Estudio de Conductores usados en Lneas de Transmisin y

Distribucin

Conductores Utilizados en Lneas de Transmisin.

Existen varios materiales que son utilizados en las lneas de transmisin, esto de acuerdo a las necesidades de la lnea. Por ejemplo el cobre duro es utilizado en las lneas areas donde se requiere mas propiedades mecnicas de tensin ya que si se pone cobre suave la lnea tendera a pandearse debido a la gravedad y a su propio peso. Y en lneas subterrneas se utiliza el cobre suave, debido a que si utilizamos el cobre duro le quitara la flexibilidad, que estas requieren para su instalacin y manejo.

En la Norma DGE-019-CA-2/1983 publicado por MEM se indica que para redes de distribucin primaria y secundaria, los materiales conductores ms usados en la conduccin de corriente elctrica son el Cobre, el Aluminio y la Aleacin de Aluminio, pero en Lneas de Transmisin no existe ninguna norma que regule el tipo de conductor a usar.

Generalmente en Lneas de transmisin se utiliza conductores:

Aluminio Desnudo:Tipo AAC All Aluminum Conductor (Todos los conductores de aluminio)Aleacin de aluminio:Tipo AAAC All Aluminum Alloy Conductor (todos los conductores de aleacin de aluminio)Aluminio Reforzado con AceroTipo ACSR Aluminum Conductor Alloy Reinforced. (conductores de aluminio con alma de acero)

Todos los conductores estn formados por hilos trenzados helicoidalmente alrededor de un hilo central, por el cual se puede lograr dimetros de hasta aprox. 42 mm; esto es posible lograr trenzando hilos en varias capas.

Conductores Utilizados en Lneas de Transmisin.

Cables AAC

Compuestos de hilos de aluminio puro 1350-H19, usados especialmente en tramos o vanos cortos, debido a que tiene una baja resistencia a la traccin mecnica, y debido a ello se necesita mas estructuras.

Cables AAACCompuestos de hilos de aleacin aluminio 6201-T81, usados especialmente en tramos o vanos largos, donde se necesitan una elevada relacin carga de rotura-peso para la optimizacin de las flechas en vanos largos..

Cables ACSREl ACSR es un conductor, cableado concentricamente, compuesto por una o ms capas de alambre de aleacin de aluminio 1350H19 cableado con un ncleo de acero de alta resistencia. El ncleo puede estar conformado por un alambre de acero simple o por varios, cableados, dependiendo del tamao. Las proporciones de aleacin de aluminio y acero pueden ser ajustadas para obtener la relacin conductividad / fortaleza que mejor se ajuste al uso final del cable.Es posible agregar proteccin adicional anti-corrosin aplicando grasa al ncleo o al cable completo.

Composicin de metales de cada tipo de conductor

Tipo de Conductor Composicin de metales

AAC Compuesto totalmente por hilos de aluminio 1350-H19

AAAC Compuesto totalmente por hilos de aleacin de aluminio 6201-T81

ACSR Compuesto por hilos de aluminio 1350-H19 reforzados con hilos de acero recubiertos con zinc

ACSR/AW Compuesto por hilos de aluminio 1350-H19 reforzados con hilos de acero recubiertos de aluminio

ACARCompuesto por hilos de aluminio 1350-H19 reforzados con hilos de acero recubiertos con aleacin de aluminio 6201-T81

Caractersticas de los metales del se componen los conductores

Descripcin Aluminio 1350-H19Aleacin 6201-T81

Acero con recubierto de zinc/aluminio

Resistencia a la corrosin Alto Medio Bajo

Resistencia mecnica Bajo Medio Alto

Conductividad (%IACS) 61.2 (Alto) 52.5 (Medio) 9/20.00 (Bajo)

Peso Bajo Medio Alto

De los cuadros anteriores y considerando la experiencia, de las lneas existentes en el Per, se puede establecer los siguientes lineamientos:

En zona de Costa, donde hay mucha humedad y mucha contaminacin marina y una geografa no muy accidentada, se puede utilizar los conductores del tipo AAAC o ACSR.

