Cable de Guarda

LINEAS DE TRANSMISION

CABLE DE GUARDA INTEGRANTES: - CUTIPA COAQUIRA HAROLD - RIVAS QUISPE RICARDO

INTRODUCCION Los cables de guarda instalados en las líneas de alta tensión, son cables sin tensión que se colocan en la parte más alta en las redes de alta tensión, se conectan a la misma estructura metálica en cada torre.

DEFINICION Es un conductor tendido en paralelo y sobre los conductores de fase de una línea de transmisión. Se encuentra ubicado en la parte superior de la estructura, de tal forma de cubrir o apantallar los conductores de fase.

CONFIGURACION Dos Cables de Guarda Cuando se tiene una disposición de los conductores de fase en doble circuito, se requiere dos cables de guarda para proporcionar una protección eficaz a los conductores de fase, debido a descargas eléctricas directas (rayos

CONFIGURACION Un Cable de Guarda En la configuración vertical se requiere un solo cable de guarda.

CONFIGURACION

COMPOSICION El cable de guarda generalmente está compuesto por hilos de acero galvanizado o es usual usar en las líneas de transmisión modernas el mismo calibre del conductor ACSR usado en los conductores de fase. El material y el tamaño del conductor requerido en el diseño provienen mas de una consideración mecánica que eléctrica.

ESTRUCTURA

DENTIFICACION La identificación del cable por su construcción, se realiza fundamentalmente por tres puntos: • El numero de torones en el cable; • El numero de alambres en el torón; y • El arreglo geométrico de los alambres en el torón. Un cable 6x19S esta formado de 6 torones de 19 alambres cada toron y con arreglo Seale.

Un cable 19x7 esta formado por 19 torones de 7 alambres cada uno.

OBJETIVOS 1.Protege los conductores de fase de las descargas eléctricas directas. 2. Cuando un rayo cae sobre la torre, los cables de guarda a ambos lados de la torre proporcionan caminos paralelos para la descarga, con lo que la impedancia efectiva se reduce y el potencial de la parte superior de la torre es relativamente menor. 3.Existe acoplamiento eléctrico y magnético entre el cable de guarda y los conductores de fase, lo que ayuda a reducir las fallas de aislamiento.

ANGULO DE PROTECCION Se define como el ángulo entre la línea vertical que pasa por el cable de guarda y la línea que une el cable de guarda y el conductor de fase mas alejado de la estructura. 

ANGULO DE PROTECCION La experiencia de campo junto a las investigaciones de laboratorio, han demostrado que el ángulo de protección debe ser de casi 30 ° en zonas llanas mientras que el ángulo disminuye en zonas montañosas en un valor igual a la pendiente de la colina.

ONA DE PROTECCION La zona de protección brindada es un cono con vértice en el cable de guarda y con una base que termina en el conductor de fase mas alejado de la estructura). Según Lacey, un cable de guarda ofrece una protección adecuada a todos los conductores de fase que se encuentran debajo de un cuadrante circular con centro a la altura del cable de guarda y con su radio igual a la altura del cable de guarda por encima del suelo. Si se utilizan dos o más cables de guarda, la zona de protección entre los dos cables adyacentes puede ser tomado como un semi-círculo que tiene como diámetro una línea que conecta los dos cables de guarda .

ONA DE PROTECCION La probabilidad de golpes de rayo directos en los conductores disminuye en líneas protegidas con dos hilos de guardia hasta un valor casi despreciable.

CIENCIA DE LA PROTECCION La eficiencia de la protección con hilos de guardia depende de la posición de los hilos respecto de los conductores, pero siendo las relaciones muy complicadas ya que existen muchos factores independientes, no es posible hallar una solución analítica del problema, sino solamente una aproximación experimental.

CONSIDERACIONES La tensión a la que una torre de transmisión se eleva cuando un rayo cae sobre la torre, es independiente de la tensión de funcionamiento del sistema y por lo tanto el diseño de línea de transmisión contra rayos para un rendimiento deseado es independiente de la tensión de funcionamiento.

CONSIDERACIONES El requisito básico para el diseño de una línea basada en trazo directo son: 1. Los cables de tierra utilizados para el blindaje de la línea deben ser mecánicamente fuerte y deben estar situados de manera que proporcionan protección suficiente.  2. Debe haber espacio suficiente entre conductores entre sí, y entre los conductores de potencia y el suelo, y la estructura de la torre para una tensión de servicio particular.  3. La resistencia pie de la torre debe ser tan baja como puede ser justificado económicamente.

CONSIDERACIONES Para cumplir con el primer punto, el cable de tierra, como se dijo anteriormente está hecho de alambre de acero galvanizado o alambre ACSR y el ángulo de protección decide la ubicación del cable a tierra para blindaje efectivo. El segundo factor, es decir, un espacio libre adecuado entre el conductor y la estructura de la torre se obtiene mediante el diseño de una longitud adecuada de brazo transversal tal que cuando una cadena se le da un giro de 30 ° hacia la estructura de la torre del espacio de aire entre el conductor de alimentación y estructura de la torre debe ser lo suficientemente bueno para soportar la tensión de conmutación esperada en el sistema, normalmente cuatro veces el voltaje de línea a tierra.

