Líneas de Transmisión - Cálculo Mecánico Del Conductor y Cable de Guarda

7/25/2019 Lneas de Transmisin - Clculo Mecnico Del Conductor y Cable de Guarda

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LNEAS DE TRANSMISIN

CLCULO MECNICO DELCONDUCTOR y CABLE DE GUARDA

Ing. Carlos Huayllasco Montalva

PROPIEDADES DE LA CATENARIA

hb

ha

hc

A

B

C

to

to

to

tA tC

tB

chb

cha

chc

to to

TB > TA > TC > T0


2/20


La componente horizontal del tiro del conductor(T0) es igual para todos los puntos de la curva, ysu valor es el de la tensin en el punto ms bajode la catenaria

hb

hahc

A

B

C

to

to

to

tAtC

tB

chb

cha

chc

to to


Para un conductor con un Tiro de Rotura de 2.000 kgy un Coeficiente de Seguridad de 2

El Tiro Mximo ser = 2 000 / 2 = 1 000 kg

El Tiro Mximo ser en el punto B: TB < 1 000 kg

hb

hahc

A

B

C

to

to

to

tA tC

tB

chb

cha

chc

to to


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FLECHA Y SAETA

d

h

fS

d/2

A

B

CLCULO DE LA FLECHA

222

188

d

h

xt

xdKx

xCosxt

xdKxf

o

r

o

r

K = Coeficiente de Schmidt y Rosentalr = peso unitario resultanted = vanoto = tiro horizontal

Cos = coseno del arcotangente entre desnivel y vanoh = desnivel

2

48

11

To

xdK r


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CLCULO DEL PESO UNITARIO RESULTANTE

r = peso unitario resultante (kg/m)c = peso unitario del conductor (propio del conductor) (kg/m)Ph = peso unitario de eventual costra de hielo (kg/m)PVC = presin unitaria de viento sobre los conductores (kg/m)

22 VChcr PP

c

Ph

r

Pvc

CLCULO DEL PESO DE EVENTUAL COSTRADE HIELO

Ph = peso unitario de eventual costra de hielo (kg/m)

i = espesor de eventual costra de hielo (mm)C = dimetro del conductor

ch

xiP 20029,0


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CLCULO DE LA PRESIN DEL VIENTO

Cargas debidas al viento

Pv = Carga en NewtonK = 0,613 hasta 3 000 msnm, 0,455 para ms de 3 000 msnm

V = Velocidad del viento en m/sSf = Factor de forma

A = rea proyectada en m2

xSfxAKxVPv2


Cargas debidas al viento

CNE


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Viento, Hielo y Temperatura

CNE


Cuando se disean soportes relativamente altos delneas, se debe corregir la velocidad del viento medidaen las estaciones meteorolgicas

7/1

1010

hvvh

vh = velocidad del viento a la altura de los conductoresv10 = velocidad del viento a 10 m del suelo (dato meteorolgico)h = altura promedio de los soportes


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SOBRE CONDUCTOR O CABLE DE GUARDA

cvvc xPP

La presin que el viento ejerce sobre el conductor ocable de guarda se obtiene de:

Pvc = Presin del viento

C = dimetro del conductor

HIPTESIS DE CLCULO DE CONDUCTORES yCABLE DE GUARDA

Hiptesis I.- Esfuerzos mximosIA.-

Temperatura mnima

Presin de viento mxima

Coeficiente de Seguridad (respecto al tiromximo)

IB.-

Temperatura mnima

Costra de hielo mxima

Coeficiente de Seguridad


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Hiptesis II.- Condiciones medias Temperatura promedio

Presin de viento media

Coeficiente de Seguridad alto (Tensin deCada Da)

Hiptesis III.- Temperatura mxima

Mxima flecha Temperatura mxima

Presin de viento nula


La informacin se obtiene de la estadsticameteorolgica.

En lneas largas se analiza de preferencia la lneadividida por zonas

Ej. Lnea Lima-Chimbote, 220 kV, 450 km:

Hiptesis I: Temperatura 0C

Viento 90 km/hC.S. 2,5

Hiptesis II: Temperatura 20C

Viento 54 km/h

Hiptesis III: Temperatura 60C

Viento nulo


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ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO

Variacin Geomtrica = Variacin por Dilatacin + Variacin por Tensin

Denominamos con subndices 1 a las condiciones iniciales y con subndice2 a las condiciones finales

SxE

TTdttdLL 01021212 )(

L2, L1 = longitud final e inicial del conductor = coeficiente de dilatacin

d = vanot2, t1 = temperatura final e inicialT02, T01 = tensin final e inicial en el punto ms bajoS = seccin del conductorE = mdulo de elasticidad



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La longitud del cable desarrollada por series es:

Tomando en cuenta que:

2

0

23

24 Tx

ddL r

S

T0101

S

T0202 y


Reemplazando, reagrupando y despejando trminos se llega a:

2

22

2012

01

2

22

11202

2

022424

)(S

Ed

S

EdttE rr

Ecuacin de Cambio de Estado para Vanos Cortos y Sin Desnivel


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Vanos desnivelados de longitud promedio

