DISEÑO ELECTRICO Y MECANICO DE UN TRAMO DE 5Km DE UNA LINEA DE TRANSMISION DE 138 KV EN EL CANTON...

8/18/2019 DISEÑO ELECTRICO Y MECANICO DE UN TRAMO DE 5Km DE UNA LINEA DE TRANSMISION DE 138 KV EN EL CANTO…

1/41

MEMORIA TECNICA:DISEÑO ELECTRICO Y MECANICO DE UN

TRAMO DE 5Km DE UNA LINEA DE

TRANSMISION DE 138 KV EN EL CANTONGIRON


2/41

2

DISEÑO ELECTRICO Y MECANICO DE UNTRAMO DE 5Km DE UNA LINEA DETRANSMISION DE 138 KV EN EL CANTON

GIRON

DISEÑO

OBTENCION DEL PERFIL LOGITUDINAL APARTIR DEUN PLANO PROPORCIONADO POR EL IGM

A partir de un plano con curvas de nivel se procede a obtener elperfil longitudinal con la ayuda de un escalimetro, el plano obtenidoesta realizado en una escala de 1:50000 para nuestro diseño esnecesario que el perfil se presente en una escala de 1:2000horizontal y 1:500 vertical, como se presenta en el anexo 2, acontinuación se muestra el plano de niveles y la trayectoria de lalínea de transmisión.

FIJACION DE APOYOS APARTIR DE UNA PLANTILLADE LA CURVA DE LA PARABOLA, PROPIA DELCONDUCTOR

La plantilla al igual que el perfil longitudinal se grafica en una escalade 1:2000 horizontal y de 1:500 vertical para que de esta manera sepuedan ubicar los apoyos, para la elaboración de la plantilla decurvas se hizo uso de la curva de la parábola ya que el vano criticono supera los 1500m de otra manera hubiera sido necesario usar lacurva de la catenaria:

2

2 x

H

P

P

H y

En donde:H: es la tensión inicial de la líneaP: es el peso específico del conductorx: es la variable que corresponde a la distancia del vano


3/41

3

22

mmS

Kg T H

En donde:T: es la tensión a la rotura en Kg. para nuestro casoT=14152.081KgS: es la sección en mm² para nuestro casoS=494.2507 mm²2: es un coeficiente de seguridad.

H=14.3165 Kg./mm

2/

mmS m Kg p P

En dondeP: es el peso del conductor en Kg./m para nuestro casoP=1.634 Kg./Km.

P=0.003305 Kg./mm

Con estas ecuaciones se obtiene la curva de flecha máxima queaparece en color violeta en el grafico que se presenta acontinuación, y de color rojo en la plantilla real en el anexo 2, otracurva de importancia es la curva de distancia máxima de seguridadla cual es paralela a la curva de flecha máxima o de la parábola, seobtiene a partir de la siguiente ecuación

1503.51 U

h

En donde:U: es el voltaje de la línea en Kv en nuestro caso U=138 Kv y

h1=6.22 m


4/41

4

Y así obtenemos la segunda curva que es la de distancia mínima deseguridad, que se puede observar en el grafico de color azul y en elanexo 2 de color café, ahora se obtiene incluye la flecha para elvano critico, si se observa el grafico el vano critico se encuentra

entre -250m y 250m por lo tanto este vano tiene un valor de 500men la ecuación de cambio de estado calculamos la flecha critica quepara esta zona corresponde a la flecha obtenida con la hipótesis detemperatura.

24

2

124

111222

222

2

222

23

ma E

t

ma E t E t t

En dondet2: es la tensión final requerida para obtener la flechaE: es el modulo de elasticidad del conductor, en nuestro casoE=8000 Kg./m * mm²α: es el coeficiente de dilatación lineal del conductor en nuestro casoα=17.7E-6 1/°Cθ2: temperatura final del cable para obtener la curva usamos θ2=50° θ1: temperatura inicial del cable para obtener la curva usamos

θ1=0° t1: es la tensión específica inicial del cable en este caso es la H yacalculadaa: es la longitud del vano critico en para obtener la curvaa=500mm1: es la sobrecarga inicial a causa de las hipótesis por lo generalm1=1m2: es la sobrecarga final para la elaboración de la plantillam2=1

ω: es el peso especifico del conductor en este caso es el P yacalculado.

con estas consideraciones

t2=10.4404 Kg./mm

Calculamos la flecha máxima con la ayuda de la ecuación:


5/41

5

28

2

t

a f

Y encontramos que f=9.9m De esta manera encontramos la tercera curva de la plantilla la cualse grafica de forma paralela a las anteriores, tanto en la graficacomo en el anexo 2 se encuentra representada por el color amarillo.

