CTC Cable Presentation –December 14, 2007
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Optimizando la Eficiencia de la
Energía en Líneas Aéreas Expuestas
Una introducción a la Nueva Tecnología de los Conductores
Compuestos de Fibra de Carbono y el uso de los Conductores
ACCC para reducir pérdidas y aumentar el rendimiento
Cigré Santiago, Sep. 2008
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Los mayores problemas
• Capacidad insuficiente:
– Las líneas requieren más corriente y necesariamente los conductores necesitan ser reemplasados.
– Estruturas muchas veces no soportarían un conductor más pesado teniendo que ser reemplasadas también.
– Tensionamento muy alto sobre el conductor
• Necesidad de nuevas líneas:
– Gastos del Capital es el factor limitante
• Grandes distancias o cruce de ríos:
– Flecha (sag) es un factor crítico
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Por qué Conductor ACCC?
El Conductor Ideal es:– Capaz de conducir más energía cuando comparado a
otros conductores de mismo peso, y diámetro &
– Capaz de trabajar en altas temperaturas.
– Capaz de minimizar pérdidas en las líneas
– Más liviano y resistente que permite vanos más largos
Sin:
• Flecha (sag) o pérdida de fuerza con el tiempo o bajo
diferentes condiciones;
Comparación basada en similares pesos y fuerzas de varios conductores
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Los materiales
compuestos de fibra
de carbono híbrido,
posibilitan altos
niveles de desempeño
y durabilidad, donde
los metales y ligas no
pueden competir
efectivamente.
Descripción del Conductor ACCC
Desarrollado para garantizar una
mejoría en aeronaves y en
aeroespaciales miliíares,
los compuestos de carbono
pueden aumentar considerablemente
su desempeño.
Sus características han sido
exploradas por más de 40 años en el
uso operacional.
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Los conductores ACCC combinam la tecnología de purificación del aluminio recocido en Alta Temperatura, con el aumento del aluminio en contacto con el área seccional
El núcleo ACCC:
• Aumenta la fuerza:
(más ligero y fuerte que el de acero)
• Favorece el aumento de la
conductividad
Núcleo menor que el equivalente en acero,
permitiendo un 28% más Aluminio que
el ACRS
Prácticamente elimina la flecha
El Desarrollo del ACCC
Hilos Trapezoidales:
•Aumento en el perfil
del aluminio;
•Lo que aumenta la
conductividad.
ACSS Swannee:
486 mm2 (959.6 kcmil)
1,962Kg/km
ACCC „Drake‟:
516.7mm2 (1020 kcmil )
1,558 Kg/km
ACSS Drake:
Concentración
alrededor de
403 mm2 (795 kcmil)
1,628 Kg/km
Introducción de
hilo trapezoidal
aumenta el área
conductiva
Introducción del
núcleo de fibra de
carbono para
aumentar la
proporción de peso
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Descripción del Conductor ACCC
La idea de un conductor de fibra de carbono es antigua y fue
abandonada debido à corroción.
El processo patentado innovador CTC es la tecnología que hace
posible los Conductores de Fibra de Carbono ACCC.
• Un 28% más de aluminio = Mejor Capacidad, Redución de pérdidas, & Temperaturas Refrigeradas
• Un 25% más resistente y un 60% más ligero que el tradicional con núcleo de acero = estructuras menores o más bajas
• Bajo Coeficiente de extensión termal = menos caída a altas temperaturas
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Ventajas del Conductor ACCCLos conductores ACCC están próximos de alcanzar la perfección
– Capaces de conducir más energía, porque tienen más aluminio puro
y opera en elevadas temperaturas (HTLS)
– Reducen significativamente las pérdidas en las líneas, lo que
aumenta la economía, reduciendo los costos de generación.
