adicionales en ambos lados
de la primera, denominada “ Franja Adicional de Restricción Limitada”,
que :
Tensión (kV)
d (m)
33
3.00
66
4.00
132
5.00
Zona de seguridad Poda o Tala. En toda la franja de servidumbre, se efectuará el talado y la poda de todos aquellos árboles, arbustos,
etc., que pudieran alcanzar según su espacio una altura superior a los tres (3)metros. No se permitirán árboles que, aún encontrándose fuera de la franja de servidumbre, en su caída, ellos o
algunas de sus partes puedan pasar a menos de tres (3) metros de los conductores. A todo lo largo de la línea, se establecerá una picada de acceso a los fines del montaje y mantenimiento
de la línea, de un ancho no inferior a los cuatro (4) metros. En ningún caso se podrá podar o talar árboles sin la autorización del Ministerio de Agricultura y Ganadería
de la Provincia .
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