Con la ayuda de esta plantilla se puede ubicar los apoyos en lagrafica del perfil longitudinal, consiste en hacer recorrer la plantillapor la línea de perfil ubicando la línea de la flecha en color amarilloen los puntos en los que la distancia de seguridad se mantengadentro del limite que son los 6.22m.

5.3 DISEÑO Y CALCULO DE LAS ALTURAS DE LASESTRUCTURAS:

Luego de obtener los apoyos necesarios identificamos el tipo deestructura a usar, para nuestro diseño se va a distribuir la línea en 5tramos correspondientes a las direcciones que toman los mismos.

5.3.1 DESCRIPCION DE LOS TRAMOS

TRAMO 1:El primer tramo esta ubicado en la parroquia Santa Ana, es untramo de 1000m y no presenta mayores obstáculos, este tramo estacompuesto de 4 banos y cinco estructuras:La primera estructura (1A) es una estructura de amarre la cual esta

ubicada en el punto inicial de la línea a una altura de 2600 m.s.n.m

-20

-10

0

10

20

30

40

50

- 600 - 550 - 500 - 450 -400 - 350 - 300 - 250 - 200 - 150 - 100 - 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600


6/41

6

de la misma parte un bano de 170m hacia la segunda estructura(2S) que es una estructura de suspensión que se encuentra a 170mdel inicio de la línea y a un altura de 2553 m.s.n.m, de ella parte unbano de 180m hacia la tercera estructura (3S) que es una estructura

de suspensión que se encuentra a 350m del inicio de la línea y a unaltura de 2480 m.s.n.m, de ella parte un bano de 200m hacia lacuarta estructura (4S) que es una estructura de suspensión que seencuentra a 550m del inicio de la línea y a un altura de 2426m.s.n.m, de ella parte un bano de 450m hacia la ultima estructura(5CD) del tramo que es una estructura de cambio de dirección quese encuentra a 1000m del inicio de la línea y a un altura de 2365m.s.n.m

TRAMO 2:Este tramo se encuentra ubicado en las parroquias de Santa Ana yde Hnahualhuaycu, es un tramo de 1000m y presenta dosobstáculos, la quebrada de Chaupi de aproximadamente 500m, y laVía Girón-Pasaje, este tramo esta compuesto de dos estructuras ydos banos, parte en la estructura 5CD y va hacia una estructura desuspensión (6S) que esta ubicada a 1700m del inicio de la línea y auna altura de 2460 m.s.n.m cubriendo un bano de 700m sobre laquebrada, de esta estructura parte a una estructura de cambio dedirección (7CD) ubicada a 2000m del inicio de la línea y a 2480

m.s.n.m cubriendo un bano de 300m.

TRAMO 3:Este tramo se encuentra ubicado en las parroquias de Norambote yCorral, es un tramo de 1150m y no presenta mayores obstáculos,este tramo esta compuesto de tres estructuras y tres banos: naceen la estructura 7CD y va hacia una estructura de suspensión (8S)que esta ubicada a 2200m del inicio de la línea y a una altura de2480 m.s.n.m cubriendo un bano de 200m, de esta estructura parte

a una estructura de suspensión (9S) ubicada a 2800m del inicio dela línea y a 2440 m.s.n.m cubriendo un bano de 600m, y termina enuna estructura de cambio de dirección (10CD) ubicada a 3150m delinicio de la línea y a 2360 m.s.n.m cubriendo un bano de 350msiendo este el tramo de mayor tamaño.

TRAMO 4:Se encuentra ubicado en las parroquias de Tablón Chico yNorambote, es un tramo de 850m y el único obstáculo que presenta

es la vía Girón-Pasaje, esta compuesto de tres estructuras y tresbanos: nace en la estructura 10CD y va hacia una estructura de


7/41

7

suspensión (11S) que esta ubicada a 3375m del inicio de la línea ya una altura de 2297 m.s.n.m cubriendo un bano de 225m, de estaestructura parte a una estructura de suspensión (12S) ubicada a3535m del inicio de la línea y a 2229 m.s.n.m cubriendo un bano de

160m, y termina en una estructura de cambio de dirección (13CD)ubicada a 4000m del inicio de la línea y a 2160 m.s.n.m cubriendoun bano de 465m siendo este el tramo de menor tamaño.