Y los conductores ACCC:• Presentam mínima flecha
• Creep cuase zero con el tiempo;
• Ellos duran tanto o más que otros conductores
La Tecnología:
Los conductores ACCC tienen más conductividad material/kilómetro;
Los conductores ACCC usan en su núcleo fibra de carbono para eliminar
flechas y fallos (creep)
Los conductores ACCC usan aluminio recocido para operar en alta
temperatura
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Basado en 520mm2 Cables Drake probados por Kinectrics Lab - 1600 amps en 225 pies de extensión
Midiendo el Desempeño
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
Cab
le S
ag
(m
m)
Temperature (C)
ACSR
ACSS
Invar - ACIR
GAP HTLS
ACCC
ACCC = 60-80oC mas frio
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Comparación del DesempeñoAmperaje Blanco (TARGET AMPACITY )= 750 Amps
Tipo
Tamaño
(mm2)
R-ac @ 75oC
Ohms/kft
Temp (oC) @
blanco
current
Fuerza
total (MW)
Pérdida de
fuerza
(MW)
Fuerza
final (MW)
Costo con
pérdidas en 1
año ($M)
Costo por no
usar el
ACCC (1
año, $M)
242 0.0435 90 299 32 267 $28.0 $10.5
ACCC/TW 360 0.0292 67 299 20 279 $17.5 $0.0
ACSS 242 0.0424 86 299 31 268 $27.2 $9.6
Invar 225 0.0452 92 299 34 265 $29.8 $12.3
AAAC 362 0.0334 71 299 24 275 $21.0 $3.5
GAP 265 0.0414 84 299 30 269 $26.3 $8.8
Linea de 80 millas de 230 kV w/ 25 C ambiente del aire & 2 pies/s velocidad del viento, 0 pies Elevacion, 30 grados Latitud. Financiero basado en perdida de enrgia con costo de $0.10/kwh;
Amperaje Blanco (TARGET AMPACITY) = 1350 Amps
Tipo
Tamaño
(mm2)
R-ac @ 75oC
Ohms/kft
Temp (oC) @
blanco
current
Fuerza
total (MW)
Pérdida de
fuerza
(MW)
Fuerza
final (MW)
Costo con
pérdidas en 1
año ($M)
Costo por no
usar el
ACCC (1
año, $M)
ACSR 242 0.0435 273 N/A N/A N/A
ACCC/TW 360 0.0292 168 538 88 450 $77.1 $0.0
ACSS 242 0.0424 260 538 159 379 $139.3 $62.2
Invar 225 0.0452 288 538 177 361 $155.1 $78.0
AAAC 362 0.0334 186 N/A N/A N/A
GAP 265 0.0414 248 538 149 389 $130.5 $53.4
Linea de 80 millas de 230 kV w/ 25 C ambiente del aire & 2 pies/s velocidad del viento, 0 pies Elevacion, 30 grados Latitud. Financiero basado en perdida de enrgia con costo de $0.10/kwh;
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Desarrollo del Producto
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1. Características Físicas del Núcleo Compuesto
2. Propiedades Eléctricas del Conductor
3. Aparatos y Sistemas de Ejecución
4. Exposición Ambiental y Longevidad
5. Métodos de Instalación
6. Experimentaciones en Campo
7. Comercialización
El Camino de la Comercialización
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Pruebas en Líneas con Carga de Hielo
UK
France
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Prueba en 60º negativos en “Recipiente”
- 60oC “Container on Mars” Test
Núcleo / Un ano / 31” radius / -60 C
Linnet size core
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Prueba de Imersión en agua caliente a 90ºC
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Hornos de 180oC / 200oC / 220oC
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Informes de Pruebas (on line)
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Comercialización del ACCC
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CTC Cable Corporation fabrica y vende las barras de (composite) compuesto de carbono (mirar en la figura).
Estas barras son usadas como materia prima por las fábricas en la producción de sus Conductores de aluminio.
Comercialización de los Núcleos CTC
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Produción del Conductor ACCCFabricado em sociedad con Indústrias Calificadas y Licenciadas
US y Canada: Fabricando Actualmente
Belgium (EC): Fabricando Actualmente
China: Fabricando Actualmente
Middle East (GCC): Completando la Calificación
Korea: Evaluando el Potencial
Baltic States, Russia: Explorando el Potencial
Indonésia Explorando el Potencial
México: Explorando el Potencial
Brasil: Explorando el Potencial
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Instalación del ACCC
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Experiencia de InstalaciónExtensive Field Testing:• EPRI – Haslett, TX, USA
• State Grid – Shanghai, China
• State Grid – Beijing, China
• State Grid – Shenhzen, China
• State Grid – Wuxi, China
• National Grid – Eakring, UK
• EDF – Renardieres, France
• RTE / EDF – Minerve, France
• Dead Water Fell, UK(Excludes small trials)
Commercial Customers:• National Grid – Niagara Falls, NY, USA
• Austin Energy– Austin, TX, USA
• APS– Phoenix, AZ, USA
• City of Holland– Holland, MI, USA
• Xcel Energy– Denver, CO, USA
• City of Kingman– Kingman, KS, USA
• Kingman (FEMA)– Kingman, KS, USA
• PacifiCorp– Salt Lake City, UT, USA
• WAPA– Phoenix, AR, USA
• AEP – San Antonio, TX, USA
• AEP – Abelinene, TX, USA
Commercial Customers:• AEP – Rogers, AR, USA
• KAMO – Springfield, MO, USA
• Mohave Electric– Bullhead City, AZ, USA
• PacifiCorp – Salt Lake City, UT, USA
• Oklahoma Gas & Electric – OK, USA
• Ozark Electric – USA
• OG&E, USA
• Lioaning Electric – Lioyang, China
• Fujian Power – Longyan, China
• Fujian Power – Xaiman, China
• State Grid – North West, China.
