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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
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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 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
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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
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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.
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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.
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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 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)
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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)
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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):
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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 de dimetro (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 retencin debemos 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:
26,1 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
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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 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.
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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 la
cadena se estima en 3.8 Kg.
kgaisladoresaislador
kgGa 2,3498,3
Transmisin y Distribucin de la energa elctrica Calculo Mecnico
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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 30.5 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
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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 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