TRAMO 5:Se encuentra ubicado en las parroquia de Tablón Chico yNorambote, es un tramo de 1050m y presenta dos obstáculos, El rióGirón y una carretera Vecinal del cantón Girón, esta compuesto detres estructuras y tres banos: nace en la estructura 13CD y va haciauna estructura de suspensión (14S) que esta ubicada a 4560m delinicio de la línea y a una altura de 2205 m.s.n.m cubriendo un banode 560m sobre el rió Girón, superando de esta forma los dosobstáculos, de esta estructura parte a una estructura de suspensión(15S) ubicada a 4910m del inicio de la línea y a 2233 m.s.n.mcubriendo un bano de 350m, y termina en una estructura de amarre(16A) ubicada a 5050m del inicio de la línea y a 2240 m.s.n.mcubriendo un bano de 140m.

5.3.2 CALCULO MECANICO DE LAS ESTRUCTURAS

TRAMO 1

a1=170m V=138Kva2=180m f=60Hz

a3=200m Diam c=28.1432mma4=450m


8/41

8

Los datos que no se presentan fueron obtenidos del anexo uno y delas tablas del anexo 3

Vano regulador:

man

ana

n

n

4664.331450200180170

450200180170 3333

1

1

3

Sobrecargas:Por vientoComo el diámetro del conductor es mayor a 16mm (Anexo 3)Pv=50Kg/m²

mkg mkg cdiam P Pv /40716.10281.0*50

m Kg Pc Pv P /1563.2634.1407.1' 2222

3197.1634.1

1563.2'

Pc

P m

7342.403197.1

1cos

1cos

11

m

Por hielo

Como la altura sobre el nivel del mar es de 2560 (Anexo 3)


9/41

9

mkg cdiam Ph /9098.11432.2836.036.0 mkg Pc Ph P /5438.3634.19098.1''

1687.2

634.1

5438.3'''

Pc

P m

Hipótesis:

Hipótesis de viento: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1

m2=mθ1=-5θ2=15

t2=13.408Kg/mmObtenemos una flecha def=2.5657m.

Hipótesis de temperatura: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1m2=1θ1=-5θ2=50

t2=9.2518Kg/mm

Obtenemos una flecha def=4.9074m.


10/41

10

Hipótesis de hielo: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1

m2=m’ θ1=-5θ2=0


Flecha máxima

Obtenemos la flecha máxima la cual es la mayor de todas lasobtenidas en las hipótesis fmax=4.9074m

Altura de seguridad:Es la misma utilizada en las plantillash1=6.22m

Longitud del aislador:Se usara un aislador tipo NEMA 52-5 (Anexo 1)

Lais=14.605cmVcais=125Kv

Todas las constantes fueron obtenidas por tablas las mismas quese expresan en el anexo 3

Voltaje de falla:

KvV kt

Vt 8604.3093

1385.221.1

3

21.1

Variación por condiciones meteorológicas:


11/41

11

Kv H

Kll Vt Vc

n

834.2371.1

767552.01.18604.309 1

aisladores29026.1

125

834.237#

Vcais

Vcaisl

mm Laisl aisl Laisl 2921.014605.02#

Distancia entre conductores:K=0.6 ya que el ángulo de la sobrecarga de viento es mayor a 40°(Anexo 3)

mU

L f K D 3013.2

150

13829.09074.46.0

150

max

mU

d 02.1150

1381.0

1501.01

02.112 d h m Lh D 32.129.002.12

La distancia entre conductores será la mayor de las dos obtenidas,entonces: D=2.3013m

Distancia de la línea a la estructura:

m sen sen L x 2.073.4029.0 m xd d 22.12.002.112

Distancia de la línea al cable de guardaβ=35°

m

d h 742.1

35tan

22.1

tan

23

Altura de la estructura:

mh L D f h H 56.1574.13.03.2522.63max1 Tensión de cada dia:


12/41

12

Para el cálculo de la tensión de cada dia usaremos una temperaturapromedio de 13° y sin la existencia de sobrecargas

Aplicando la ecuación de cambio de estado con:

m1=1m2=2θ1=0θ2=13

t2=6.14176Kg/mm

%211000819.14152

257076.49414176.6100

2

T

S t TCD

Según las condiciones de la tensión de cada dia este tramo delinean necesita amortiguadores (Anexo 1)


13/41

13


14/41

14

TRAMO 2

a1=700m V=138Kva2=300m f=60Hz

Diam c=28.1432mm


Vano regulador:

man

an

a n

n

27625.608300700

300700 33

1

1

3


mkg mkg cdiam P Pv /40716.10281.0*50

m Kg Pc Pv P /1563.2634.1407.1' 2222

3197.1

634.1

1563.2'

Pc

P m


15/41

15

7342.403197.1

1cos

1cos

11

m

Por hieloComo la altura sobre el nivel del mar es de 2560 (Anexo 3)


