IEC 60865-2
Roberto Enrique Pinto
Corrientes Corrientes de cor tocirc uito - Cálculo Cálculo de efectos Parte Parte 2: Ejempl Ejempl os de cálcul o 6 - Ejemplo Ejemplo 3: Efectos mecánicos en una ins talación de alta tensión con co nductor es rígidos La base para el cálculo de este ejemplo es un sistema de barras trifásico de 380 kV, con un conductor tubular por fase. La disposición del conductor se muestra en la siguiente figura. Este ejemplo incluye los cálculos con y sin reenganche automático.
a) Disposición con dos vanos b) Modelo donde se desprecia la influencia de las estructuras estructuras soporte
6.1 - Datos Corriente simétrica inicial de cortocircuito trifásico (valor eficaz) Factor para el cálculo del valor de cresta de la corriente de cortocircuito cortocircuito Frecuencia del sistema
I " k3 = = f=
Número de vanos Distancia entre soportes Distancia entre ejes de conductores Altura del aislador con su pieza de anclaje Altura del soporte
l= a= hI = hS =
Espesor de la pared (para conductor "tubular" o "cuadrado hueco") Módulo de Young Tensión mecánica correspondiente correspondiente al límite elástico -Valor mínimo mínimo Tensión mecánica correspondiente al límite elástico -Valor máximo
Hz m m m m
AlMgSi0,5
Material Diámetro exterior (para conductor "tubular" o "cuadrado hueco")
kA
Tub Tubular lar
Conductor
Masa por unidad de longitud
50 1,81 50 2 18,0 5,0 3,7 7,0
m’ = D= s= E= R p0,2 = R p0,2 =
7,84 160 6 70.000 160 240
kg/m
0,160 m 0,006 m 2 70.000.000.000 N/mm N/m2 mm mm
N/m2 N/m2
6.2 - Fuerza Fuerza máxima en el conduc tor pr inci pal central Trifá Trifásico ico
Tipo Tipo de de cor corttocir ocircu cuit ito o Distancia equivalente entre conductores principales adyacentes Valor de cresta de la I " k3 en el caso de cortocircuito trifásico equilibrado Fuerza sobre el conductor principal central durante un cortocircuito trif. equilibrado
am = i p3 = F m3 =
5,0 127.986
m
10.214
A
A [2]
6.3 - Tensión Tensión mecánica en el el con ductor y fuerzas en los sop ortes 6.3.1 - Método simplificado 6.3.1. 6.3.1.1 1 - Tensión Tensión de flexión en el con ductor s in reenganche automático trifásico 2 vanos
Disposición de apoyos de juego de barras Relación entre entre tensiones en el conductor conductor principal Factor correspondiente a la tensión mecánica de un conductor principal Momento de inercia de la sección de un conductor principal Módulo resistente de la sección de un conductor principal Tensió Tensión n mecán ecánic ica a de de fle flexi xión ón resul resulttant ante en en un cond conduc ucttor
V V r = = J = Z= tot =
1,0 0,73 0,00000862 0,00010773 155,72
Tab Tabla 2 Tab Tabla 3 m4 m3 N/m2
[9.12]
q= q . R p0.2 =
Factor de deformación (sección transversal tubular) Con el menor valor de R p0.2
tot <= q . R p0.2
1,323 211,7 N/mm3
Tabla 4
[13]
VERIFICA
6.3.1.2 - Fuerza de flexión en l os so portes si n reenganche automático tri fásico De acuerdo a Tabla 2, con el valor más alto de R p0,2 se obtiene:
tot / 0,8 . R p0,2 =
VF Vr =
Según Tabla 2, con y sin recierre automático trifásico Factor relativo a la fuerza sobre un soporte
A = B = F dA = F dB =
Factor relativo a la fuerza sobre un soporte Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes externos (valor de cresta) Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes internos (valor de cresta)
M IA = M SA = M IB = M SB =
Momento de flexión en la base de los aisladores externos Momento de flexión en la base de los soportes externos Momento de flexión en la base de los aisladores internos Momento de flexión en la base de los soportes internos
0,811 1,233 0,375 1,250
Tabla 2 Tabla 2 Tabla 3 Tabla 3
4,72
kN
[15]
15,74
kN
[15]
17,47
kNm
33,06
kNm
58,24
kNm
110,19
kNm
6.3.1.3 - Tensión de flexión en los conducto res con r eenganche automático trifásico
V V r = = Z= tot = m = q= q . R p0.2 =
Relación entre tensiones en el conductor principal Factor correspondiente a la tensión mecánica de un conductor principal Módulo resistente de la sección de un conductor principal Tensión mecánica de flexión de un conductor Factor de deformación (sección transversal tubular) Con el menor valor de R p0.2 El sistema de barras soportará la fuerza de cortocircuito si se cumple:
tot <= q . R p0.2
1,8 0,73 0,00010773
Tabla 2 Tabla 3 3
m
280,3 N/mm2
[9.12]
1,323 211,7 N/mm3
Tabla 4
[13]
NO VERIFI CA
Considerando únicamente el método simplificado, el sistema de barras no es capaz de soportar la fuerza de cortocircuito.
