Clase 1 Generalidades - Cables.pptx
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Generalidades y Cable de guarda
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- 3. Transmitir energía entre dos puntos en forma técnica y económicamente conveniente
- 4. Estación Transformadora Elevadora 500 kV, 330 kV, 220 kV y 132 kV 66 kv, 33 kv o 13,2 kv. Estación Transformadora Reductora
- 5. Líneas Aéreas Elementos de Conducción Conductores Aisladores Morsetería Elementos de soporte Postes/Estructuras Fundaciones Puesta a tierra
- 6. 1. Baja resistencia eléctrica (pérdidas Joule) 2. Elevada resistencia mecánica (a esfuerzos permanentes o accidentales) 3. Costo limitado. METALES CONDUCTORES • COBRE • ALUMINIO • ALEACIÓN DE ALUMINIO • COMBINACIÓN DE METALES (ALUMINIO-ACERO)
- 7. nh : número de hilos c : número de capas nh = 3 c2 + 3 c + 1 Nro Capas 1 2 3 4 5 Nro Hilos 7 19 37 61 91 Si los hilos son del mismo diámetro, la formación obedece a la siguiente ley
- 8. cables homogéneos desnudos de aluminio puro (AAC) cables homogéneos desnudos de aleación de aluminio (AAAC) cables mixtos desnudos de aluminio-acero (ACSR) cables mixtos desnudos de aleación de aluminio-acero cables aislados con neutro portante (cables preensamblados) cables unipolares protegidos no aislados (hasta 33 KV) ALUMINIO Los conductores en base a aluminio en líneas aéreas:
- 10. Aluminio puro: características del conductor según IRAM 6300 Aleación de aluminio: características de conductor según IRAM 2212 Aluminio-acero: características de conductor según IRAM 2187-1 o IRAM 2187-2 Normas IRAM
- 11. 1. Hilos cableados, mejor resistencia a las vibraciones que los conductores de un único alambre. 2. Dureza superficial sensiblemente menor (Cu) (Hilos > 2 mm de diámetro ) 3. Precaución en Intemperie (capa protectora de óxido insoluble) materiales en suspensión en la atmósfera. 4. Evitar puesta a tierra de las torres, ciertos suelos deterioran. 5. Aire marino tiene una acción de ataque muy lenta. 6. Es electronegativo (uniones, y elementos de fijación a las cadenas y/o aisladores soportes) 7. más sensibles a los arcos eléctricos. (temperatura fusión : 660 ºC (Cu: 1083 ºC) Principios básicos del material Al
- 12. TIPOS DE CONDUCTORES 1)HOMOGENEOS de ALUMINIO (AAC): All Aluminium Conductor o conductor de aluminio 2) HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO (AAAC) All Aluminium Alloy Conductor o conductor de aleación de aluminio 3) MIXTOS de ALUMINIO ACERO (ACSR) Aluminium Conductor Steel Reinforced, conductor de aluminio con refuerzo de acero)
- 13. TIPOS DE CONDUCTORES 1)Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO (AAC): All Aluminium Conductor o conductor de aluminio SE UTILIZA VANOS CORTOS ZONAS COSTERAS SECTORES FERROVIARIO Y DEL METRO PUREZA DEL METAL > 99,7% Conductividad Eléctrica Resistencia Protección de la corrosión
- 14. TIPOS DE CONDUCTORES 2) HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO (AAAC) All Aluminium Alloy Conductor o conductor de aleación de aluminio MAYOR RESISTENCIA MECÁNICA RESISTENCIAA LA CORROSIÓN RELACIÓN RESISTENCIA -PESO SILICIO 0.5% Y MAGNESIO 0.6 % CARGA DE RUPTURA > 2 AAC (TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y MECÁNICOS) 15% CONDUCTIVIDAD < AAC
- 15. TIPOS DE CONDUCTORES 3) MIXTOS de ALUMINIO ACERO (ACSR) Aluminium Conductor Steel Reinforced, conductor de aluminio con refuerzo de acero) . Alma de Acero Resistencia mecánica Sí Cálculo eléctrico del conductor NO Contenido 6 a 40% CRUCES FLUVIALES ALAMBRES DE PUESTA A TIERRA AÉREOS LÍNEAS AÉREAS con VANOS EXTRA LARGOS
- 16. Características eléctricas y mecánicas de conductores de energía Resistividad ( 20° C.) ρAl 0,0303 Ωmm2/m ρCu 0,01724 Ωmm2/m Peso Específicos pAl 2700 Kg/mm3 pCu 8950 Kg/mm3 Comportamiento Mecánico del cable Módulo de elasticidad (E) Ecable = (Sac Eac + Sal Eal) (Sac + Sal) Coeficiente de dilatación lineal (α) αcable = (αac Sac Eac + αal Sal Eal) (Sac Eac + Sa Eal)
- 17. LONGITUD DEL CONDUCTOR Longitud ∝ Resistencia Maleabilidad de Metales Diámetro ≥ (20 mm o 30 mm) Varilla Rígida
- 18. LONGITUD DEL CONDUCTOR Cable Conductor compuesto Múltiples Hilos Enrollados en Haz Consistencia Mecánica Flexibilidades y Torsiones
- 19. L TEÓRICA < L REAL aprox. 2% Efecto trenzado CORRECCIONES EN CONDUCTORES SECCION LONGITUD 2r = ꬾ CABLE S TEÓRICA < S REAL aprox. 2% espacios entre hilos (aire, peq. residuos, aceites, etc.)
