ETAP®11.1.1 Modelado de C ables de P otenc Modelado otencii a: R ég i men P erma ermanent nente e
Curso de Capacitacion
Diego Moitre, M. Sc. Ingeniero Mecánico Electricista Matricula Profesional Nº 10.333 10.333 - CIEC CIE Cables de Potencia: Régimen 1C
Temario
Cables de Potencia: introducción
Cables en ETAP®11.1.1
Transferencia de calor en sistemas de cables
Modelado térmico de cables utilizando análogos de redes eléctricas
Cálculo del régimen permanente
Evaluación de parámetros
Editor de cables de ETAP®11.1.1
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Bibliografía
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(IEEE Std 242TM - 2001: Recommended Practice IEEE Buff Book (IEEE for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Power Systems). Systems ).
(IEEE Std 551 TM - 2006: Recommended Practice IEEE Violet Book (IEEE for Calculating Short-Circuit Currents in Industrial and Commercial Power Systems). Systems ).
– 1994(R2006): 1994(R2006): Power Cable IEEE Black Book (IEEE Std 835 TM – Ampacity Tables).
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Bibliografía
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ANSI/IEEE Std 575TM -1988 (IEEE Guide for the Application of Sheath-Bonding Methods for Single-Conductor Cables and the Calculation of Induced Voltages and Currents in Cable Sheaths).
IEEE Std 576TM -2000 (IEEE Recommended Practice for Installation, Termination, and Testing of Insulated Power Cable as Used in Industrial and Commercial Applications).
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Bibliografía
IEC 60287-1-3 Ed. 1.0 2.002-05. Electric Cables – Calculation of the current rating – Part 1-3: Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses – Current sharing between parallel single-core cables and calculation of circulating current losses.
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IEC 60287-2-2 Ed. 1.0 1.995-05. Electric Cables – Calculation of the current rating – Part 2: Thermal resistance – Section 2: A method for calculating reduction factors for groups of cables in free air, protected from solar radiation.
IEC 60287-3-1 Ed. 1.1 1.999-05. Electric Cables – Calculation of the current rating – Part 3.1: Sections on operating conditions – Reference operating conditions and selection of cable type.
IEC 60287-3-2 Ed. 1.0 1.995-06. Electric Cables – Calculation of the current rating – Part 3: Sections on operating conditions – Section 2: Economic optimization of power cable size.
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Bibliografía
IEC 60287-3-3 Ed. 1.0 2.007-05. Electric Cables – Calculation of the current rating – Part 3-3: Sections on operating conditions – Cables crossing external heat sources.
IEC 60853-1 Ed. 1.0 1.985-01. Calculation of the cyclic and emergency current rating of cables – Part 1: Cyclic rating factor for cables up to and including 18/30 (36) kV.
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IEC 60853-3 Ed. 1.0 2.002-02. Calculation of the cyclic and emergency current rating of cables – Part 3: Cyclic rating factor for cables of all voltages, with partial drying of the soil.
IEC 60228 Ed. 3.0 2.004-11. Conductors of Insulated Cables
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Cables de Potencia: Introducción El objetivo de este tema es el cálculo de la corriente admisible nominal o de régimen de los cables de potencia ( current-carrying capacities en la literatura técnica inglesa; en 1951 W. A. Del Mar, de Phelps Dodge Wire & Cable Company acuñó el termino ―ampacity” ). En la literatura técnica en castellano se suele utilizar el anglicanismo ―ampacidad ‖. Los estudios de corriente admisible nominal de cables de potencia usualmente involucran el cálculo de la corriente admisible para una temperatura máxima de operación especificada del conductor. Esta corriente causa un incremento de la temperatura del cable, y el limite de su capacidad de carga está determinado por la temperatura del conductor.
Ocasionalmente, el valor de corriente esta fijado y los estudios involucran el calculo de la distribución de temperatura dentro del cable y en el medio circundante. Curso de Capacitacion
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Cables de Potencia: Introducción El cable debe transportar corriente sin sobrecalentamiento y debe mantener un perfil de tensión aceptable. El calentamiento del cable es el principal problema asociado a instalaciones subterráneas. Mientras que es relativamente fácil disipar el calor generado por el flujo de corriente a través de conductores desnudos en líneas de transmisión aéreas, el calor generado por pérdidas en sistemas de cables subterráneos debe pasar a través de la aislación eléctrica y el suelo circundante y ambos representan un obstáculo para la disipación de calor. Debido a que la máxima temperatura a la cual un cable puede operar esta limitada por el sistema de aislacion eléctrica del mismo y como este sistema no es buen conductor del calor, el resultado es que se necesita un conductor mayor que el que correspondería a una línea aérea de igual potencia nominal.
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Cables de Potencia: Introducción Un sistema de cables se diseña para abastecer la demanda en condiciones normales (en régimen permanente) y también para soportar sobrecargas debido a fallas del equipamiento y otras condiciones anormales por periodos de tiempo limitados. La operación a temperaturas superiores se permite en estos periodos y la respuesta del sistema de cables a estas sobrecargas se determina a partir del análisis térmico en régimen transitorio. La ampacidad del sistema de cables depende tanto de su forma constructiva así como del tipo de instalación. Existe una gran variedad de ambas en uso en el mundo actualmente. La AEIC (Association of Edison Iluminating Companies, USA, http://www.aeic.org/ ) elabora especificaciones y guías para distintas formas constructivas e instalaciones de sistemas de cables. Curso de Capacitacion
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Cables de Potencia: Introducción Conocidas la tensión de servicio, tipo de cable y la carga la selección se hace en base a: Máxima
corriente admisible para la condición dada de instalación (ampacidad). Solicitaciones térmicas producidas por cortocircuitos. Caída máxima de tensión: A
plena carga. Al arranque de motores.
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Cables de Potencia: Introducción
Componentes de un cable
Todo cable de potencia esta compuesto por, al menos, dos componentes:
Un conductor eléctrico Aislación del conductor para prevenir el contacto directo entre este y otros objetos
La necesidad de proveer una adecuada aislación eléctrica que permita que el calor sea conducido y disipado en sistemas de transmisión en alta tensión plantea desafíos tecnológicos. El problema de la conducción del calor se ve agravado por el hecho de que, en la gran mayoría de los sistemas de cables de potencia, la aislación eléctrica primaria debe ser protegida contra daño químico, electromecánico o mecánico. Esta protección es provista por capas concéntricas adicionales sobre la aislación eléctrica. Curso de Capacitacion
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Cables de Potencia: Introducción
Componentes de un cable
La forma mas común es una vaina o pantalla metálica la cual a su vez esta cubierta por un material no conductor denominado cubierta externa. Algunos cables no tienen pantalla metálica sino solo la cubierta externa. Otros cables tienen alambres de neutro concéntricos en lugar de pantallas metálicas. Estos alambres sirven principalmente como una trayectoria de retorno a la corriente de neutro o de cortocircuito. Los cables submarinos y de propósito especial usualmente tienen una capa metálica adicional denominada armadura, que puede o no estar protegida por un recubrimiento externo .
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Cables de Potencia: Introducción
Componentes de un cable
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Cables de Potencia: Introducción
Conductores cobre aluminio
Aislación papel
impregnado en aceite
sólido:
polietilenos (XLPE)
gas
comprimido (SF6)
Pantalla metálica /conductor neutro concéntrico
Armadura Recubrimientos semiconductores
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