Calculo Mecanico Problema Abierto 2011

7/29/2019 Calculo Mecanico Problema Abierto 2011

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

FACULTAD REGIONAL ROSARIO

TRANSMISION Y DISTRIBUCION DE LA ENERGAELCTRICA

PROBLEMA ABIERTO

Tema:Clculo Mecnico de conductores. Utilizandosoftware CAMELIA

Profesores: Ing. Cortelloni.Ing. Nocino.

Alumnos: Farias, Esteban.Principi, Marcos.

Ao 2011


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Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico

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Memoria descriptiva.

El siguiente trabajo corresponde al clculo de una lnea de 132 kV del tipo rural. Dichalnea une dos estaciones transformadoras. Partiendo desde la ET Ay terminado en la

nueva ET B. La lnea existente y la proyectada son propiedad de la Empresa provincialde la energa (EPE). La lnea deber atravesar zona rural, en forma recta, sorteando enun punto de su transcurso la Ruta Nacional xx. La longitud de la traza ser de 21 km. Lalnea ser construida con postacin de hormign y conductor Al-Ac 300/50 e hilo deguardia de 50 mm2.

La ET A se encuentra lindante con a la Ruta Nacional xx, por lo que la estructuraterminal 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 de30 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 pararetenciones.

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

LATENTRE

RETENSIONESLONG.

VANO [m]CANT. VANOS

LONG.TRAMO [m]

CANT. POSTESSUSP.

TRAMO 1 ET A a RA0 280 20 5600 19TRAMO 2 RA0 - RA0 280 20 5600 19TRAMO 3 RA0 - RA30 280 20 5600 19TRAMO 4 RA30 - ET B 280 15 4200 14

TOTALES 75 21000 71

Calculo de vano crtico entre los estados 2 y 3

Primero calculamos2

y3

2 =

t

c

SP = 2

5.353/22.1

mmmkg = 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

mkg

28.305.322.122

3 =

5.353

28.3t

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.


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

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

Datos del conductor de energa:

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


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Clculo de Tiro y Flecha de Conductores de energa (vano de 280 m; estado base2):

Estado Bsico: 2(TENSIN MAX. ADMISIBLE 12 Kg/ mm2)Flecha Mxima: 4.61 mts. a 15Tiro 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 tensinmecnica mxima admisible por la norma VDE 0210 (5.6 kg/mm2). Tambin podemosobservar una inconsistencia. Dado que el mximo esfuerzo ocurre en 2 y no debera seras, 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 adoptacomo base el estado 3, fijando la tensin mecnica mxima que establece la normamencionada.


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Estado Bsico: 3(TENSIN MAX. ADMISIBLE 12 Kg/ mm2)Flecha Mxima: 4.55 mts. a 15Tiro 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 2MAYOR QUE TENSION 3). Y adems se sigue superando la tensin mecnica mximaadmisible 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 adoptacomo base el estado 5.


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Estado Bsico: 5(TENSIN MAX. ADMISIBLE 5.6 Kg/ mm2)Flecha Mxima: 7.07 mts. a 45Tiro 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 5estados, por lo tanto pasamos a realizar la tabla de tendido.


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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


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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 base2):

Estado Bsico: 2(TENSIN MAX. ADMISIBLE 28 Kg/ mm2)Flecha Mxima: 4.89 mts. a 15Tiro Mximo: 1572 kg(Estado 3)Tensin 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 tensin mecnica mximaadmisible 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 adoptacomo base el estado 5, fijando la tensin mecnica mxima que establece la normamencionada.

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 15Tiro Mximo: 1110 kg(Estado 3)Tensin 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 delconductor de energa para el mismo estado considerado, por lo que nos encontramos enbuenas condiciones de clculo.

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


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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 dedimetro (D) y 146mm de altura (P).


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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 retencindebemos agregar un aislador ms a la cadena (segn recomendaciones de la VDE 0210).


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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:

26,1cpm lld

mmmmdm 174,326,1614,130,0

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


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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

Determinacin del ngulo () de declinacin de una cadena de aisladores desuspensin 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.


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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: 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 lacadena se estima en 3.8 Kg.

kgaisladores

aislador

kgGa 2,3498,3


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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 30.5cm.

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


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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 ambosconductores (superior y medio).

La altura total del poste ser:

mHcp

HeHpH 24,229,0

1,0123,20

9,0

1,0

SiendoHela profundidad de empotramiento (10%).

Se adopta: mH 5,22

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