En zona de la Sierra donde las temperaturas son bajas, con poca contaminacin y un geografa muy accidentada, se puede utilizar los conductores ACSR, ACAR o AAAC.

En zona Selva donde hay mucha humedad y poca contaminacin se puede usar los conductores tipo AAAC, ACAR o ACSR.

Conductores Utilizados en Lneas de Transmisin.

Determinacin de la Seccin Mnima del Conductor

Para determinar la seccin mnima del conductor a utilizar, se debe tener en cuenta varios criterios:

a. La cada de tensin. b. Corriente de cortocircuito. c. Capacidad de corriente mxima. d. Perdidas por efecto corona. e. Valor de la impedancia caracterstica.

a. La cada de tensin. La circulacin de intensidad de corriente a travs de los

conductores, ocasiona una perdida de potencia y una cada de tensin o diferencia entre las tensiones en el extremo transmisor (centro de generacin) y el extremo receptor (carga).

= 1 2 1 2 tensin en el extremo receptor (V)

Normalmente la cada de tensin se expresa en tanto por ciento, respecto a la tensin origen.

Sabemos que la intensidad de corriente elctrica que circula por la lnea:

a. La cada de tensin.

= 232 Donde: i intensidad de corriente elctrica total que circula por la lnea en A. P2 Potencia de transmisin (W) U2 tensin en el extremo receptor (V) Cos factor de potencia.

Cada de tensin considerando nicamente la resistencia:

U = 3 r i cos Donde:

L longitud del conductor.

r resistencia del conductor

S seccin del conductor

coeficiente de resistividad del conductor a 20C (.mm/km), de acuerdo al material.

=

Donde:

i intensidad de corriente elctrica total que circula por la lnea en A.

r resistencia del conductor

Cos factor de potencia.

Valores de resistividad para cada tipo de conductor:

Tipo Conductor Resistividad () a 20 C (.mm/km)

AAC 28.71

AAAC 33.46

ACSR 32.31

ACAR 30.21

Ecuacin seccin conductor por cada de tensin

U = 3 r i cos =

U = 3

232cos = 232

= 100 (%) 2

Ecuaciones referenciales

Ecuacin definitiva

La temperatura que puede alcanzar el conductor, como consecuencia de un cortocircuito de corta duracin, no debe sobrepasar la temperatura mxima admisible de corta duracin (para menos de 5 seg.), esta temperatura mxima depende del material del conductor.

La corriente mxima de cortocircuito en el conductor depende de: DEL MATERIAL DE LA SECCION DEL CONDUCTOR LA TEMPERATURA MAXIMA EL TIEMPO DE DURACION DE LA FALLA.

b. Corriente de cortocircuito

= log(2 + 1 + )Donde:Icc mxima capacidad de corriente de cortocircuitoS seccin mnima del conductork constante: Cu=341, Al=224T1 temp. Operacin C del cond.T2 temp. Mxima permisible en estado de falla CT tiempo de duracin de la falla (puede ser 1seg.) Temperatura de resistencia cero, valor 240C

c. Capacidad de corriente mxima La capacidad de corriente mxima, es un valor que todo conductor tiene como valor

mximo que puede soportar en condiciones normales de operacin y en rgimen permanente.

Sabemos que para simple terna y un solo conductor por fase: =

Donde:

i intensidad de corriente elctrica total que circula por la lnea en A.

P Potencia de transmisin (kW)

U tensin de transmisin (kV)

Cos factor de potencia. =

=

Ecuacin cuando se trata de disear lneas de doble y con mas conductores por fase: Donde:

n numero de conductores por fase

T numero de circuitos o de ternas

En los casos que los fabricantes de conductores no proporcionen los valores de la capacidad de corriente mxima que soporta cada conductor , debemos utilizar el concepto de densidad de corriente .

