Calculo De Buses En Subestaciones De Alta Tension 383t72

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS BARRAS RIGIDAS Las barras tubulares o rígidas, se usan principalmente en subestaciones donde las corrientes a ser transmitidas sean grandes y/o las tensiones sean muy elevadas. También se usan en las subestaciones blindadas o GIS, donde los espacios son reducidos. Al igual que en las barras flexibles, el material mas usado para las barras rígidas es el aluminio con sus diferentes aleaciones. Las barras rígidas, a pesar de su alto costo en comparación con los otros tipos de barras ofrecen las siguientes ventajas: - Igual resistencia a la deformación en todos los planos, teniendo además, capacidad de conducción de corriente relativamente grande por unidad de área. - Reduce el número de soportes necesarios debido a su rigidez. La selección del diámetro y sección de los tubos se hace en base a la capacidad de conducción de corriente y a su deflexión.

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS METODOLOGÍA PARA CÁLCULO DE LA CAPACIDAD TÉRMICA EN BARRAS DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS Se describirán las metodologías para el cálculo de la capacidad térmica en las barras de las subestaciones eléctricas que constituyen los patios de la subestación primaria de 115 kv. Las normas que se utilizan como referencia para el desarrollo de dichas metodologías son las siguientes: - IEEE Std 605 (1998) “Guide for desing of substations Rigid-Bus Structures” [15]. - IEEE Std 738 (1993) “Calculating the current-temperature relationship of bare overhead conductors” [29].

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Objetivo del cálculo de la capacidad térmica en barras de subestaciones eléctricas El cálculo de la capacidad térmica es obtener las magnitudes de las corrientes que manejarán las barras de la subestación a diseñar con el fin de determinar si violan sus capacidades térmicas, tomando en consideración bajo qué condiciones de operación estará sometida dicha subestación. los procedimientos expresados por las dos normas que se estudiarán en ésta presentación son similares desde un punto de vista general; no así desde el punto de vista de variables y constante a utilizar. Para visualizar el procedimiento macro a seguir para determinar la capacidad térmica en barras de subestaciones, ya sean flexibles o rígidas, se puede ver el diagrama de flujo de la figura

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS

Diagrama de flujo para cálculo de capacidad térmica en barras

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Las condiciones de operación se deben definir en base al arreglo de barras de la subestación, así como la consideración de la potencia que manejará la misma, de ésta forma se establecen las corrientes nominales y de sobrecarga en el sistema. Se deberá disponer el dato de la resistencia de la barra; en el caso de tener el dato de la resistencia AC el efecto pelicular está considerado dentro de la misma, en caso contrario es necesario aplicar factores de corrección por efecto Skin para poder obtener la capacidad térmica de las barras.

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Capacidad térmica de conductores (rígidos) según IEEE Std 605 [15] La metodología para cálculos de capacidad térmica propuesta por la IEEE Std 605 [15] aplica únicamente para barras rígidas. Su formulación para éste cálculo es la ecuación

A continuación se describirá el desarrollo de las potencias empleadas en la ecuación tomando en cuenta que, el procedimiento y el uso de sus constantes

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Potencia absorbida por insolación:

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Potencia perdida por convección:

La norma IEEE Std 605 [15] propone diferentes metodologías para el caso de configuraciones de barras planas o tubulares. Para el caso más común (barras tubulares) la formulación es la siguiente:

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS

Donde: - ΔT: es la diferencia de temperatura entre la superficie del conductor y el ambiente, [ °C]. - d: diámetro de la barra, [in]. - A: área de la superficie del conductor, [pulgadas cuadradas por pies].

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Potencia perdida por radiación:

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Potencia perdida por conducción Su valor es despreciable, la norma IEEE 605 [15], no expresa formulaciones para su cálculo Capacidad térmica de conductores (flexibles) según IEEE Std 738 [29] La metodología para cálculo de capacidad térmica para barras flexibles expuesta por la norma IEEE Std 738 [29]. En el anexo G se expresan todas éstas ecuaciones de potencia bajo la metodología IEEE 738 [29]. Las metodologías de las normas IEEE Std 738 [29] yy otras normas se basan ambas en el uso de la ecuación de balance térmico, involucrando las mismas potencias (Insolación, convección y radiación). Se ha realizado una adaptación de la norma IEEE para casos de diseños de subestaciones adaptados en la línea ecuatorial Recordemos que la norma IEEE Std 738 expresa un procedimiento únicamente para diseño de barras flexibles ó conductores trenzados.

