UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Mecánica Examen del Curso
: Líneas de Transmisión
Profesor del Curso
: Ing. MBA Fredy Saravia Poicon
Semestre
: 2013 – II
1.
Durante la supervisión de montaje de una línea de MT, de un conductor de 55 mm2 y peso unitario de 0.19 kg/m, se observó que a la temperatura de -15°C, el manguito de hielo formado sobre el conductor ejercía una sobrecarga de 0.07 kg/m siendo la tensión unitaria de 12kg/mm2. Para comparar con la tabla de regulación se desea conocer a que tensión debe efectuarse el tendido si la temperatura de la operación es de 30 °C, sin observarse sobrecargas.
= 19.110−°−
Datos adicionales: Coeficiente de dilatación ; Modulo de elasticidad E = 8100 k g/mm2, Vano ideal de regulación a = 100 m, carga de rotura 1673 kg y diámetro aparente del conductor, 9.45 mm.
2.
Para una línea de transmisión en 138 kV se tiene el siguiente tramo y su perfil topográfico. Indique los tipos de estructuras que corresponda y explique donde y como se aplican los gravivanos y eolovanos, además de calcular estos parámetros con los datos mostrados. Nota: Donde se requiera, asumir valores y sustentarlo.
3.
Defina el objetivo del cálculo mecánico de conductores y precise su relación con el cálculo mecánico de estructuras. Cuál es la hipótesis que permite definir la geometría de la estructura de una línea y grafique un arreglo correspondiente. Indique aquella otra hipostasis que define los esfuerzos mecánicos sobre las estructuras. Asimismo indique los tipos de solicitaciones mecánicas de estructuras para evaluar su ubicación; de las tres solicitaciones cuál de ellas es la más apropiada para aceptar la ubicación /distribución prelimi nar de estructuras.
4.
Defina los criterios de coordinación de aislamiento en líneas de alta tensión y elabore un diagrama unifilar mostrando la ubicación de pararrayos en un enlace de transmisión de 220 kV que une dos subestaciones.
5.
Señale las diferencias y limitaciones que se ti enen en las estructuras de Muy Alta tensión, en particular entre las estructuras autoportantes y las estructuras atirantadas. Formule una estructura simple terna, disposición triangular con cable de guarda y su correspondiente árbol de cargas.
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Solución: 1.
Datos:
= 55 , = 0.19 /, = 15 °−, ℎ− = 0.07 /, = 12 /, = 30 °, = 30 ° , = 0.19 /, = 19.110 ° , = 8100 / , = 100, = 1673 , = 9.45 Hipótesis I: -15°C, sobrecarga, ℎ = 0.07 / Hipótesis II: EDS, 30 °C, sin sobrecarga Por sobrecarga:
(I)
(II)
= ℎ = 0.26 / = 0.19/, = = 1.3684 = = 0.19 /, = 1
Esfuerzos:
= 15 ° = 0.26 / = 12 /
→ ECE
= 30 ° = 0.19 / =? ?
ECE:
= 0 Donde: = ( ) Reemplazando: = 4.5162 ∴ = 5.739 /
= = 40.2369
Por norma:
≤ 18% = 301.14 Se escoge el menor:
≤ = 5.475 / = 5.475 /
Se regresa a hipótesis iniciales, con valores obtenidos finales:
= 30° = 15 ° = 0.19 / = 0.26 / = 5.475 / =? ? Reemplazando: = 11.09 ∴ = 11.646 / = ∗ = 640.53 = 1673 640.53 = 2.612 → ECE
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= 75.42
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2. Cálculos por sobrecargas Viento
= ∗ = : = = ℎ : ℎ = 0.18√ , d(mm) =
:
Factor sobrecarga Por Hielo
Por sobreesfuerzos (ECE I, II y III)
GRAVIVANOS Y EOLOVANOS
GRAVIVANOS
EOLOVANOS
B
: 650 m
B
C
: 1000 m
C
D
: 500 m
D
+ = 675 + = 700 : + = 725 : :
Tipos de estructuras: Torres tipos atirantadas de suspensión y autosoportadas material acero ST 37, de perfiles normalizados.
3.
El objetivo del cálculo mecánico del conductor es definir la fuerza y tensiones mecánicas que intervienen, características nominales de conductores, cálculos de sobrecargas del conductor y efectos sobre su comportamiento mecánico, esto permite determinar los parámetros de operación de la línea bajo ciertas condiciones ambientales (ECE).
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En base a lo anterior se plantea criterios y metodología para el cálculo mecánico de seguridad en el diseño, curvas de fuerza máxima, solicitaciones mecánicas para distribución de estructuras, distancias de seguridad. Todo esto complementa el cálculo mecánico. La hipótesis que permite definir la geometría de la estructura es la numero III (Flecha Máxima)
− : − : − :
La Hipótesis N° I, identifica condiciones de máxima exigencia mecánica (tmax) (mínima T°C y Pv max), ya que el tiro calculado en esta hipótesis, sirve para diseño de las estructuras. Tipos de solicitaciones mecánicas: Ascendentes, descendentes e ingravidez. La solicitación Ascendente → esfuerzo mecánico que tiende arrancar la estructura de su base, doblar cadena de
aisladores. Es por ello que se presentan alternativas de solución para esta solicitación (estructuras especiales, nuevas distribución de estructuras, aplicación contrapesos) Esta solicitación es la apropiada para ubicación (distribución preliminar de las estructuras).
4.
Criterios de coordinación de aislamiento en LL.TT. en M.A.T. :
Se debe tener en cuenta criterios económicos en la selección del aislamiento. Tener en cuenta que las sobretensiones dependen de factores externos de la red, componentes de red y diseño de la red (Descargas atmosféricas, maniobras de interrupción, variables e interrupciones bruscas de cargas, conexión de circuitos al SEP). Estas sobretensiones determinan las características nominales de los descargadores y los niveles de protección factibles. Debe haber correlación de aislamiento entre los diversos equipos que componen el SEP para aislar los dispositivos de protección de aquellos que están siendo protegidos contra las sobretensiones. La selección debe tener la capacidad de soportar las distintas solicitaciones dieléctricas que deben tener materiales, equipos e instalación en función de las tensiones que pueden surgir en las redes, considerando las características de los dispositivos de protección disponible. Configuración aislamiento → Geometría completa consistente del aislamiento y todo los terminales esto incluye aisladores y conductores, los cuales influyen en su comportamiento dieléctrico. (Trifásico,
Fase tierra, F-F, etc.)
En estaciones Activas:
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Normas IEC – 65071 – 1 y 60071 – 2 Metodología IEC.
Dispositivos → Explosores, descargadores de sobretensión, resis tencias de pre – inserción, mando sincronizado.
Equipos en SEP, tensiones disruptivas ≠ así como ≠ tensión – tiempo.
Nivel de aislamiento estándar (BIL)
Selección de un aislamiento apropiado que es función de la tensión de referencia.
Diseño de diversos equipos debe ser tal que la avería o resistencia se descarga del aislamiento en la instalación SE → al ni vel seleccionado en el 1er paso. Selección de dispositivo de protección que garantizan buena protección y sean justificadas económicamente. Evitar dispositivos de protección se dañen, limitar frecuencias de fallas de ABL a costo razonable, considerando costo equipo y continuidad de servicio. Bahía de transmisión que une a 2 subestaciones en 220 kV por doble barra
5.
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