NORMA IEC 865
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CALCULO DE LAS TENSIONES POR EFECTO DE CORTOCIRCUITO CON BASE EN LA NORMA IEC 865-1 “CALCULO DE LOS EFECTOS DE CORTOCIRCUITO” Descripción General La máxima fuerza longitudinal a causa de un cortocircuito en los conductores de fase es determinada después del cálculo de los parámetros característicos de la configuración y el tipo de cortocircuito. En un vano hay una diferencia entre la fuerza longitudinal F t durante el cortocircuito y la fuerza longitudinal F f después del cortocircuito, cuando el conductor retrocede. Los cálculos se deben realizar con base en la fuerza longitudinal de tracción estática F st existente con la mínima temperatura ambiente y también con base en la fuerza longitudinal de tracción estática F st existente con la máxima temperatura de operación. Para cada fuerza longitudinal, el peor caso deberá tomarse en cuenta para los propósitos de diseño. Nota: Las siguientes ecuaciones aplican para vanos con longitudes de aproximadamente 60 m y relación de flecha-vano de cerca al 8%. Para vanos mayores, el movimiento de los conductores puede resultar en tensiones menores a las calculadas. Estos cálculos aplican para cables dispuestos horizontalmente, un cable al lado del otro. Dimensiones características y parámetros La carga electromagnética característica F´ por unidad de longitud en conductores de fase flexibles en sistemas trifásicos viene dado por: Donde: ´´ 3 k I Corriente de cortocircuito trifásica simétrica inicial (r.m.s) Corriente de cortocircuito línea a línea simétrica inicial (r.m.s) a Distancia de línea central entre puntos medios de los conductores de fase (m) c l Longitud real de los conductores de fase en el vano (m) Longitud del vano (m) 1
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CALCULO DE LAS TENSIONES POR EFECTO DE CORTOCIRCUITO CON BASE EN LA NORMA IEC 865-1 “CALCULO DE LOS EFECTOS DE CORTOCIRCUITO”
Descripción General
La máxima fuerza longitudinal a causa de un cortocircuito en los conductores de fase es determinada después del cálculo de los parámetros característicos de la configuración y el tipo de cortocircuito. En un vano hay una diferencia entre la fuerza longitudinal F t durante el cortocircuito y la fuerza longitudinal Ff después del cortocircuito, cuando el conductor retrocede.
Los cálculos se deben realizar con base en la fuerza longitudinal de tracción estática Fst existente con la mínima temperatura ambiente y también con base en la fuerza longitudinal de tracción estática Fst existente con la máxima temperatura de operación. Para cada fuerza longitudinal, el peor caso deberá tomarse en cuenta para los propósitos de diseño.
Nota:Las siguientes ecuaciones aplican para vanos con longitudes de aproximadamente 60 m y relación de flecha-vano de cerca al 8%. Para vanos mayores, el movimiento de los conductores puede resultar en tensiones menores a las calculadas.Estos cálculos aplican para cables dispuestos horizontalmente, un cable al lado del otro.
Dimensiones características y parámetros
La carga electromagnética característica F´ por unidad de longitud en conductores de fase flexibles en sistemas trifásicos viene dado por:
Donde:´´3kI Corriente de cortocircuito trifásica simétrica inicial (r.m.s)
Corriente de cortocircuito línea a línea simétrica inicial (r.m.s)a Distancia de línea central entre puntos medios de los conductores de fase (m)
cl Longitud real de los conductores de fase en el vano (m) Longitud del vano (m)
Para conductores flojos que ejercen fuerzas de flexión en los aisladores de soporte . Para
vanos con conductores tensados , donde es la longitud de la cadena de aisladores.
Nota:
En el caso de sistemas monofásicos de dos hilos reemplazar por .
La relación de la fuerza electromagnética bajo condiciones de cortocircuito y la fuerza gravitacional en un conductor viene dada por:
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Donde:
Fuerza electromagnética bajo condiciones de cortocircuito Número de conductores
Masa por unidad de los subconductores (kg/m)
Aceleración de la gravedad (9,81 m/s2)
De esta relación se obtiene la dirección de las la fuerza resultante ejercida en el conductor:
La flecha estática bc equivalente del conductor en la mitad del vano está dada por:
El período T de las oscilaciones del conductor esta dado por:
Este periodo T aplica para pequeños ángulos de apertura sin flujo de corriente en el conductor.
