UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA , ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto
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TRABAJO FINAL CÁLCULO Y DISEÑO DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN AÉREA EN ALTA O EXTRA ALTA TENSIÓN
PRESENTADO POR:
CESAR JESÚS DUARTE FERRUCHO CRISTIAN DAVID CADENA ZARATE DIEGO ALEXANDER CALDERON RUÍZ
2124646 2135512 2124530
PRESENTADO A:
ING. OSCAR ARNULFO QUIROGA QUIROGA
ASIGNATURA: LÍNEAS DE TRANSMISIÓN UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER PRIMER SEMESTRE DE 2016 BUCARAMANGA, 5 DE SEPTIEMBRE SANTANDER, COLOMBIA __________________ ___________________________ __________________ _________________ __________________ ___________________ ___________________ ____________________ ___________________1 _________1
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TABLA DE CONTENIDO RESUMEN……………………………………………………………………………………………………… INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………… PALABRAS CLAVES………………………………………………………………………………………… CLAVES………………………………………………………………………………………… 1. PARAMETROS DE LA LÍNEA……………………………………………………………………... LÍNEA……………………………………………………………………... 2. ZONA DE LA LÍNEA DE D E TRANSMISIÓN SELECCIONADA………………………………….. SELECCIONADA………………………………….. 2.1. RUTA SELECCIONADA………………………………………………………………………… SELECCIONADA………………………………………………………………………… 3. CÁLCULOS ELÉCTRICOS ………………………………………………………………………… 3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE TENSIÓN……………………………………………………… 3.1.1. Criterio de Still……………………………………………………………………………
4 4 5 5 5 5 6 6 6
3.1.2. Criterio de Lander………………………………………………………………… Lander………………………………………………………………… 6 3.1.3. Criterio de Hetner…………………………………………………………………. Hetner…………………………………………………………………. 7 3.2. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CORRIENTE………………………………………………... CORRIENTE………………………………………………... 7 3.3. CONFIGURACIÓN DE LOS CONDUCTORES……………………………………………... CONDUCTORES……………………………………………... 7 3.4. SELECCIÓN DEL CONDUCTOR …………………………………………………………….. …………………………………………………………….. 8 4. CÁLCULOS ELECTRICOS. ………………………………………………………………………. 9 4.1. CÁLCULO DE RESISTENCIA Y RECTANCIAS DE LA LÍNEA………………………… 10 4.1.1. Distancia media geométrica. …………………………………………………………... 10 4.1.2. Distancia media geométrica propia pr opia (Reactancia)…………………………………….. 10 4.1.3. Distancia media geométrica propia (Capacitancia)……………………………………... 10 4.1.4. Cálculo de la reactancia inductiva de la línea…………………………………………… 11 4.1.5. Cálculo de la reactancia reactancia capacitiva de la línea……………………………………...... … 11 4.1.6. Calculo de la resistencia de la línea……………………………………………………. línea ……………………………………………………. 11 4.2. CARACTERISTICAS ELÉCTRICAS DE LA LÍNEA…………………………………………. LÍNEA…………………………………………. 11 4.2.1. Impedancia. ……………………………………………………………………………….. 11 4.2.2. Admitancia. ……………………………………………………………………………….. 11 4.2.3. Impedancia característica.……………………………………………………………….. 11 4.2.4. Constante de propagación………………………………………………………………… propagación………………………………………………………………… 12 4.3. CÁLCULO DE LOS PARAMETROS DE GENERACIÓN……………………………………. 12 4.3.1. Constantes generalizadas…………………………………………………………………. 12 4.3.2. Corriente Corriente y tensión en el receptor.……………………………………………………….. 12 4.3.3. Cálculo de la tensión de fase y corriente en el lado generador. ………………………... 12 4.3.3.1. Tensiones de línea y de fase en el generador………………………………………… 12 4.3.3.2. Corriente en el generador generador…………………………………………………………….. …………………………………………………………….. 