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Un dato interesante, es que la velocidad del viento no está involucrada dentro de las ecuaciones de convección de la norma IEEE 605 [15], La norma IEEE 605 [15] aplica únicamente para casos de diseños de barras rígidas Capacidad por cortocircuito

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Consideraciones para el cálculo de la capacidad térmica de barras en subestaciones eléctricas Las condiciones ambientales en la zona de Acajutla son las siguientes Temperatura Ambiente: Máxima 40°C, Mínima 20.0°C. - Altitud: Menor a 1000 metros sobre el mar. - Velocidad del Viento: Máxima 110 km/h, Mínima 13 km/h. - Barras flexibles: ACAR calibre KCM 1024. - Barras rígidas: ASA Schedule 40 (4´´). Resultados de la aplicación para metodología propuesta para diseño capacidad térmicas de barras en subestación ACAJ 115 kV Para el estudio del sistema de barras flexibles, la empresa PDVSA exigió el uso de un conductor_________, por lo cual para el cálculo de capacidad térmica se trabajó con los siguientes valores (ver tabla):

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Por ej. Tabla Propiedades físicas y eléctricas del ACAR KCM 1024

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Las corrientes manejadas por la subestación se obtienen con la ecuación

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Tomando el peor caso de operación, se tendría todas las unidades de Sub Acajutla trabajando a su máxima capacidad (despacho alto de generación época seca 316 MVA), que sería la peor condición de sobrecarga y que provocaría las mayores circulaciones de corrientes dentro de la subestación • Para esta potencia se tendrán 1588.0 Amp o 1600.0 amp Resultados de capacidad térmica para barras flexibles – Norma IEEE 738 [15]

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Capacidad térmica en barras rígidas Para el estudio del sistema de barras rígidas se propone el uso de un conductor ASA Schedule 40 de 4´´ cuyas características se reflejan en la tabla Propiedades físicas y eléctricas del ASA Schedule 40 4´´

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS •

La resistencia AC de la barra tubular en estudio en condiciones de contingencia (110°C) es

:

Resultados de capacidad térmica (barra Schedule 40 4¨) - IEEE

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS Los resultados obtenidos mediante la aplicación de la metodología IEEE 605 [15], la cual es una norma específica para barras rígidas, demuestra que para una Schedule 40 4’’ la capacidad de corriente en la zona de implantación de la subestación soporta sin ningún problema las corrientes nominales, de sobrecarga El Capacidad de cortocircuito

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • FACTORES DE DISEÑO Para el diseño de las barras colectoras tanto rígidas como flexibles, se deben realizar todo o parte de los siguientes cálculos: a) Corriente nominal b) Esfuerzos electrodinámicos ejercidos por las corrientes de cortocircuito. c) Efectos térmicos provocados por la corriente nominal y cortocircuito. d) Resonancia e) Flecha

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • CORRIENTE NOMINAL La corriente nominal de las barras se determina en función de la potencia y de los parámetros del sistema, con la siguiente formula.

Para determinar la capacidad de corriente de los conductores de la subestación se deben no solo tomar en cuenta la corriente nominal, sino también la temperatura ambiente, velocidad del viento y la radiación solar.

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS COMO EJEMPLO DE APLICACIÓN

ZOS ELECTRODINAMICOS EJERCIDOS POR LA CORRIENTE DE CORTO CIRC

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CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS EJEMPLO DE APLICACIÓN

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CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS

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CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Existen modelos para el calculo de barras y estos son los siguientes: 1.Westinghouse 2.Referencia “ Transmission and Distribution Reference Book.” 3.Westinghouse Modificado ( Incluye el efecto de insolacion solar). 4.Referencia “ Transmission and Distribution Reference Book.” 5.Azimuth Solar 6.Murray W. Davis, IEEE, Vol. 89, Marzo 1970. •. Modelo Westinghouse •. Partiendo de la ecuacion general de balance termico para este modelo la cual es: •. Pg Wr Wc A

CALCULO DE BARRAS DE SUBESTACIONES PRIMARIAS • Calor o Potencia generado por efecto Joule. • Es el calor generado por el propio conductor debido al efecto Joule su valor se obtiene mediante la siguiente ecuacion: