calculo linea con soft camelia

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Cálculo de línea utilizando programa CAMELIA

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  • UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

    FACULTAD REGIONAL ROSARIO

    TRANSMISION Y DISTRIBUCION DE LA ENERGA

    ELCTRICA

    PROBLEMA ABIERTO

    Tema: Clculo Mecnico de conductores. Utilizando

    software CAMELIA

    Profesores: Ing. Cortelloni.

    Ing. Nocino.

    Alumnos: Farias, Esteban.

    Principi, Marcos.

    Ao 2011

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 1 -

    Memoria descriptiva.

    El siguiente trabajo corresponde al clculo de una lnea de 132 kV del tipo rural. Dicha

    lnea une dos estaciones transformadoras. Partiendo desde la ET A y terminado en la nueva ET B. La lnea existente y la proyectada son propiedad de la Empresa provincial de la energa (EPE). La lnea deber atravesar zona rural, en forma recta, sorteando en un punto de su transcurso la Ruta Nacional xx. La longitud de la traza ser de 21 km. La lnea ser construida con postacin de hormign 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 tendr seguridad aumentada, a fin de servir de retencin al cruce de la misma.

    Planteamos 3 tramos con vanos de 280 mts. Luego se produce un quiebre en la lnea de 30 para acceder a la ET B, este ltimo tramo cuenta con 15 vanos tambin de 280 mts. Se utilizar cadena de aisladores de vidrio templado, tanto para suspensiones como para

    retenciones.

    Estructuras Terminales: 2 Estructuras de suspensin: 71 Retenciones ngulo 0: 2 Retencin angular (30): 1

    LAT ENTRE

    RETENSIONES LONG.

    VANO [m] CANT. VANOS

    LONG. TRAMO [m]

    CANT. POSTES SUSP.

    TRAMO 1 ET A a RA0 280 20 5600 19

    TRAMO 2 RA0 - RA0 280 20 5600 19

    TRAMO 3 RA0 - RA30 280 20 5600 19

    TRAMO 4 RA30 - ET B 280 15 4200 14

    TOTALES 75 21000 71

    Calculo de vano crtico 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

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 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

    mkg

    28.305.322.1 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 ms desfavorable es el de mayor sobrecarga

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

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 3 -

    Calculo mecnico para conductor de energa. (Al-Ac 300/50)

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

    Datos del conductor de energa:

    Para un primer clculo tomamos como base el estado 2, con una tensin mecnica mxima de 12 kg/mm2

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 4 -

    Clculo de Tiro y Flecha de Conductores de energa (vano de 280 m; estado base 2):

    Estado Bsico: 2 (TENSIN MAX. ADMISIBLE 12 Kg/ mm2) Flecha Mxima: 4.61 mts. a 15 Tiro Mximo: 4242 kg (Estado 2) Tensin 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 tensin mecnica mxima admisible por la norma VDE 0210 (5.6 kg/mm2). Tambin podemos

    observar una inconsistencia. Dado que el mximo esfuerzo ocurre en 2 y no debera ser as, ya que despus de calcular el vano crtico quedo demostrado que el mximo esfuerzo

    debera darse en 3. Por lo tanto, debemos tomar otro estado bsico para el clculo. Para ello, se adopta como base el estado 3, fijando la tensin mecnica mxima que establece la norma

    mencionada.

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 5 -

    Clculo de Tiro y Flecha de Conductores de energa (vano de 280 m; estado base 3):

    Estado Bsico: 3 (TENSIN MAX. ADMISIBLE 12 Kg/ mm2) Flecha Mxima: 4.55 mts. a 15 Tiro Mximo: 4329 kg (Estado 2) Tensin 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 adems se sigue superando la tensin mecnica mxima admisible en el estado 5 que es por norma (5.6 kg/mm2) Por lo tanto, debemos tomar otro estado bsico para el clculo. Para ello, se adopta como base el estado 5.

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 6 -

    Clculo de Tiro y Flecha de Conductores de energa (vano de 280 m; estado base 5):

    Estado Bsico: 5 (TENSIN MAX. ADMISIBLE 5.6 Kg/ mm2) Flecha Mxima: 7.07 mts. a 45 Tiro Mximo: 2850 kg (Estado 3) Tensin Max. Admisible 12 Kg/mm2 (Estados 1 al 4, zona rural, VDE 0210) Podemos observar que se verifican los valores de tensin mecnica mxima, en los 5 estados, por lo tanto pasamos a realizar la tabla de tendido.

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 7 -

    Tabla de tendido para cable de energa:

    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

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 8 -

    Clculo mecnico para el hilo de guardia. (Ac 50)

    Datos del conductor de guardia:

    Al igual que para los cables de energa, para un primer clculo tomamos como base el

    estado 2, con una tensin mecnica mxima de 28 kg/mm2

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

    Estado Bsico: 2 (TENSIN MAX. ADMISIBLE 28 Kg/ mm2) Flecha Mxima: 4.89 mts. a 15 Tiro Mximo: 1572 kg (Estado 3) Tensin Max. Admisible 28 Kg/mm2 (Estados 1 al 4, zona rural, VDE 0210)

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 9 -

    Observamos que en el estado 3 y en el estado 5, se supera la tensin mecnica mxima

    admisible por la norma VDE 0210 (28 kg/mm2 y 13.8 kg/mm2 respectivamente). Por lo tanto, debemos tomar otro estado bsico para el clculo. Para ello, se adopta como base el estado 5, fijando la tensin mecnica mxima que establece la norma

    mencionada.

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

    Estado Bsico: 5 (TENSIN MAX. ADMISIBLE 13.8 Kg/ mm2) Flecha Mxima: 6.92 mts. a 15 Tiro Mximo: 1110 kg (Estado 3) Tensin Max. Admisible 28 Kg/mm2 (Estados 1 al 4, zona rural, VDE 0210)

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 10 -

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

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

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

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 11 -

    Poste de Suspensin. Diseo Geomtrico Distancias mnimas del conductor a masas:

    mU

    d nt 88,0150

    132

    1501

    nU : Tensin en KV.

    Longitud de la cadena de aisladores:

    98,815

    132

    15 n

    UaisladoresN

    El aislador empleado es de vidrio templado modelo E-125W-146 de 155 mm de dimetro (D) y 146mm de altura (P).

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 12 -

    La longitud de la cadena de aisladores completa ser:

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

    Estos clculos corresponden a las estructuras de suspensin, para las de retencin debemos agregar un aislador ms a la cadena (segn recomendaciones de la VDE 0210).

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 13 -

    Distancia entre conductores en el centro del vano:

    150max

    n

    cc

    Ulfkd

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

    k: coeficiente que depende de la disposicin de los cables y su ngulo de inclinacin con el viento (o el ngulo entre los cables en el poste). ADOPTAMOS k=

    0,75.

    mdc 98.2150

    132614,128,675,0

    Distancia entre Mnsulas:

    26,1 cpm lld

    mmmmdm 174,326,1614,130,0

    De la comparacin entre dm y dc adoptamos como la separacin entre mnsulas el mayor valor de ambos, en este caso se toma 3,174m; garantizando as el cumplimiento de la

    separacin de los cables en el medio del vano.

    Definicin de la Altura del poste: Altura de la mnsula superior:

    pclmi llfhh max

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

    mmmmmhmi 19,1530,0614,128,67

    Altura de la mnsula superior:

    mmmdhh mmims 36,18174,319,15

    Altura de la mnsula intermedia:

    mmmhh

    h msmimm 775,162

    36,1819,15

    2

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 14 -

    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

    Determinacin del ngulo () de declinacin de una cadena de aisladores de suspensin por accin 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 mviles

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

    Ga: peso de la cadena de aisladores, incluidos elementos mviles de morsetera.

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 15 -

    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: dimetro del conductor = 24,5 mm.

    a: vano = 280 m.

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

    C: coeficiente aerodinmico = 1 (segn VDE 0210 para conductores mayores a 15,8 mm de dimetro).

    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 morsetera de la

    cadena se estima en 3.8 Kg.

    kgaisladoresaislador

    kgGa 2,3498,3

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 16 -

    Por lo tanto, la inclinacin resultante ser:

    58.50

    2

    2,3256,343

    2

    1454,430

    arctg

    Clculo de la longitud de la mnsula:

    02,02

    1 mp

    tcm

    ddsenll

    Donde: dt1: distancia mnima a masa = 150/Un. dmp: dimetro medio del poste.

    acpmp dcdd

    Siendo:

    dcp: dimetro en la cima del poste. c: conicidad del poste = 1,5 cm/m. da: distancia desde la cima hasta posicin de la mnsula inferior.

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

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

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

    mmmhmihpda 81,419,1520

    mmm

    cmmdmp 377,081,45,1305,0

    Se adopta: cmdmp 38

  • Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

    - 17 -

    Ubicacin del cable de proteccin (hilo de guardia).

    La altura del cable de proteccin de determina segn la siguiente frmula:

    csmcpmcsmcpmcscp hllhllhh )(34)(32

    3

    1 2

    Donde:

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

    lmcp: es la longitud de la mnsula del cable de proteccin si la hubiere.

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

    1 2

    Verificacin de la proteccin 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 proteccin a 20,123 m quedan protegidos ambos

    conductores (superior y medio).

    La altura total del poste ser:

    mHcp

    HeHpH 24,229,0

    1,0123,20

    9,0

    1,0

    Siendo He la profundidad de empotramiento (10%).

    Se adopta: mH 5,22