13 4.3.4. Cálculo de potencia en el generador. ……………………………………………………. 13 4.4. CÁLCULO DE LA REGULACIÓN ELECTRICA, PÉRDIDAS DE POTENCIA Y EFICIENCIA………………………………………………………………………………………. 13 4.4.1. Regulación…………………………………………………………………………………. 13 4.4.2. Pérdidas de potencia……………………………………………………………………… 13 4.4.3. Eficiencia de la línea……………………………………………………………………… 13 5. CÁLCULOS MECÁNICOS…………………………………………………………………………... 13 5.1. HIPÓTESIS PLANTEADAS……………………………………………………………………… 13 5.2. CARACTERISTICAS MECÁNICAS MECÁNICAS Y ELECTRICAS DEL CONDUCTOR……………….. 14 5.3. CÁLCULOS NECESARIOS PARA EL ANÁLISIS DE LAS HIPÓTESIS…………………… HIPÓTESIS…………………… 14 5.3.1. Peso aparente del conductor……………………………………………………………… 14 __________________ ___________________________ __________________ _________________ __________________ ___________________ ___________________ ____________________ ___________________2 _________2
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5.3.2. Tensión de rotura del conductor por unidad de área…………………………………… 5.3.3. Módulo de elasticidad total del conductor (ACSR con mismo diámetro de los hilos de acero y aluminio)............................................................................................................. 5.3.4. Coeficiente de dilatación lineal del conductor (ACSR con mismo diámetro de los hilos de acero y aluminio)…………………………………………………………….. 5.3.5. Vano regulador supuesto…………………………………………………………………. 5.3.6. Tensión máxima para el cálculo del vano crítico………………………………………... 5.3.7. Cálculo de los factores de sobrecarga……………………………………………………. 5.3.7.1. Cálculo fuerzas del viento…………………………………………………………….. 5.3.7.2. Cálculo del factor de sobrecarga para cada hipótesis………………………………. 5.3.8. Vano regulador…………………………………………………………………………... 5.3.9. Vano crítico………………………………………………………………………………. 5.4. VALIDACIÓN DE CADA UNA DE LAS HIPÓTESIS……………………………………….. 5.4.1. Ecuación de cambio de estado…………………………………………………………… 5.4.2. Validación de la hipótesis extrema B, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 5.4.3. Validación de la hipótesis extrema A, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 5.4.4. Validación de la hipótesis extrema D, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 5.4.5. Validación de la hipótesis extrema E, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 5.5. CÁLCULO DE FLECHAS PARA CADA HIPÓTESIS………………………………………… 5.5.1. Máximo viento. ……………………………………………………………………………. 5.5.2. Mínima temperatura. ……………………………………………………………………... 5.5.3. Condiciones diarias……………………………………………………………………….. 5.5.4. Condición de máxima temperatura……………………………………………………… 5.5.5. Condición de tendido……………………………………………………………………… 5.6. ALTURA MÍNIMA DE LOS APOYOS…………………………………………………………. 5.6.1. MODELO DE LA POSIBLE ESTRUCTURA A USAR …………………………….. 5.7. DISTANCIA MÍNIMA AL TERRENO……………………………………………………….. 5.8. CATENARIA……………………………………………………………………………………. 5.8.1. Curva en caliente……………………………………………………………………….. 5.8.2. Curva de distancia mínima………………………………………………………………. 5.8.3. Curva de pie de apoyos…………………………………………………………………… 5.8.4. Curva en frío………………………………………………………………………………. 5.9. TABLA DE TENDIDO……………………………………………………………………………. 6. PLATILLADO Y PLANO DE PLANTA Y PERFIL……………………………………………….. CONLUSIONES Y OBSERVACIONES…………………………………………………………….. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ………………………………………………………………. ANEXOS ………………………………………………………………………………………………..