El periodo resultante de la oscilación del conductor durante el flujo de corriente de cortocircuito esta dado por:
Donde debe estar dado en grados.
La rigidez de norma está dada por:
Donde:
S Constante de elasticidad resultante de ambos soportes de un vano (N/m) Distancia entre soportes (m)
Modulo de Young actual –Módulo de elasticidad- (Pa)
Área transversal de un conductor (m2)
Si el valor exacto de S no se conoce, un valor de S=105 N/m debe ser usado para conductores flojos los cuales ejercen fuerzas de flexión en los aisladores. Para vanos con conductores tensados, las especificaciones para S están bajo consideración.
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Donde
es el menor valor de cuando el modulo de Young se vuelve constante. El modulo de Young final E para conductores trenzados debe ser usado.
El factor de trabajo del conductor de fase esta dado por:
Durante, o al final del flujo de corrientes de cortocircuito, el vano oscilará fuera de su posición en estado estable con el ángulo δk dado por:
Cuando la medida de la duración del primer flujo de corriente de cortocircuito es conocido, el
máximo ángulo de oscilación puede ser determinado por la figura 6 de la norma de referencia,
o calculada como se muestra a continuación. De lo contrario, o si es mayor que 0,4T, entonces
el valor de 0,4T debe usarse para .
Durante, o después del flujo de cortocircuito el vano oscilará a un máximo ángulo de apertura δm,
el cual es obtenido como sigue:
Y
Nota:
El ángulo de oscilación calculado es el máximo valor el cual puede ocurrir para el “peor caso” el cual es un
cortocircuito con duración menor o igual a la duración declarada de cortocircuito .
Fuerza longitudinal durante un cortocircuito causada por la oscilación (fuerza longitudinal de tracción de corto circuito)
El parámetro de carga es obtenido así:
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El factor es una función de y y es determinado por la figura 7 de la norma de referencia. Se puede calcular como la solución real de la ecuación:
Con
La fuerza de tracción está dada por:
Fuerza longitudinal después de cortocircuito causada por la caída (fuerza de caída)
En la terminación del cortocircuito el vano oscila o cae. El valor máximo para un vano en
terminación de una caída solo es relevante para sí . En este caso la fuerza de caída está dada por:
Nota:En vanos cortos la rigidez de flexión del vano reduce la caída del vano. Lo que significa que la caída del vano calculada a es demasiado grande si la longitud del vano es menor a aproximadamente 100 veces el diámetro del conductor sencillo.
Desplazamiento horizontal del vano y separación mínima de seguridad en el aire
La expansión elástica está dada por:
La expansión térmica está dada por:
Para usar:
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0,27*10-18m4/(A2s) para aluminio, aleaciones de aluminio y ACSR con relación de áreas transversales de Al/St>6;0,17*10-18m4/(A2s) para ACSR con relación de áreas transversales de Al/St 6;0,088*10-18m4/(A2s) para cobre.
El factor CD permite incrementos de la flecha causados por la elongación térmica y elástica del conductor, está dado por:
El factor CF acepta posibles incrementos de la flecha dinámica del conductor causada por un cambio en la forma de la curva del conductor y está dada por:
El máximo desplazamiento horizontal dentro de un vano, debido a un corto circuito esta dado
por la siguiente expresión para vanos con conductores flojos conectados a aisladores de soporte y equipos:
El máximo desplazamiento horizontal dentro de un vano, debido a un corto circuito esta dado
por la siguiente expresión para vanos con conductores rígidos conectados a pórticos con cadena de aisladores de retención:
Debido al cortocircuito, los conductores en una configuración plana son desplazados en el punto medio del vano en el peor de los casos en un círculo de radio alrededor de la línea recta de conexión de los dos puntos de conexión adyacentes. La distancia entre los puntos medios de los dos conductores de fase durante un cortocircuito fase-fase en el peor de los casos esta dado por:
5
6
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