CONSIDERACIONES Los espacios entre los conductores también deben ajustarse mediante el ajuste de la holgura de modo que se evitan las descargas disruptivas mediados palmo. El tercer requisito es tener una baja resistencia a la torre de pie económicamente factible. El valor estándar de esta resistencia aceptable es de aproximadamente 10 ohmios para 66 kV y aumenta con la tensión de servicio. Para 400 kV es aprox. 80 ohmios.

CONSIDERACIONES El rendimiento de la línea con respecto a un rayo depende del valor de impulso de la resistencia que es una función de la resistividad del suelo, gradiente de ruptura crítico del suelo, la longitud y el tipo de motivos o contrapesos accionados y la magnitud de la corriente de sobretensión. Si la construcción de la torre no da un valor adecuado de la resistencia de condiciones, se adoptan métodos siguientes. Una posibilidad podría ser el tratamiento químico del suelo. Este método no es posible en la práctica debido a la larga duración de las líneas y porque este método necesita control regular sobre las condiciones del suelo. No es posible comprobar las condiciones del suelo en todos y cada torre de la línea que se ejecuta en varios kilómetros. Por lo tanto, este método se utiliza más para la mejora de los terrenos de la subestación.

RITERIOS DE UBICACION Según Schwaiger, la zona protegida por los hilos de guardia, está determinada por círculos de radios iguales a la altura sobre el suelo del hilo de protección, como está representado en la figura siguiente :

Zonas de protección formadas por 1 hilo de guardia

RITERIOS DE UBICACION

Zonas de protección formadas por 2 hilos de guardia

RITERIOS DE UBICACION

Zonas de protección formadas por 3 hilos de guardia

RITERIOS DE UBICACION La zona propiamente protegida, está aún disminuida por una zona de dispersión que hay que tomar en cuenta con un ancho del 2 al 4 % del radio correspondiente.

STRIBUCION DE LA CORRIENTE D RAYO Con lo dicho quedarían definidos los criterios para la disposición de los conductores y de los hilos de guardia, pero los hilos de guardia colocados sobre los conductores de línea, aún si soportan el golpe de rayo, no garantizan por sí mismos una eficaz protección del sistema, si la aislación de la línea no se ajusta a las consecuencias que produce el golpe de rayo en el hilo de guardia.

STRIBUCION DE LA CORRIENTE D RAYO El rayo da origen a corrientes del orden hasta 105A. Esta corriente que fluye hacia tierra se distribuye sobre varios soportes de línea si la línea está provista de hilos de guardia pero los soportes próximos al lugar donde cayó el rayo pueden ser recorridos por intensidades de hasta 104A.

STRIBUCION DE LA CORRIENTE D RAYO Esta corriente produce en el hilo de guardia, soporte y puesta a tierra una caída de tensión debida a la resistencia de estos elementos.

RITERIOS DE SELECCIÓN DURACIÓN DEL CORTOCIRCUITO PARA EL CABLE DE GUARDA

RITERIOS DE SELECCIÓN ELEVACIÓN DE TEMPERATURA EN LOS CABLES DE GUARDA

RITERIOS DE SELECCIÓN COMPORTAMIENTO ANTE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

RITERIOS DE SELECCIÓN CAPACIDAD TÉRMICA

RITERIOS DE SELECCIÓN - El cable de guarda con función de transporte de fibras de comunicación será del tipo OPGW (Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire), el cual se especificará con base en la capacidad térmica mínima que el cable debe soportar de acuerdo con el tiempo y duración de las fallas de la línea. - Para determinar el calibre de los cables de guarda a utilizar se verificarán las corrientes que circularán en caso de cortocircuito por medio de simulaciones del sistema en un software. - Para los cables seleccionados se verificará que la corriente que circula por estos en caso de una falla a frecuencia industrial no produzca un aumento en la temperatura del cable que supere su capacidad de límite térmico a esta frecuencia. - Se verificará que el tiempo máximo que puede circular una magnitud de corriente de una descarga atmosférica sea mayor que el tiempo máximo admisible de duración de la descarga, sin que se produzcan daños irreversibles en el cable.

BIBLIOGRAFIA http://www.sectorelectricidad.com/12673/proteccion-ofrecida-por-dos-cables-de-tierra/ http://www.camesawire.com/Resource_/TechnicalReference/1931/CamesaSteelRopeCatalog _Bilingual.pdf http://www.sapiensman.com/sobretensiones/ http://lyncolespanol.com/2010/11/28/medicion-resistencia-torres-de-alta-tension/ http://www.sectorelectricidad.com/10969/el-cable-de-guardia-con-fibras-opticas-opgw/