14 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16 17 17 18 18 18 19 19 19 19 19 20 20 21 21 21 21 21 21 22 22 22 22
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RESUMEN En el trabajo se realiza el diseño de una línea de transmisión aplicando los conocimientos adquiridos durante el curso a lo largo del semestre, cumpliendo de la mejor manera las especificaciones dadas bajo las cuales debe funcionar la línea garantizando unas condiciones de operación acorde a la potencia a transportar. Los principales aspectos que se trabajan en el proyecto son los siguientes:
Selección de un nivel de tensión acorde a la longitud de la línea y a la potencia a transportar dada, que cumpla con los requerimientos técnicos ya establecidos y que pueda normalizarse a un nivel de tensión estándar colombiano. Elección e identificación de la zona por la que pasará la línea y trazado de una ruta que cumpla en la mayor medida con las debidas condiciones ambientales y de seguridad en la operación de la línea. Determinación de la configuración de los conductores más adecuada para el funcionamiento de la línea acorde con sus condiciones de operación. Búsqueda de un conductor para el funcionamiento de la línea, que en conjunto con la configuración seleccionada, presente regulación y pérdidas pertinentes y a la vez un bajo costo. Planteamiento de las hipótesis de operación de la línea con base en la indagación acerca de las condiciones climáticas promedio de la zona por la que esta pasa. Estudio de la regulación, perdidas de potencia y eficiencia de la línea. Planteamiento de las ecuaciones de la curva en caliente, curva en frio, curva de distancia mínima y curva de pie de apoyos. Desarrollo, con la ayuda de software ( AutoCad y Google Earth) del plantillado y plano de planta y perfil de la línea para un tramo de cinco kilómetros.
INTRODUCCIÓN La energía eléctrica es una necesidad indispensable en el desarrollo de la vida como se le conoce. Cada vez es más grande la demanda energética el país y por tanto, la capacidad de generación está también en crecimiento a fin de suplir esta demanda. En Colombia la mayoría de centros de generación se encuentran bastante alejados de los centros de consumo lo que conlleva a que esa energía generada necesita transportarse y distribuirse a grandes distancias a través de la geografía nacional hasta los lugares donde sea requerida. Las líneas de transmisión son precisamente el medio por el cual esa energía eléctrica de la que se habla, se transporta desde los centros de generación, pasando por determinadas subestaciones que elevan o disminuyen niveles de tensión hasta llegar finalmente a distribuirse a industrias, hogares etc. En el diseño de una línea de transmisión hay que tener en cuenta gran variedad de factores, procurando que esta se mantenga bajo las condiciones más optimas de operación, garantizando seguridad, eficiencia, bajas perdidas y por supuesto evitando afectaciones al ambiente y a los seres vivos que se encuentren bajo el área de influencia de la línea. Para el proyecto de diseño de la línea de transmisión se tomó como referencia un tramo de línea de la Convocatoria de Sistema de Transmisión Nacional de la UPME perteneciente al proyecto “UPME 04 -2014 Refuerzo suroccidental
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500 KV” que contempla el desarrollo de varias obras en las subestaciones de Medellín (Katios), San Marcos, La
Virginia y Alférez. Para cumplir con el requisito de la longitud de la línea para el proyecto, se optó por realizar un diseño que conectaría a las subestaciones de San Marcos, Alférez y la Virginia con una longitud promedio de 245,6 Km. A lo largo del desarrollo del proyecto, se especifican los cálculos realizado y tenidos en cuenta en el diseño, tratando de seguir los lineamientos establecidos en normas de la CREG y del RETIE principalmente.
PALABRAS CLAVES
CREG: Comisión de regulación de energía y gas. RETIE: Reglamento técnico de instalaciones eléctricas. UPME: Unidad de planeación minero energética. VANO: Distancia entre los apoyos consecutivos de una línea aérea. FLECHA: Distancia entre la línea recta que pasa por los dos puntos de sujeción de un conductor en dos apoyos consecutivos, y el punto más bajo de este mismo conductor. RMG y DMG: Radio medio geométrico y distancia media geométrica respectivamente. CATENARIA: Curva que forma una cadena, cuerda o cosa semejante suspendida entre dos puntos.