1687.2

634.1

5438.3'''

Pc

P m

Hipótesis:

Hipótesis de viento: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1m2=mθ1=-5

θ2=15



16/41

16

Hipótesis de temperatura: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1m2=1

θ1=-5θ2=50


Hipótesis de hielo: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1m2=m’ θ1=-5θ2=0


Flecha máxima

Obtenemos la flecha máxima la cual es la mayor de todas lasobtenidas en las hipótesis

fmax=13.8616m


Longitud del aislador:Se usara un aislador tipo NEMA 52-5 (Anexo 1)Lais=14.605cmVcais=125Kv



17/41

17

Voltaje de falla:

KvV kt

Vt 8604.309

3

1385.221.1

3

21.1


Kv H

Kll Vt Vc

n

834.2371.1

767552.01.18604.309 1

aisladores29026.1125

834.237#

Vcais

Vcaisl



mU

L f K D 2.3150

13829.08616.136.0

150max

mU d 02.1150

1381.01501.01

02.112 d h m Lh D 32.129.002.12



m sen sen L x 2.073.4029.0 m xd d 22.12.002.112


md

h 742.135tan

22.1

tan

2

3


18/41

18


mh L D f h H 44.2574.13.02.31422.63max1

Tensión de cada dia:


Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1m2=2

θ1=0θ2=13

t2=7.0052Kg/mm

%241000819.14152

257076.4940052.7100

2

T

S t TCD

Según las condiciones de la tensión de cada dia este tramo de

linean necesita amortiguadores (Anexo 1)


19/41

19


20/41

20

TRAMO 3

a1=200m V=138Kva2=600m f=60Hz

a3=350m Diam c=28.1432mm


Vano regulador:

man

an

a n

n

7314.481350600200

350600200 333

1

1

3

Sobrecargas:


mkg mkg cdiam P Pv /40716.10281.0*50

m Kg Pc Pv P /1563.2634.1407.1' 2222


21/41

21

3197.1634.1

1563.2'

Pc

P m

7342.403197.1

1

cos

1

cos

11

m



1687.2634.1

5438.3'''

Pc

P m

Hipótesis:

Hipótesis de viento: Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1

m2=mθ1=-5θ2=15



22/41

22


θ1=-5θ2=50




Flecha máxima


fmax=9.2848m





23/41

23

Voltaje de falla:

KvV kt

Vt 8604.309

3

1385.221.1

3

21.1


Kv H

Kll Vt Vc

n

834.2371.1

767552.01.18604.309 1


834.237#

Vcais

Vcaisl



mU

L f K D 78.2150

13829.02848.96.0

150max

mU d 02.1150

1381.01501.01

02.112 d h m Lh D 32.129.002.12



m sen sen L x 2.073.4029.0 m xd d 22.12.002.112


md

h 742.135tan

22.1

tan

2

3


24/41

24


mh L D f h H 34.2074.13.078.23.922.63max1




θ1=0θ2=13

t2=6.1253Kg/mm

%211000819.14152

257076.4941253.6100

2

T

S t TCD




25/41

25


26/41

26

TRAMO 4

a1=225m V=138Kva2=160m f=60Hz

a3=465m Diam c=28.1432mm


Vano regulador:

man

an

a n

n

469.369465160225

465160225 333

1

1

3


mkg mkg cdiam P Pv /40716.10281.0*50

m Kg Pc Pv P /1563.2634.1407.1' 2222

3197.1634.1

1563.2'

Pc

P m


27/41

27

7342.403197.1

1cos

1cos

11

m



1687.2

634.1

5438.3'''

Pc

P m

Hipótesis:


θ2=15



28/41

28


θ1=-5θ2=50




Flecha máxima


fmax=5.905m





29/41

29

Voltaje de falla:

KvV kt

Vt 8604.309

3

1385.221.1

3

21.1


Kv H

Kll Vt Vc

n

834.2371.1

767552.01.18604.309 1


834.237#

Vcais

Vcaisl



mU

L f K D 42.2150

13829.0905.56.0

150max

mU d 02.1150

1381.01501.01

02.112 d h m Lh D 32.129.002.12



m sen sen L x 2.073.4029.0 m xd d 22.12.002.112


md

h 742.135tan

22.1

tan

2

3


30/41

30


mh L D f h H 68.1674.13.042.2622.63max1




θ1=0θ2=13

t2=6.223Kg/mm

%211000819.14152

257076.494223.6100

2

T

S t TCD




31/41

31


32/41

32

TRAMO 5

a1=560m V=138Kva2=350m f=60Hz

a3=140m Diam c=28.1432mm


Vano regulador:

man

an

a n

n

0206.459140350560

140350560 333

1

1

3


mkg mkg cdiam P Pv /40716.10281.0*50

m Kg Pc Pv P /1563.2634.1407.1' 2222

3197.1634.1

1563.2'