6.3.1.4 - Fuerzas de fl exión en los soportes c on reenganche automático trifásico De acuerdo a Tabla 2, con el valor más alto de R p0,2 se obtiene:
tot / 0,8 . R p0,2 =
VF Vr = F dA = F dB =
Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes externos (valor de cresta) Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes internos (valor de cresta)
1,460 1,000
>1
3,83
kN
[15]
12,77
kN
[15]
Tabla 2
6.3.2 - Métod o detall ado 6.3.2.1 - Frecuencia propia f c y factores
VF, V
y
V r
Tipo de cortocircuito =
Factor para la estimación de la frecuencia propia
J = f c = f c /f=
Momento de inercia de la sección de un conductor principal Frecuencia propia de un conductor principal Absisa de las Figuras 4 y 5 Factor para el cálculo del valor de cresta de la corriente de cortocircuito
= VF =
Relaciones entre las fuerzas dinámicas y estáticas sobre los soportes
V = Vr = Vr =
Relación entre la tensión dinámica y estática de un conductor principal Relación entre tensiones mec. de un cond. principal, sin reenganche trif. autom. Relación entre tensiones mec. de un cond. principal, con reenganche trif. autom.
Trifásico 2,45 0,00000862 2,10
Tabla 3 m4 Hz
0,042 1,6 0,359 0,318 1,0 1,8
[16] Si >1,6 debeser =1,6
Figura 4 Figura 4 Figura 4 Figura 5
6.3.2.2 - Tensión de flexión en el con ductor s in reenganche automático trifásico
Factor correspondiente a la tensión mecánica de un conductor principal Módulo resistente de la sección de un conductor principal Factor de deformación (sección transversal tubular) Con el menor valor de R p0.2 El sistema de barras soportará la fuerza de cortocircuito si se cumple:
V V r = = Z= tot = m = q= q . R p0.2 = tot <= q . R p0.2
0,318 0,73 0,00010773
Tabla 3 3
m
49,47 N/mm2
[9.12]
1,323 211,7 N/mm3
Tabla 4
VERIFICA
[13]
6.3.2.3 - Fuerza de flexión en los soportes sin reenganche automático trifásico
Relación entre tensiones mec. de un cond. principal, sin reenganche trif. autom.
VF = Vr =
Factor relativo a la fuerza sobre un soporte
A =
Factor relativo a la fuerza sobre un soporte
B =
Relaciones entre las fuerzas dinámicas y estáticas sobre los soportes
Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes externos (valor de cresta) Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes internos (valor de cresta) Momento de flexión en la base de los aisladores externos Momento de flexión en la base de los soportes externos Momento de flexión en la base de los aisladores internos Momento de flexión en la base de los soportes internos
0,359 1,0 0,375 1,250
Figura 4 Tabla 3 Tabla 3
F dA = F dB =
1,373
kN
[15]
4,578
kN
[15]
M IA = M SA = M IB = M SB =
5,08
kNm
9,61
kNm
16,94
kNm
32,05
kNm
6.3.2.4 - Tensión de flexión en los conducto res con r eenganche automático trifásico
V = Vr =
Relación entre la tensión dinámica y estática de un conductor principal Relación entre tensiones mec. de un cond. principal, con reenganche trif. autom.
V V r = = Z= tot = m = q= q . R p0.2 =
Factor correspondiente a la tensión mecánica de un conductor principal Módulo resistente de la sección de un conductor principal Factor de deformación (sección transversal tubular) Con el menor valor de R p0.2 El sistema de barras soportará la fuerza de cortocircuito si se cumple:
tot <= q . R p0.2
0,318 1,8 0,572 0,73 0,00010773
Figura 4 Figura 5 Tabla 3 3
m
89,05 N/mm2
[9.12]
1,323 211,7 N/mm3
Tabla 4
[13]
VERIFICA
6.3.2.5 - Fuerza de flexión en los soportes con reenganche automático trifásico
Relación entre tensiones mec. de un cond. principal, con reenganche trif. autom.
VF = Vr =
Factor relativo a la fuerza sobre un soporte
A =
ac or rea vo a a uerza so re un sopor e
B =
Relaciones entre las fuerzas dinámicas y estáticas sobre los soportes
Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes externos (valor de cresta) Fuerza dinámica de flexión sobre soprtes internos (valor de cresta) Momento de flexión en la base de los aisladores externos Momento de flexión en la base de los soportes externos Momento de flexión en la base de los aisladores internos Momento de flexión en la base de los soportes internos
F dA = F dB = M IA = M SA = M IB = M SB =
0,359 1,8 0,375 ,
Figura 4 Figura 5 Tabla 3 a a
2,537
kN
[15]
8,456
kN
[15]
9,39
kNm
17,76
kNm
31,29
kNm
59,19
kNm
6.3.3 - Conclusiones a) Sin reenganche automático trifásico Simplificado
tot =
F dA = F dB =
Detallado 2
155,72 N/mm
49,47 N/mm2
4,72
kN
1,373
kN
15,74
kN
4,578
kN
b) Con reenganche automático trifásico Simplificado
Detallado 2
89,05 N/mm2
tot =
280,3 N/mm
F dA = F dB =
3,83
kN
2,537
kN
12,77
kN
8,456
kN