1. PARAMETROS DE LA LÍNEA. Los parámetros de la línea se obtuvieron de las especificaciones dadas para el diseño, de la convocatoria de la UPME se tomaron básicamente la longitud y las subestaciones a interconectar. PARAMETROS DE DISEÑO 225 a 280 Km Longitud aproximada (l) 900 MW Potencia en el lado receptor ( 500 KV Tensión en el lado receptor ( ) Entre 280 y 3500 m Altura sobre el nivel del mar (msnm) No mayores al 3% por cada 100 Máximas pérdidas de potencia Km (75°C) ( ) 10% Máxima regulación permitida (
2. ZONA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN SELECCIONADA Para la selección de la ruta debe tenerse en cuenta las condiciones ambientales de la zona, las viviendas, los edificios las autopistas y otras zonas donde pudiesen ubicarse los apoyos que soportan las líneas de transmisión.
2.1. RUTA SELECCIONADA
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Para la selección de la ruta se tomó como referencia un mapa de sensibilidad ambiental de la zona de potencial ejecución del proyecto encontrado en “UPME 04 -2014 Refuerzo suroccidental 500 KV”. Dicho mapa se encuentra citado en las referencias bibliográficas [6]. Con base en ese mapa se trazó el tramo de ruta de interés para el proyecto como se observa en la figura 1.
F igura 1. Ruta trazada para la línea de 500 Kv conectando las subestaciones de San Marcos, Alférez y La Virginia. Fuente: Google Earth.
3. CÁLCULOS ELÉCTRICOS
3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE TENSIÓN. Para la selección del nivel de tensión se tienen en cuenta tres criterios que arrojan valores generalmente distintos pero que tienen que normalizarse a un nivel de tensión estándar predeterminado según el país.
3.1.1. Criterio de Still
3.1.2. Criterio de Lander ____________________________________________________________________________________________6
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3.1.3. Criterio de Hetner
Con base en los anteriores datos y atendiendo los valores de tensión normalizados en Colombia se confirma la transmisión a un nivel de tensión de 500 [kV]. Teniendo en cuanta que el voltaje de fase para este nivel de tensión será:
√ Ahora, suponiendo un ángulo de fase igual a cero (0 con el propósito de hacer más simples los cálculos posteriores); en forma fasorial la tensión de fase en la carga sería:
3.2. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CORRIENTE Este cálculo está basado en la corriente que debe transportarse por cada fase, de este modo, la corriente en el receptor será:
√ ( ) √ 3.3. CONFIGURACIÓN DE LOS CONDUCTORES Luego de realizar varias pruebas con la configuración recomendada en la resolución de la CREG 0251995, que dicta que las las líneas de transmisión a 500 KV estarán construidas en configuración horizontal con cuatro (4) subconductores por fase, separados 457 mm y el que el diámetro de los subconductores deberá estar comprendido entre 21 y 28 mm; se llegó a la conclusión de que esa no era la configuración más apropiada para el diseño de esta línea puesto que no era posible cumplir con el criterio ____________________________________________________________________________________________7
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especificado para regulación de tensión. Posterior a esto se realizan las pruebas para una configuración en doble circuito asimétrica con cuatro conductores por haz, y modificando las distancias entre fases se llegó a la siguiente configuración que si cumple con las condiciones de regulación y perdidas de potencia estipuladas para el diseño.
F igura 2. Configuración en doble circuito, asimétrica con cuatro conductores por haz, el circulo externo representa que para el cálculo del Dm, la fase se toma como un solo conductor.
3.4. SELECCIÓN DEL CONDUCTOR En la selección del conductor se tienen en cuenta principalmente las siguientes características:
No exceder una regulación del 10%. No exceder perdidas de potencia de 3% por cada 100 Km. Menos peso posible a fin de reducir costos.