- 20. CABLE DE GUARDA Cables sin tensión, se instala en la parte superior de las torres/Estructuras de apoyo de los conductores, conectado eléctricamente a estos. Las torres/estructuras tienen con su PAT. Actúan como pararrayos. Suelen ser de acero de alta o extra alta resistencia mecánica Alumoweld o ACSR (acero recubierto de aluminio para compresión) Sección transversal mucho menor que la de los conductores de fase. Genera un espacio equipotencial de tierra en todo el trazado de la línea. El diseño del cable de guarda consiste básicamente en Determinación de su ubicación en la estructura. Características mecánicas: Resistir la carga mecánica y flecha adecuada. Características eléctricas: Bajas pérdidas por inducción y bajos voltajes de peso y de contacto.
- 21. CABLE DE GUARDA La ubicación del cable de guarda debe ser tal, que sea escasa la probabilidad de que caiga un rayo sobre el conductor de fase. Dos metodologías de diseño de la ubicación: Posición efectiva del cable: Buena protección o apantallamiento. Posición determinada del cable de guarda, una cierta probabilidad de falla de apantallamiento.
- 22. CABLE DE GUARDA
- 23. CABLE DE GUARDA
- 24. CABLE DE GUARDA Sobrevoltajes por descargas atmosféricas Principal Causa Salida de las líneas Fallas de apantallamiento Caída de un rayo directamente sobre el conductor de fase Flameo inverso voltaje muy alto en la cruceta (con respecto al conductor) Sistema de protección suele actuar falla del cable de guarda (Apantallamiento de la línea) Para un número de salidas de la línea aceptable: la resistencia de puesta a tierra debe ser muy baja y más aún cuando el nivel ceráunico es alto
Notas del editor
- Esquema unipolar de una instalación de transmisión simple Generación de la energía eléctrica transformación de energía cinética o energía potencial en energía eléctrica aprovechando los recursos de agua - desnivel o salto el vapor producido por la quema de carbón, gas o Diesel, transformándose la energía disponible en forma de calor en energía mecánica la energía potencial del sol (fuente de energía fotovoltaica) o la energía cinética del viento (fuente de energía eólica), además de la energía nuclear.
- Estación Transformadora Elevadora. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a transmitir, al elevar la tensión se reduce la corriente que circulará, reduciéndose así las pérdidas asociadas al Efecto Joule (calentamiento de los conductores). De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 132 kv, 220 kV, 330 kv, 500 kv, denominados alta tensión. Ya en el punto de consumo, y recurriendo a una Estación Transformadora Reductora, se modifican los niveles de tensión, a valores de media tensión (33 Kv – 13.2 Kv) para que se pueda acceder al Sistema de Distribución de Energía Eléctrica, facilitando así, el acceso de la misma a las viviendas, comercios, industrias y usuarios finales (medidor del cliente), mediante la transformación desde una red de media tensión (33- 1 Kv) a bajas tensiones (400/230 voltios)
- comportamiento seguro en condiciones de servicio, bajo las condiciones climáticas que normalmente es dado esperar, bajo tensiones de régimen, bajo corriente de régimen, y bajo las solicitaciones de cortocircuito esperables
- Conductores metálicos desnudos, que se obtienen mediante cableado de hilos metálicos (alambres) alrededor de un hilo central.
- 1) los conductores de aluminio se utilizan siempre en forma de hilos cableados, debido a que poseen mejor resistencia a las vibraciones que los conductores de un único alambre. 2) la dureza superficial de los conductores de aluminio es sensiblemente menor que para los de cobre, por lo que se los debe manipular con cuidado, además, los hilos que componen el conductor deben ser de 2 mm de diámetro o más, para que especialmente en las operaciones de tendido no se produzcan daños graves. 3) expuestos a la intemperie, se recubren rápidamente de una capa protectora de óxido insoluble que protege al conductor contra la acción de los agentes exteriores. Pese a esto deberá prestarse atención cuando hay ciertos materiales en suspensión en la atmósfera. Zonas de caleras, cementeras, etc., exigen seleccionar una aleación adecuada. 4) ciertos suelos naturales atacan al aluminio en distintas formas, por lo que no es aconsejable utilizarlo para la puesta a tierra de las torres, al menos cuando se ignoran las reacciones que el suelo puede producir. 5) el aire marino tiene una acción de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todos modos, numerosas líneas construidas en la vecindad del mar han demostrado óptimo comportamiento. En estos casos se deben extremar las precauciones en lo que respecta al acierto en la elección de la aleación y su buen estado superficial, en general el ataque será más lento cuantos menos defectos superficiales haya. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daños importantes, si no se presentan entalladuras o rebabas (que pueden ser causadas por roces durante el montaje) los hilos serán menos sensibles al ataque exterior. 6) el aluminio es electronegativo en relación a la mayoría de los metales que se utilizan en las construcciones de líneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones, y en los elementos de fijación a las cadenas y/o aisladores soportes. 7) la temperatura de fusión del aluminio es 660 ºC (mientras el cobre funde a 1083 ºC) por lo tanto los conductores de aluminio son más sensibles a los arcos eléctricos.