Ecuacin de Cambio de Estado para Vanos de Longitud Promedio y Desnivel

2

322

2012

01

2

322

11202

2

0224

cos

24

cos)(cos

S

Ed

S

EdttE rr

HOJA DECLCULO

ALARGAMIENTO POR ASENTAMIENTO

Los conductores trabajan para tensiones mecnicas en lazona de proporcionalidad

rotura

alargamiento

50 %

20 %

0,05 0,8


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Puede suceder que los conductores y cable de guarda tengan unproceso de pretensin, que consiste en darles un tiro mayor al tiromximo al que estarn sometidos, en un 10 a 15%, por un tiempomayor o igual a 12 horas

Cuando no se efecta pretensin se puede efectuar un clculoracional de los valores iniciales del tiro To y la flecha, con base alalargamiento ()


Por dilatacin:

)1(12 tLL

tLLL 112

tL

LL

1

12

= alargamiento


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Si se conoce y se puede obtenerun t ficticio que considere elalargamiento

t

Este t se suma a la temperatura real

en el cambio de estado, cuando sehace este clculo se emplea el mdulode elasticidad inicial


Para el caso del ACSR el esfuerzo es para la seccin total (Aluminio +Acero), Se obtiene el esfuerzo del aluminio mediante:

total

AtotalA

E

Ex

Este valor debe estar dentro del lmite que fija el coeficiente deseguridad


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TENSIN DE CADA DA

Los conductores estn sometidos a fenmenosvibratorios, cuyas probabilidades se incrementan cuantomayor es la tensin mecnica

Para evitar o atenuar este fenmeno se recomiendalmites para la tensin mecnica del conductor

VibracinElica

Conductor

Viento

TENSIN DE CADA DA

Tensin de Cada Da

La tensin mxima admisible en un conductor duranteel periodo de tiempo ms largo del ao sin queexperimente vibracin elica

Se expresa como porcentaje del Tiro de Rotura

Est relacionado con la temperatura de cada da(temperatura media diaria promedio


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TCD en % del TIRO DE ROTURA

13Cable acero grapagiratoria

11Cable acero grapargida

24242218ACSR

2618AAAC

17AAC

26Cobre

Con Base yAntivibradores

ConAntivibradores

Con Base deVarillas

Lneas con ProteccinLneas sinproteccin

Tipo de Conductor

PROTECCIN CONTRA LA VIBRACIN ELICA

Varillas de Armar

Stock Bridge


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PROTECCIN CONTRA LA VIBRACIN ELICA

Las lneas conconductoresmltiples osubconductorestienen menosvibraciones debido alefecto deamortiguacin de losseparadores

VANO BSICO O IDEAL DE REGULACIN

d1 d2

d1 < d2


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VANO BSICO SI NO HAY DESNIVEL

n

n

dddd

ddddVanoBsico

..........

........

321

33

3

3

2

3

1

d1, d2, .. dn = longitud de vano que conforman cada tramo de lnea

VANO BSICO SI HAY DESNIVEL

d1, d2, .. dn = longitud de vano que conforman cada tramo de lnea

n

n

ddd

dddVanoBsico

..........

cos/........cos/cos/

21

33

2

3

1


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TABLA DE REGULACIN

VB1 = Vano Bsico

Tramo 1 Tramo 2Tramo 3

d1

d2

d3

d4 d5

d6

d7

d8d9

d10

d11

d12

VB2

VB3

Los vanos (d) no son necesariamente iguales, dependen en muchode la topologa del terreno

TABLA DE REGULACIN

Al momento de realizar el montaje se aplica el tiro horizontal (To) quecorresponde al vano bsico del tramo que se tiempla

Dado que la temperatura puede ser cualquiera, considerando estatemperatura y vanos comprendidos entre el menor y mayor posibles,se calculan las flechas y tiros

VB1 = Vano Bsico

Tramo 1 Tramo 2Tramo 3

d1

d2

d3

d4 d5

d6

d7

d8d9

d10

d11

d12

VB2

VB3


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TABLA DE REGULACIN

Flechas para vanos diferentes al Bsico y una determinadatemperatura

o

r

xT

xdf

8

2

111

o

r

xT

xdf

8

2

222

Haciendo:

2

2

2

1

2

1

dd

ff

2

1

212

ddff

TABLA DE REGULACIN

Hiptesis de Clculo

Hiptesis I (mximo esfuerzo)t1 (mn) = 10CPv1 = 30 kg/m

2

C.S. = 3

Hiptesis II (templado)t2 (prom.) = 20CPv2 = 0T.C.D. = 22%


20/20

TABLA DE REGULACIN

100 200 300 400

10C 6,35 0,54 2,15 4,84 8,60

20C 5,69 0,60 2,41 5,41 9,62

30C 5,13 0,66 2,66 5,99 10,65

Temperatura

(C) 0(kg/mm

2)

Vano (m)

Flecha en metros

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