Para la selección del conductor, se realiza un primer filtro atendiendo a los lineamientos de la resolución CREG 025 -1995, Anexo CC1, numeral 2.2, donde se establece que en la línea de 500 [kV], el diámetro de los sub-conductores deberá estar comprendido entre 21 y 28 mm. Los conductores escogidos con base en ese filtro se muestran a continuación.
CONDUCTOR DIMETRO (mm) 21,488 Flicker 22,428 Hen 21,793 Hawk 22,962 Heron 22,327 Osprey 23,216 Parakeet 24,205 Eagle 23,546 Dove
PESO (Kg/Km) 915,7 1111,7 977,7 1162,0 898,9 1067,0 1297,7 1139,9
REGULACION (%) 9,4263 9,3468 9,3952 9,1567 9,0496 9,0109 9,3769 9,4199
PERDIDAS DE POTENCIA (%) 2,7730 2,7276 2,7502 2,5438 2,3826 2,3831 2,7974 2,8200
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Pacock Duck Rook Egret Grosbeak Goose Flamingo Redwing Starling Crow Tern Mallard Drake Condor
24,206 24,206 24,816 25,883 25,146 24,816 25,4 27,457 26,695 26,314 27 28,951 28,143 27,762
1160,8 1158,0 1218,8 1470,3 1302,1 1218,0 1276,8 1653,3 1465,8 1380,0 1333,4 1837,9 1628,0 1523,9
9,2122 9,2311 9,0886 9,0060 9,0538 8,9741 8,9652 8,7618 9,7528 8,8776 8,6513 8,4847 8,5326 8,6255
2,6133 2,6363 2,4987 2,4533 2,4759 2,3838 2,3840 2,1772 2,2007 2,3154 2,0858 1,9717 1,9944 2,0862
Tabla 1. Conductores preseleccionados con diámetros entre 21 y 28 mm.
De estos conductores se elige el OSPREY como la mejor opción en cuanto a peso (menor peso), regulación y porcentaje de pérdidas. Sus propiedades se muestran a continuación:
CALIBRE NUMERO DE HILOS DE ALUMINIO NUMERO DE HILOS DE ACERO DIAMETRO NOMINAL RADIO NOMINAL AREA SECCION DE ALUMINIO AREA SECCION DE ACERO AREA SECCION TOTAL DIAMETRO DEL HILO DE ALUMINIO DIAMETRO DEL HILO DE ACERO RADIO MEDIO GEOMETRICO CARGA DE RUPTURA PESO TOTAL CAPACIDAD DE CORRIENTE RESISTENCIA A 20°C
556,5 MCM 18 1 22,327 [mm] 11,1635[mm] 281,999[mm^2] 15,668[mm^2] 297,667[mm^2] 4,4653[mm] 4,4653[mm] 8,65632[mm] 6214,2[kg] 898,9[Kg/km] 708[A] 0,1014[Ω/km]
Tabla 2. Propiedades del conductor OSPREY
4. CÁLCULOS ELECTRICOS. El comportamiento de las líneas de transmisión difiere según sea su geometría, el dieléctrico y los materiales usados para los conductores. Los valores de los parámetros de la línea dependen de estas propiedades. A continuación, los parámetros eléctricos de la línea calculados para esta configuración donde: ____________________________________________________________________________________________9
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Figura 3. Configuración de las fases de los conductores y de los haces de cada fase respectivamente donde:
4.1. CÁLCULO DE RESISTENCIA Y RECTANCIAS DE LA LÍNEA 4.1.1. Distancia media geométrica.
√ √ √ √ 4.1.2. Distancia media geométrica propia (Reactancia):
√ √ √ ____________________________________________________________________________________________10
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4.1.3. Distancia media geométrica propia (Capacitancia):
√ √ √ √ 4.1.4. Cálculo de la reactancia inductiva de la línea.
4.1.5. Cálculo de la reactancia capacitiva de la línea.
[ ] 4.1.6. Calculo de la resistencia de la línea.