- El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto, los AAC son conductores trenzados de aluminio refinado con una pureza de metal mínima del 99,7 %, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión. Se utilizan principalmente en zonas urbanas en las que las distancias son cortas y los soportes están cerca (vanos cortos). Se pueden utilizar en zonas costeras gracias a su alto grado de resistencia a la corrosión y también se utilizan habitualmente en los sectores ferroviario y del metro
- Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5% y 0.6 % aproximadamente) y, gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro). Los AAAC se utilizan como cables conductores desnudos en los circuitos aéreos que requieren una mayor resistencia mecánica que los AAC y una mejor resistencia a la corrosión que los ACSR. Las características de hundimiento y la relación resistencia-peso del cable conductor AAAC son mejores que las de los cables AAC y ACSR.
- El alma de acero proporciona solamente resistencia mecánica al cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor.
- Si temperatura baja Se reduce la longitud del conductor Aumentando el tiro
- En los sistemas de potencia, con grandes tensiones e intensidades, hacen falta conductores de tamaños considerables para ser capaces de transportar tales energías. Entre los materiales más empleados se halla el cobre, que como cualquier otro metal presenta unas características de maleabilidad. Pero esta adaptabilidad, con conductores de 20 mm o 30 mm de diámetro, es prácticamente inexistente comportándose los mismos no como conductores flexibles y adaptables, sino más bien como autenticas varillas rígidas, inutilizables para los menesteres a los que están encomendados.
- La longitud de un conductor es directamente proporcional a la resistencia del mismo, ya que la trayectoria que los electrones deberán recorrer será proporcional a la longitud de la línea
- cable es un conductor compuesto por múltiples hilos enrollados en haz para mantener su consistencia mecánica y al mismo tiempo permitir, aun con diámetros considerables, las flexibilidades y torsiones adecuadas a su uso.
- cable es un conductor compuesto por múltiples hilos enrollados en haz para mantener su consistencia mecánica y al mismo tiempo permitir, aun con diámetros considerables, las flexibilidades y torsiones adecuadas a su uso.
- cable es un conductor compuesto por múltiples hilos enrollados en haz para mantener su consistencia mecánica y al mismo tiempo permitir, aun con diámetros considerables, las flexibilidades y torsiones adecuadas a su uso.
- Un rayo de 30kA, (que es muy probable) produce en una línea con impedancia característica de 400 ohmios, ondas de voltaje de lado y lado del punto de impacto de 6000 kV, que exceden por amplio margen el BIL de una línea de 220kV (aproximadamente de 1050kV). Por esta razón la probabilidad de que haya flameo entre el conductor y la cruceta o entre dos fases adyacentes y se presente una posterior salida de la línea, es muy cercana al 100% si falla el apantallamiento. Cuando la descarga cae sobre el cable de guarda, viaja hasta la torre más cercana, (a cada lado del punto de impacto), donde busca su camino a tierra. Parte de la onda de choque se reflejará por el cable de guarda hacia atrás, parte se refractará por el cable hacia delante y la mayor parte, baja por la torre hacia tierra. Debido a la impedancia de la torre y a la resistencia de puesta a tierra, se forman a todo lo largo de aquella, voltajes de un valor bastante alto. Cuando el voltaje en la cruceta es muy alto con respecto al conductor, tenemos el flameo cuyo punto de mayor voltaje es la cruceta, llamado flameo inverso, (back flashover). Este flameo puede ocasionar, dependiendo de la calibración del sistema de protección, una salida de la línea. Para prevenir estos casos las Buenas Practicas de la Ingeniería de los Sistemas de Puestas a tierra puede ser resumida en: Medición de la Resistividad previamente al diseño del S.P.T Diseño del Sistema de Puesta a Tierra por cada Estructura Selección Especializada de los D.P.S Selección Especializada de Materiales – RETIE Selección Especializada de Herramientas Selección Especializada de Equipos de Medición Talento Humano Certificado (Realización de Pruebas Previas) Medición de la Equipotencialización Medición en Baja Frecuencia del S.P.T.- ( Método de la Caída de Potencial ) Medición en Alta Frecuencia del S.P.T. – ( Método de la Caída de Potencial ) Y el Porcentaje permitido del 10 % máximo como diferencia entre el valor del S.P.T. diseñado VS el Construido Estas prácticas nos permiten construir óptimamente: El Apantallamiento, El Sistema de Puesta a Tierra, y la Instalación de los D.P.S; y de esta forma poder garantizar en un 100% que no ocurran salidas de las Líneas por Sobretensiones causadas por los Rayos.