Pc

P m


33/41

33

7342.403197.1

1cos

1cos

11

m



1687.2

634.1

5438.3'''

Pc

P m

Hipótesis:


θ2=15



34/41

34


θ1=-5θ2=50




Flecha máxima


fmax=8.549m





35/41

35

Voltaje de falla:

KvV kt

Vt 8604.309

3

1385.221.1

3

21.1


Kv H

Kll Vt Vc

n

834.2371.1

767552.01.18604.309 1


834.237#

Vcais

Vcaisl



mU

L f K D 7049.2150

13829.0549.86.0

150max

mU d 02.1150

1381.01501.01

02.112 d h m Lh D 32.129.002.12



m sen sen L x 2.073.4029.0 m xd d 22.12.002.112


md

h 742.135tan

22.1

tan

2

3


36/41

36


mh L D f h H 56.1974.13.075.255.822.63max1 Tensión de cada dia:


Aplicando la ecuación de cambio de estado con:m1=1

m2=2θ1=0θ2=13

t2=7.0125Kg/mm

%241000819.14152

257076.4940125.6100

2

T

S t TCD

Según las condiciones de la tensión de cada dia este tramo delinean necesita amortiguadores (Anexo 1)


37/41

37


38/41

38

ANEXO 1

CARACTERISTICAS DEL CONDUCTOR, CABLE DEGUARDA Y AISLADOR:

Conductor: 795,000 MCM ACSR 26/7

Sección: 0.7261 sq. inTensión a la rotura: 31200 lbfDiámetro: 1.108 inPeso: 1098 lb/ft

Cable de guarda: AºGº de Alta Resistencia Norma: IRAM 722

Cable de guardia de aceroTipo: AºGº de AltaResistenciaNorma: IRAM 722Formación: 1 x 7 N°x mmDiámetro: 10,5 mmSección: 67,35 mm2Masa unitaria: 0,537 kg/m

Carga de rotura: 62500lbfDiámetro de cada alambre 3,50 mm

Aislador: Tipo suspensión NEMA 52-5

Diámetro del disco: 10 inLongitud: 5.75 inVoltaje critico disruptivo: 125 Kv.


39/41

39

Amortiguador: Tipo stockbridge AMS-29

Si la tensión de cada dia supera un 16% la línea necesita

amortiguadores.

Diámetros de conductor entre 27.7mm a 29.4mmLongitud: 336mmPeso: 1.30Kg


40/41

40

ANEXO 3

Sobrecarga por viento:

Según normas españolas:P=50 Kg/m² si el diámetro del conductor es mayor a 16 mmP=60 Kg/m² si el diámetro del conductor es menor a 16 mm

Sobrecarga por hielo:

Según normas españolas: Altura sobre el nivel del mar mayor a 500m no existe hielo Ph=0Si la altura entre 500 m.s.n.m y 1000 m.s.n.m Ph=0.18√diam cond Si la altura es mayor 1000 m.s.n.m Ph=0.36√diam cond


41/41

Voltaje critico:

H

Kll V kt Vt n

3

21.1

En donde:1.1: Factor de error y correcciónKt: Factor de sobrevoltaje de 2.5 a 3V: Voltaje de la líneaKll: Factor por lluvia de 0.8 a 1.2

δ: densidad del aire

t

B

273

92.3

En donde:B: presion barométrica en cm/Hgt: temperatura ambiente

H: Factor de humedad de 0.9 a 1.2

n: esta dado por la longitud de los aisladores sin fallas de voltajeL menor a 1.5m n=1L entre 1.5m y 2.5m n=0.9L entre 2.5m y 3m n=0.8L mayor a 3m n=0.7

Distancia entre conductores:

L f K D max

En dondefmax: flecha máxima de la líneaL: longitud de los aisladores con sobrecarga de voltajeK: Factor de oscilación por viento

α mayor a 65° K entre 0.65 y 0.7α entre 40° y 65° K entre 0.6 y 0.65α mayor a 40° K entre 0 45 y 0 6

DISEÑO ELECTRICO Y MECANICO DE UN TRAMO DE 5Km DE UNA LINEA DE TRANSMISION DE 138 KV EN EL CANTON...

Documents

Transcript of DISEÑO ELECTRICO Y MECANICO DE UN TRAMO DE 5Km DE UNA LINEA DE TRANSMISION DE 138 KV EN EL CANTON...