4.2. CARACTERISTICAS ELÉCTRICAS DE LA LÍNEA. 4.2.1. Impedancia. Impedancia por unidad de longitud de la línea está dada por.
4.2.2. Admitancia.
La admitancia por unidad de longitud de la línea está dada por:
4.2.3. Impedancia característica ____________________________________________________________________________________________11
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4.2.4. Constante de propagación
√ 4.3. CÁLCULO DE LOS PARAMETROS DE GENERACIÓN. 4.3.1. Constantes generalizadas Dada la longitud de 246,5 Km y el nivel de tensión de 500 Kv, se trabaja la línea con el modelo de la línea larga, y los parámetros de generación, se hallan como sigue:
° ( ) 4.3.2. Corriente y tensión en el receptor
√ ( ) √ La tensión en el receptor, tomando como referencia un ángulo de cero grados está dada por:
√ √
4.3.3. Cálculo de la tensión de fase y corriente en el lado generador.
4.3.3.1. Tensiones de línea y de fase en el generador.
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° [KV] √
4.3.3.2. Corriente en el generador.
( ) 4.3.4. Cálculo de potencia en el generador.
° √ 4.4. CÁLCULO DE LA REGULACIÓN ELECTRICA, PÉRDIDAS DE POTENCIA Y EFICIENCIA. 4.4.1. Regulación.
| | ||| | | | ||| | 4.4.2. Pérdidas de potencia.
4.4.3. Eficiencia de la línea.
5. CÁLCULOS MECÁNICOS. ____________________________________________________________________________________________13
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5.1. HIPÓTESIS PLANTEADAS.
Hipótesis A: Máxima velocidad del viento.
Máxima velocidad del viento Temperatura de operación. Factor de seguridad min.
55 Km/h 25°C 2,5
Hipótesis B: Mínima temperatura.
10Km/h Velocidad del viento. Mínima temperatura de operación. 13°C
Factor de seguridad min.
Hipótesis C: Condiciones diarias.
Velocidad del viento a cd. . Temperatura de operación a cd. Factor de seguridad cd.
2,5
8 Km/h 26°C 5
Hipótesis D: Máxima temperatura.
0 Km/h Velocidad del viento. . Máxima temperatura de operación. 37°C
Hipótesis E: Condiciones de tendido.
Velocidad del viento ct. . Temperatura de operación ct.
7 Km/h 28°C
5.2. CARACTERISTICAS MECÁNICAS Y ELECTRICAS DEL CONDUCTOR. Las características mecánicas y eléctricas del conductor que se usan en los cálculos mecánicos pueden verificarse en la tabla 2.
5.3. CÁLCULOS NECESARIOS PARA EL ANÁLISIS DE LAS HIPÓTESIS. 5.3.1. Peso aparente del conductor.
] [ 5.3.2. Tensión de rotura del conductor por unidad de área. ____________________________________________________________________________________________14
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5.3.3. Módulo de elasticidad total del conductor (ACSR con mismo diámetro de los hilos de acero y aluminio):
5.3.4. Coeficiente de dilatación lineal del conductor (ACSR con mismo diámetro de los hilos de acero y aluminio) :
() 5.3.5. Vano regulador supuesto. Según lo visto en la asignatura, acerca de los vanos típicos para líneas de transmisión, se trabaja en este caso con un vano de 500m para una línea de 500 KV.
5.3.6. Tensión máxima para el cálculo del vano crítico.
5.3.7. Cálculo de los factores de sobrecarga: 5.3.7.1. Cálculo fuerzas del viento:
[] [] [] [] [] [] 5.3.7.2. Cálculo del factor de sobrecarga para cada hipótesis. ____________________________________________________________________________________________15
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5.3.8. Vano regulador. El vano regulador se asume en este caso como el mismo vano regulador que se definió anteriormente (500m para la línea de 500Kv).