Densidad de corriente mxima de los conductores en rgimen permanente

Seccin Nominal (mm)

Densidad de Corriente Mxima (A/mm)

Cobre Aluminio Aleacin de Aluminio15 7.60 6.00 5.6025 6.35 5.00 4.6535 5.75 4.55 4.2550 5.10 4.00 3.7070 4.50 3.55 3.3095 4.05 3.20 3.00

125 3.70 2.90 2.70160 3.40 2.70 2.50200 3.20 2.50 2.30250 2.90 2.30 2.15

Tipo Material Resistividad () a 20C (.mm/km)

Cobre 0.017241

Aluminio duro 0.028264

Aleacin de aluminio 0.0325

Acero galvanizado 0.192

Acero recubierto de aluminio 0.084

Densidad de corriente mxima de los conductores en rgimen permanente

= . 1.724 Finalmente la intensidad de corriente mxima que

soportara el conductor ser:

Donde:

densidad de corriente total del conductor (A/mm)

cond densidad de corriente de un conductor del conductor

coeficiente de resistividad del cond. A 20C en cm

Tipo Conductor Resistividad () a 20 C (.cm)

AAC 2.871

AAAC 3.346

ACSR 3.231

ACAR 3.021

Para otros tipo de conductores no indicados en prrafos anteriores, la densidad mxima admisible, se obtendr de la siguiente relacin:

= Donde: densidad de corriente total del conductor (A/mm)

icond intensidad de corriente mxima del conductor

S seccin del conductor (mm)

Fenmeno elctrico que se produce en los conductores de las lneas elctricas de alta tensin., debido a la ionizacin del aire circundante al conductor.

Cuando los conductores alcanzan un potencial que supere la rigidez dielctrica del aire, se empiezan a producir perdidas de energa debido a la fuga de pequeas intensidades de corriente a travs del aire.

La tensin para la cual comienza la fuga de intensidades de corriente a travs del aire se llama tensin critica disruptiva y aquella para la cual comienzan los efluvios se llama tensin critica visual. Ele efecto corona

d. Prdidas por efecto Corona

La tensin critica disruptiva se calcula con:

= 3( )

Donde:

Vc tensin critica disruptiva (kV)

Ep campo superficial en condiciones normales (kV/cm), su valor se determina con:

= 2 rd rigidez dielctrica del aire = 29.8 kV/cm a 25 C de temp. y a la presin baromtrica a 76cm de

columna de mercurio.

mC coeficiente de rugosidad del conductor. 1 para hilos de superficie lisa, de 0.93 a 0.98 para hilos oxidados y rugosos, de 0.83 a 0.87 para conductores cableados. (para LT se utiliza 0.85)

mt coeficiente meteorolgicos. Sus valores1 tiempos buenos (seco), 0.8 tiempo malo (lluviosos)

factor de correccin de la densidad del aire, se determina con la siguiente formula:

d. Prdidas por efecto Corona

= 273 + 2576 273 + = 3.921273 +

.continua

t temperatura del aire correspondiente a la mxima altitud por donde pasa la lnea (C)

Ph presin baromtrica (cm de Hg) su valor se determina con:

d. Prdidas por efecto Corona

log = log 76 18336 = 7610 18336 a altitud por pasa la lnea (msnm) n numero de conductores por fase r radio de conductor seleccionado. DMGDistancia media geomtrica entre ejes de las fases (cm) Para simple terna:

dRS dRT dTS son las distancias entre las respectivas fases. (cm)

= 3

Estudio de Conductores usados en Lneas de Transmisin y DistribucinConductores Utilizados en Lneas de Transmisin.Conductores Utilizados en Lneas de Transmisin.Cables AACCables AAACCables ACSRComposicin de metales de cada tipo de conductorCaractersticas de los metales del se componen los conductoresConductores Utilizados en Lneas de Transmisin.Determinacin de la Seccin Mnima del Conductora.La cada de tensin.a.La cada de tensin.Nmero de diapositiva 13Ecuacin seccin conductor por cada de tensinb. Corriente de cortocircuitoc.Capacidad de corriente mximaDensidad de corriente mxima de los conductores en rgimen permanenteDensidad de corriente mxima de los conductores en rgimen permanented. Prdidas por efecto Coronad. Prdidas por efecto Coronad. Prdidas por efecto Corona