• Fujian Power – Nam Ping, China
• Puzin Power – Puzin, China
• Fujian Power – Fuzhou, China
• Puzin Power – Puzin, China
• Fujian Power – Fuzhou, China
• Fujian Power – Fujian, China
• Hubei Province Electric Power – China
• Jiangsu New Far East - China
• Zhejiang Province – Ningbo City, China
• Hubei Province Electric Power – China
• Hubei Province Electric Power – China
• Jiangsu New Far East - China
• Far East Composite Technology Co. – China
• Jiang XI Province China
• Nan Jing City China
• Gezhouba-Baijiachong, Yichang, China
• Hu Nan Province, China
• Zircon Poland, Poland
• Chilectra SA, Chile
• Jordana Electric, Mexico
• PT Ibnu Taryu, Indonesia
Más de 5,000 terminales y conexiones
ya instalados
86 ordenes representando mas de
de 5,500 kilômetros de ACCC
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Equipos ACCC – Disponibles en todo el mundo
• Los terminales y conexiones son patentados, y exclusivos para la proteción intelectual de CTC‟s ACCC
• Los terminales y conexiones generalmente están disponibilizados por 2 fuentes
• Equipos de fácil manuseo con el mínimo de entrenamiento
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Componentes de los Equipos
Una mirada de cerca en el sistema:
El Terminal:
Eyebolt
Collet
Collet Housing
Una junción es
esencialmente
compuesta por
dos terminales,
uno de espaldas
al otro
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Instalando las Compresiones AjustadasLos terminales y conexiones son instalados usándose equipos y herramientas convencionales. Para instaladores entrenados, la instalación puede ser más fácil que la de los tradicionales equivalentes
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Post Clamp
Suspension Clamp
Otros AccesoriosAbrazaderas de suspensión y
amortiguadores apropiados para
suavizar el trabajo de los hilos de
aluminio (ACSS) con los conductores
ACCC (de todos los tamaños y
diámetros)
Las abrazaderas de suspensión para los
conductores ACCC cuentan con la
ayuda de una barra blindada para disipar
el calor proveniente del conductor
ACCC.
(Todos los equipos y ajustes que estén
relacionados con el conductor deben ser
calculados de acuerdo con la
temperatura de las líneas. Esto incluye
dampers, spacers, clamps, insulators,
line taps, jumpers, filling compound,
bolts, connectors, etc.)
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Klein Grips, Chicago Grips, Kellams, Socks y Pre-Forms, todos
han sido empleados con éxito en más de dos docenas de
instalaciones con medidas mayores que 2,500 pies.
Métodos de Instalaciones
Grapa usada para prevenir el delizamiento del núcleo cuando tirados sucesivamente
por más de 300m (“bug”)
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Convencionales roldanas y carreteles de suspensión son usados para
aplicaciones tanto de transmisión como de distribución.
Equipos de Instalación
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Ventajas del Desempeño
• Aumentando el rendimiento: aumentando la cantidad de material conductivo, consecuentemente aumenta el rendimiento. Los menores núcleos de los conductores ACCC son 25%-40% más fuertes que los ACSR/ACSS/ACCR, y con hilos trapezoidales de Al aumentam significativamente la masa del conductor, para ofrecer más energía con conductor de mismo diámetro.
• Reduciendo Pérdidas: El aumento de la fuerza genera calientamiento y pérdida en las líneas. Los conductores ACCC transfieren la misma fuerza con menores pérdidas (y temperaturas más bajas).
• Reduciendo caídas en las líneas (sag): Con el aumento de la corriente transmitida por los cables de metal ocurre un sobrecalientamiento dejándolos más flexibles hasta el punto en el que su propio peso ocasiona HT flecha (sag). Con la sustitución del metal por el núcleo ACCC, las caídas son eliminadas.