5.3.9. Vano crítico.
5.4. VALIDACIÓN DE CADA UNA DE LAS HIPÓTESIS. 5.4.1. Ecuación de cambio de estado.
5.4.2. Validación de la hipótesis extrema B, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 1
2
=13°C ____________________________________________________________________________________________16
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) ( : Se cumple la validación y la hipótesis B es la dominante, entonces . 5.4.3. Validación de la hipótesis extrema A, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 1
2
=25°C ) ( Se cumple la validación, entonces . 5.4.4. Validación de la hipótesis extrema D, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 1
2
=37°C ) ( ____________________________________________________________________________________________17
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Se cumple la validación, entonces . 5.4.5. Validación de la hipótesis extrema E, partiendo de la hipótesis de condición diaria C. 1
2
=28°C ) ( . 5.5. CÁLCULO DE FLECHAS PARA CADA HIPÓTESIS Tensión
m
1
Tabla 3: Datos para el cálculo de flechas en cada hipótesis.
5.5.1. Máximo viento.
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=23,0656m 5.5.2. Mínima temperatura.
=22,47m 5.5.3. Condiciones diarias.
=23,0502m 5.5.4. Condición de máxima temperatura.
=23.5337m 5.5.5. Condición de tendido
=23,1388m 5.6. ALTURA MÍNIMA DE LOS APOYOS.
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Sin tener en cuenta la longitud de la cadena de aisladores y en una zona boscosa, donde se dificulta el control absoluto del crecimiento de los árboles, se establece una altura mínima de los apoyos dada por la siguiente expresión:
La flecha vertical máxima se encontró anteriormente a partir de la hipótesis de máxima temperatura, y la distancia mínima al piso se establece siguiendo los lineamientos del reglamento técnico de instalaciones eléctricas.
Se debe mencionar que esta altura estará modificada la longitud de la cadena de aisladores y por la longitud del apoyo que haya que enterrar o cimentar.
5.6.1. MODELO DE LA POSIBLE ESTRUCTURA A USAR. Dada la configuración por la que se optó para el diseño de la línea, se muestra una silueta de una estructura que está acorde a dicha configuración teniendo en cuenta que la distancia más larga entre extremos horizontales tendría que ser acorde a la separación de 7m entre las “fases más distantes” y de 6m entre las “más cercanas” y la distancia vertical entre fases tendría que ser
acorde también a los 4m que plantearon.
F igura 4. Silueta de la torre o apoyo.
5.7. DISTANCIA MÍNIMA AL TERRENO. La validación de la distancia mínima al terreno según el nivel de tensión, estará dada por la siguiente expresión:
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Sin embargo se seleccionó una distancia mínima de 11.1m por las razones que se expusieron en el inciso anterior.
5.8. CATENARIA. 5.8.1. Curva en caliente: La curva en caliente se obtiene gracias a la hipótesis D (máxima temperatura), por tanto se usa el parámetro obtenido de dicha hipótesis.
5.8.2. Curva de distancia mínima: La curva de distancia mínima se obtiene de restar de la curva en caliente, la distancia mínima al terreno que en este caso y como se mencionó anteriormente es de 11,1m según RETIE.
5.8.3. Curva de pie de apoyos.
La curva de pie de apoyos se obtiene de restar de la curva en caliente, la altura libre del apoyo que es equivalente a la altura del conductor en la torre. El valor es la suma de la flecha vertical máxima con la distancia mínima al terreno.
Con 5.8.4. Curva en frío. La curva en frío se obtiene de la hipótesis de mínima temperatura, por tanto se usa en valor obtenido de dicha hipótesis.
5.9. TABLA DE TENDIDO. ____________________________________________________________________________________________21
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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA , ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto
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HIPOTESIS A TEMPERATURA 25 [°C] 4,3754 TENSIÓN MECÁNICA [Kg/mm^2] FLECHAS PARA 23,0656 EL VANO REGULADOR (ar=500m) [m]
HIPOTESIS B 13
HIPOTESIS C 26
HIPOTESIS D 37
HIPOTESIS E 28
4,2791
4,1753
4,0928
4,1599
22,47
23,0502
23,5337
23,1388
Tabla 4. Tabla de tendido para la línea.
