DISTRIBUCIÓN AÉREA COMPACTA CON ESPACIADOR ALUMINIO PROTEGIDO DE 12 Y 23 KV
1.
OBJETIVO
Entregar las bases técnicas para la instalación del sistema con cable cable protegido usando separadores aislantes y portantes de acero.
2.
SISTEMA DE MONTAJE
El sistema de montaje consiste de 3 fases colgadas sobre cable de acero y separadas entre sí por SEPARADORES AISLANTES .
3.
ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA
3.1
CONDUCTOR El conductor de Aluminio a utilizar es del tipo 1350 con conductividad del 62%, lo cual trae ventajas en comparación con el conductor actualmente utilizado de Aleación 6201-T81, que posee mayor resistencia mecánica pero menos conductividad 52.5%. Como principales ventajas de este conductor son su disminución de sección y una disminución de pérdidas en relación a secciones similares del conductor de aleación 6201.Texto 1 Formación Formación de los conductores compactada, con lo cual se reduce el diámetro total sobre aislación, con disminución en los costos. N° de capas El número de capas aislantes pueden ser 2 o 3 dependiendo del fabricante seleccionado. El material puede ser polietileno de alta densidad o XLPE. En todo caso la capa exterior debe poseer compuesto antitracking y compuesto anti UV. T° de operación Superior a 75° C.
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Color El color del conductor puede ser negro o gris. Marcas Debe traer marcada en la chaqueta las indicaciones señaladas en la Espec. N°85 de CHILECTRA S. A. en especial la frase “Peligro, no tocar”. El conductor debe ser operado como si fuera “desnudo”. Precaución Sobre el conductor no puede instalarse ningún elemento metálico, puesto que esto favorece la descarga desde el conductor a tierra y puede provocar un corte del conductor. Sección del Conductor Se analizaron las capacidades de carga para Tamb = 25° C, conductor Al 1350, T° conductor 75° C, y velocidad de viento de V = 0,61 m/seg. Para conductores de 90° C (XLPE) estas capacidades de carga son mayores que las aquí expuestas. Debido al amplio rango de secciones a cambiar por proyectos, tanto de Cu como Aluminio se ha determinado como suficiente la utilización de 3 secciones.
Sección Cab. Prot. mm2 70
185
300
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Capacidad
Cond. que reemplaza mm2 16 Cu 276 25 Cu 35 Cu 70 Al 497 70 Cu 120 Cu 120 Al 670 240 Al 300 Al
Capacidad
Amp
Amp 121 168 205 260 235 462 370 538 625
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Peso del Conductor Los pesos de los conductores se indican en la tabla N°2. Estos pesos deben ser considerados para efectuar los cálculos mecánicos que se requieran. Diámetros del conductor Se considera cable compactado es decir tiene un diámetro menor que el normal. TABLA N°2
Sección mm2 70 185 300 3.2.
N° Hebras 14 37 61
Diam. Ext. mm 14.8 22.0 26.8
Peso Kg/m 0.284 0.672 1.206
SEPARADORES Material Polietileno de Alta densidad o de otro material que garantize un adecuado aislamiento entre fases y cable de acero. Además de resistencia antitracking. Para evitar la degradación por el efecto de rayos solares debe poseer compuesto anti UV. El tamaño debe ser seleccionado de acuerdo al nivel de voltaje 12kV o 23 kV, se debe considerar además el diámetro del conductor máximo que acomoda. Los sistemas de amarre de los conductores al espaciador pueden ser mediante anillos de goma o de amarras plásticas preformadas. En ambos casos se debe garantizar por parte del fabricante que estas amarras no sufren deterioro acelerado debido a las condiciones climáticas existentes.
3.3
CABLE DE ACERO La instalación del sistema de red compacta con espaciadores (Space Cab) necesita de un cable de acero portante el que tendrá las características siguientes: Tipo
: Torones galvanizados Especiales
Norma
: ASTM-475 clase A
Coeficiente de Elasticidad (E)
: 11000kg/mm2
Coeficiente de dilatación lineal : 12.5*10 exp(-6) por °C y por metro.
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Diámetro Nominal
: 9.53 mm ( 3/8”)
Peso app.
: 0.409 kg/m
Tensión de ruptura
: 4950 kgf
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Una particularidad del nuevo sistema de red Compacta es que los conductores no van tensados ya que serán soportados cada 8 metros por los espaciadores polimétricos que van colgados al cable de acero, esto unido al hecho de que los conductores se encuentran bajo el cable de acero, vuelve al sistema menos vulnerable a cortes de los conductores como podría suceder por caída de árboles o de ramas sobre ellos. TENSIONES Y FLECHAS EN EL CABLE DE ACERO Para el cálculo de las tensiones y flechas del cable de acero se sumó al peso propio el peso de los tres conductores de aluminio que debe sostener. Además para el cálculo de la presión del viento sobre el cable de acero se consideró como diámetro total la suma del diámetro del cable de acero más el diámetro de cada conductor de las tres fases. Con los valores de diámetro de los conductores de aluminio y del cable de acero y los pesos respectivos se ha usado un factor de seguridad de aproximadamente 3 para la tensión máxima del cable de acero, es decir con tensión a -5°C de 1500 kgf. Se considera para el cálculo una presión de viento de 40 kgf/m2 valor que corresponde al sector central del país de acuerdo al Reglamento SEC. La tabla de tensiones y flechas para el cable de acero es : temp (°C) -5 10 20 30 40
Vano metros 45 60 45 60 45 60 45 60 45 60
Tensión cable de acero (kgf) 70mm2 185mm2 1500 1500 1290 1061 1242 994 1169 974 1156 918 1093 925 1073 853 1019 882 992 798 950 843
300mm2 1500 1151 1088 1100 1040 1070 996 1042 958 1016
70mm2 0.213 0.44 0.257 0.485 0.276 0.519 0.298 0.557 0.322 0.597
Flecha en metros 185mm2 300mm2 0.409 0.68 1.029 1.576 0.617 0.938 1.12 1.648 0.669 0.981 1.179 1.695 0.72 1.024 1.237 1.741 0.77 1.065 1.294 1.785
Un factor que ayuda a que la flecha no llegue a valores muy altos es que el cable de acero no llevará corriente por lo que no se produce el efecto de dilatación adicional debido a este concepto. La temperatura del cable será la temperatura ambiente.
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PARAMETROS ELECTRICOS DEL SISTEMA
4.1
IMPEDANCIAS DE SECUENCIA La tabla con los valores de Impedancias es la siguiente :
Sección Rca XL Z1 angZ1 R0 X0 Z0 angZ0 mm2 (ohm/km) (ohm/km) (ohm/km) (°) (ohm/km) (ohm/km) (ohm/km) (°) 70 0.5166 0.0979 0.5258 10.73 0.6646 1.6951 1.8207 68.59 185 0.1974 0.0664 0.2083 18.58 0.3454 1.6635 1.699 78.27 300 0.1256 0.0508 0.1355 22.02 0.2736 1.648 1.6705 80.57
Al encontrarse los conductores en este sistema más cercanos entre sí, la reactancia total del conductor es menor en el sistema Compacto lo que se traduce en una disminución de la potencia reactiva asociada a la línea. Se puede decir que el nuevo material utilizado y el nuevo sistema de montaje son ventajosos en cuanto a la disminución de las pérdidas y la mejora en la regulación de tensión ya que la impedancia total de la línea es menor. 4.2.
CAIDA DE TENSION EN LOS CONDUCTORES En la tabla siguiente se entregan los valores de caída de tensión en el conductor por kilómetro de red y por ampere.
Sección mm2 70 185 300
Caída Tensión (V/A km) 0.8792 0.3578 0.2341
La caida de tensión en este conductor y con este sistema es menor que el usado anteriormente puesto que la impedancia total disminuyó.
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PARAMETROS MECANICOS DEL SISTEMA
5.1.
ANGULOS MAXIMOS Para un vano de 45 metros se tiene: Sección cond.MT mm2
T cable Angulo beta acero Sólo MT MT y BT kgf Sección Conductor BT mm2 16 25 35 70 70 1500 7.8 5.1 4.4 2.9 2.8 185 1500 6.3 4.7 4 2.6 2.5 300 1500 5.3 4.4 3.8 2.5 2.4
Para un vano de 60 metros se tiene: Sección cond.MT mm2 70 185 300
5.2
T cable Angulo beta acero Sólo MT MT y BT kgf Sección Conductor BT mm2 16 25 35 70 1500 7.76 4.63 3.96 2.57 2.41 1500 6.27 4.07 3.47 2.25 2.09 1500 5.28 3.7 3.14 2.03 1.87
LONGITUD DE TRAMOS La longitud máxima aceptada para este tipo de tendido es de 60 metros.
6.•
•
PROY.
INDICACIONES BASICAS DE MONTAJE
El sistema de red compacta requiere una forma de montaje que difiere en algunos puntos de lo actualmente ejecutado en líneas aéreas. Sin embargo se debe considerar que el cable protegido utilizado en Red Compacta es similar al utilizado ya en redes con este cable instalado de forma tradicional es decir en crucetas de madera Horizontal o vertical. Después de efectuado el retiro de la red desnuda, si se requiere, se debe instalar primeramente el cable de acero de 3/8” , cuidando que las tensiones de templado sean las indicadas en tabla en este documento. En este caso se requiere la utilización de un dinamómetro que permita medir la tensión aplicada. Si esto no fuera posible se debe verificar las flechas que toma el cable de acero viendo en la tabla respectiva.
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Una vez instalado el cable de acero se deben instalar las 3 fases de cable protegido al mismo tiempo. En uno de los extremos se debe tirar el conjunto colocando una “media” adecuada. Con lo anterior se provoca un importante ahorro de tiempo en el tendido de la red compacta. El tendido del conductor requiere de la utilización de poleas (carretillas de lanzamiento) adecuadas para facilitar el desplazamiento de los tres conductores a lo largo del cable de acero ya instalado. Un ejemplo de estas herramientas se puede ver en fotos ubicadas en INTRANET. El manejo del conductor debe ser similar al utilizado en los tendidos de cable de aluminio protegido tradicional, en cuanto a los cuidados que se deben tener y las herramientas a utilizar.
Se debe considerar además que el conductor de aluminio es más blando que el conductor tradicional, por lo tanto se deberá tener un cuidado mayor en su manejo. Una vez colgadas las 3 fases entre los postes del vano, se deben ir colocando los espaciadores cada 8 m. Se debe considerar que de acuerdo a normas se deben respetar las distancias iniciales indicadas para colocar el primer separador a cada lado del poste. Los tramos de 8 m pueden ser marcados previamente en el suelo entre dos postes. Luego mediante camión elevador u otro método iniciar la colocación de los espaciadores. •
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Siempre que exista cambio de red desnuda a red compacta protegida se deben instalar descargadores de voltaje, tal como lo señala la norma. La puesta a tierra de los descargadores debe ser efectuada cuidadosamente. Se deben obtener valores bajos de resistencia de tierra. En caso de no poder conseguir estos valores, a las tierras se les deben agregar compuestos químicos adicionales que permitan mejorar el valor de tierra. El brazo espaciador antibalance debe ser utilizado cada 200 m aproximadamente, en especial cuando la red tiene ángulo pequeño de desviación. Se deben ocupar también en estructuras de montaje de transformadores y equipos. En tramos largos y rectos de red compacta, se recomienda poner tirantes cada 500 m aproximadamente. Si existen cruces entre red compacta y convencional, esta debe ser colocada en el nivel superior. Efectuar las uniones con cable protegido, conservando las distancias mínimas indicadas :
BIL 95 kV
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Distancias mínimas (mm) Fase-Fase Fase-tierra 140 130
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6.1
SECUENCIA DE FASES
Para que la secuencia de fases en espaciadores se mantenga a lo largo de la red, se debe obedecer la convención siguiente :
NOTA: En instalaciones existentes se deben seguir manteniendo las ubicaciones de fases correspondientes, lo cual puede implicar un cambio con lo aquí indicado. Se deben efectuar los faseos correspondientes. 6.2
PUESTA A TIERRA CABLE DE ACERO El cable de acero debe ser puesto a tierra cada 300 m aproximadamente, en los finales de red y en donde se indique en la norma.
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PESO Y DIAMETROS DE LAS BOBINAS
Se indican los pesos de los carretes y los metros de cable que contienen : 70 mm2 15 kV Bobinas de 100/60 con tramo único de 1200 m. Peso : 448.8 kg 185 mm2 15 kV Bobinas 125/100 con tramo único de 1350 m. Peso : 1097.2 kg. 300 mm2 15 kV Bobinas 150/80 con tramo único de 1100 m. Peso : 1500 kg 185 mm2 25 kV Bobinas 125/70 con tramo único de 750 m. Peso : 729.25 kg
8.•
•
•
OBSERVACIONES:
Se encuentran incorporadas en el PRECO unidades de construcción para las distintas disposiciones normativas. A cada UC se le señalará el Código de Norma respectivo para asociarla directamente con el dibujo de norma. Debido a la gran variedad de UC que se deberían integrar en el listado que consideraran cada una de las combinaciones de conexiones de conductores, se ha considerado sólo la más típica. En el caso que la UC no considere el conector o retención apropiado, se debe recurrir a la UC respectiva. (conectores para conductores de Aluminio y retención para conductores de aluminio). Resulta conveniente codificar cada estructura en el PLANO DE PROYECTO asociandola con el nombre de la norma y con la UC respectivas. Disposiciones especiales no se encuentran normadas aquí, sin embargo el Sr. Proyectista de así requerirlo, puede diseñar la solución para el lugar, tomando como base las normas técnicas y de construcción hasta ahora diseñadas. Identificar en que se emplea o aplica el equipo o material que se está esp ecificando.
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