• Reduciendo la corrosión: Usándose el núcleo ACCC se elimina la bimetalidad y la corrosión química, ocasionando, así, vida larga con menos manutención.
• Administrando largas distancias: Los núcleos compuestos ACCC son proyectados con gran fuerza, permitiendo mayores distancias que los conductores tradicionales. Esto reduce el costo en elevaciones de cruces de ríos y nuevas líneas.
• No son necesarios técnicas y entrenamientos para instalación: Los conductores ACCC son instalados sin ocasionar ningún problema en las otras líneas, usándose equipos apropiados o habilidad. Es necesario un mínimo entrenamiento adicional.
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ACCC – Ventajas Comerciales
• Aumento de la capacidad: Reduce gastos y aumenta la capacidad.
Con el aumento en la demanda de energía y la dificultad de crear nuevos corredores de líneas, la solución estaría en la reconducción de esos corredores al aumento del rendimiento, pero aumentando la capacidadconductiva, generalmente aumenta significativamente el peso del conductor, causando dispendiosas torres.
La levedad de los conductores ACCC promueven mayor rendimiento con el mismo diámetro y peso. Además, las condiciones de reducción del tensionamiento asociadas a bajas caídas capacitan las torres de soportar un conductor más pesado. (Menos tensión, más peso)
• Nuevos Proyectos de Líneas: Con menos estructuras se reducen los gastos.
El nivel de caída, peso y tensión prescriben cual es el soporte requerido por las estructuras en una línea. Los conductores ACCC con baja caída indican cuales las distancias permitidas en nuevas líneas, reduciendo significativamente el costo de manutención. (25% más que las distancias predominantes)
• Costo de las Operaciones: La eficiencia reduce los costos operacionales.
Líneas de alto voltaje pierden fuerza (principalmente si calentadas). La reducción
de las pérdidas en las líneas seguramente aumentará la distribución de energía así como los lucros, siendo ecológicamente mejor. Los conductores ACCC transportam la misma energía con menos pérdida; encima, la poca corrosión aumenta la vida de la línea; y la constancia de esas líneas convierte la manutención más simple y barata.
• Aumentando la Confiabilidad: “Reserva de Transmisión de Energía” Capacidad:
La necesidad nos ha llevado a operar las líneas de transmisión con casi toda su capacidad. Diferentemente de la mayoría de los servicios básicos, donde la “seguridad máxima” significa tener capacidad adicional disponible para garantizar la continuidad de la operación, no son construidas líneas de transmisión, que quedarían inactivas, como alternativa hasta que sean necesarias.
Los conductores ACCC, sin embargo, pueden contar con una reserva de transmisión (redundancia) porque ellos tienen un “rendimiento reserva”. En una emergencia, el rendimento de la energía puede tener un aumento significante, no aumentando la flecha (sag). La única consecuencia podría ser un aumento de las pérdidas asociado al aumento de la temperatura en la operación.
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ACCC ConductoresCondutcor Cod. Nome:
Area de Al
equiv
(mm²)
Diametro
externo (mm)
Peso
(kg/km)
RTS
(KN)
DC Resisencia @
20oC (nom)
Aproximadament
e Equivalent
ACCC 165 “Bern” 167 15.50 472 45.5 0.172391 120/20
ACCC 160 “Helsinki” 161 15.65 476 60.4 0.178763
ACCC 230 “Copenhagen” 230 18.29 657 65.5 0.125172 Linnet
ACCC 325 “Lisbon” 327 21.78 931 93.1 0.088274 Hawk
ACCC 380 “Amsterdam” 381 23.55 1,085 110.3 0.075650 Upas, Dove
ACCC 430 “Brussels” 436 25.14 1,240 121.8 0.066108 Grosbeak
ACCC 470 “Stockholm” 478 26.40 1,365 140.7 0.060320 Gannet
ACCC 530 “Warsaw” 533 27.72 1,509 141.9 0.054090 Condor
ACCC 570 “Hamburg” 572 28.62 1,611 142.8 0.050395 Zebra
ACCC 590 “Milan” 594 29.10 1,667 143.3 0.048582
ACCC 650 “Vienna” 654 30.42 1,826 144.6 0.044085 Cardinal
ACCC 710 “Prague” 719 31.77 1,995 146.1 0.040116 Moose
ACCC 760 “Munich” 762 32.85 2,127 170.7 0.037855 Finch
ACCC 840 “Paris” 841 34.17 2,315 148.8 0.034296 Bittern
ACCC 1050 “Madrid” 1,051 38.20 2,894 185.4 0.027436 Lapwing
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