6. PLATILLADO Y PLANO DE PLANTA Y PERFIL Para el desarrollo del plantillado y plano de planta y perfil de la línea de transmisión se usaron herramientas informáticas (AutoCAD y Google Earth), que permitieron el trazado de la ruta, la obtención del perfil del terreno y la construcción de los planos, para los cuales se hace el estudio en un tramo del trazado de la ruta de una longitud igual a 5Km. El plantillado de la línea y su plano de planta y perfil se encuentran disponibles en los anexos a este trabajo.
CONLUSIONES Y OBSERVACIONES
La variación entre las flechas en las distintas hipótesis es muy pequeña y esto puede ser a causa de que las temperaturas y vientos extremos en la zona que se eligió para el estudio no tienen realmente valores tan extremos o tan separados entre sí. Se debe tener especial cuidado en lo que refiere a los cálculos de ecuación de cambio de estado puesto que de los datos que allí se obtienen, se relacionan otros que conllevan a encontrar las ecuaciones de las curvas que van a determinar el plantillado de la línea. Al realizar los cálculos eléctricos se encontró que los datos eran razonables puesto que la tensión y la potencia en el extremo generador daban valores mayores que en el extremo receptor, además la línea presenta una valor bastante aceptable de eficiencia. Se adquirieron conocimientos acerca de las disposiciones establecidas en resoluciones de la Comisión de Regulación de Energía y Gas, y en el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas. Se adquirieron conocimientos acerca de las propiedades de los conductores ACSR. Entre los aspectos más importantes a tener en cuenta en el diseño de una línea de transmisión se encuentran la seguridad, el cuidado del ambiente y por supuesto también de los seres vivos que estén bajo la influencia del determinado proyecto.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Ministerio de minas y Energía. Reglamento Técnico de Instalaciones eléctricas RETIE 2013. Disponible en: http://www.minminas.gov.co/minminas/downloads/UserFiles/File/ENERGIA/RETIE/REGLA MENTO_Retie2013mini.pdf ____________________________________________________________________________________________22
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[2] Estepa, Willian René. Procedimientos de Diseñó Líneas de Transmisión Eléctrica.2011 [3] ESSA. Normas para cálculo y diseño de líneas de sistemas de distribución. Disponible en: https://www.essa.com.co/site/Portals/14/Docs/Norma%20tecnica/Norma%20T%C3%A9cnica%20 ESSA.pdf [4] Giménez, Diego C. Tecnología de materiales. Disponible en: http://www.geocities.ws/tecno_sanpablo/apuntes/Tec/tec-m3.pdf [5] UPME 04-2014 Refuerzo suroccidental 500 kVDisponible en: http://www1.upme.gov.co/upme04-2014-refuerzo-suroccidental-500-kv [6] Condiciones Ambientales de la Ruta Seleccionada. Disponible en: http://www.upme.gov.co/Convoca2014/042014/DocumentosDef/Figura%201%20Mapa%20sensibil idad%20ambiental%20Medell%C3%ADn-Alf%C3%A9rez.pdf [7] Apuntes de clase del curso de líneas de transmisión. ANEXOS Disponibles en los archivos adjuntos a este documento. Anexo 1. Plantillado de la línea y curvas. Archivo de AutoCAD. Anexo 2. Código de Matlab usado en la selección de configuración de los conductores y conductor. Archivo de Matlab. Anexo 3. Tabla de características de los conductores ACSR. Anexo 4. Anexo general reglamento técnico de instalaciones eléctricas. Anexo 5. UPME 04 2014 Refuerzo suroccidental 500KV. Anexo 6. Código de Matlab con las gráficas de las curvas características de la línea.
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