Cálculo de La Capacidad Térmica Del Conductor

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD TÉRMICA DEL CONDUCTOR CÁLCULO DE AMPACITANCIA Del cálculo de la capacidad térmica para un conductor trenzado desnudo, en donde son conocidas la temperatura del conductor (Tc) y los parámetros ambientales del estado estable (Ta = temperatura ambiente, Vv = velocidad del viento, etc.), se efectúa mediante la siguiente ecuación de balance térmico.

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Esta ecuación de balance térmico está conformada por las pérdidas de calor debido a la convección y radiación (qc y qr), ganancia debido al calor solar (qs) y resistencia del conductor R(Tc); en donde la corriente (I) que produce la temperatura del conductor bajo las condiciones ambientales establecidas; se calculan mediante la ecuación de balance de calor en estado estable.

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Este cálculo se puede realizar para cualquier temperatura de conductor y condiciones ambientales; es este caso se utilizan valores de velocidad de viento igual a 2 pies/segundo y una temperatura ambiente máxima igual a 22° C, para calcular la capacidad térmica en estado estable del conductor del estudio. Como las tasas de pérdida de calor por radiación y convección no son linealmente dependientes de la temperatura del conductor, la ecuación de balance de calor se resuelve para la temperatura del conductor en términos de corriente y variables ambientales mediante un proceso iterativo. Esto para una corriente de conductor: Se asume la temperatura de conductor; Se calculan las correspondientes pérdidas de calor; Se calcula la corriente de conductor que resulta de la temperatura inicial de conductor asumida; La corriente calculada es comparada con la corriente de conductor dado; La temperatura del conductor es luego aumentada o disminuida hasta que la corriente calculada iguale a la corriente dada. El cálculo de la capacidad térmica del conductor y la temperatura del conductor para una capacidad dada, se efectúa mediante el programa de cómputo de la norma IEEE Std.738-2006 “Cálculo de las Relaciones Corriente – Temperatura de Conductores Aéreos Desnudos” . A continuación se muestra el cálculo de la máxima potencia de transmisión, a la temperatura máxima de operación que soporta el conductor es decir a 75°C.

IEEE Std. 738-2006 método de cálculo La temperatura del aire es de 22,00 (º C) La velocidad del viento es de 0,61 (m / s) El ángulo entre el viento y el conductor es de 90 (grados) Elevación del conductor sobre el nivel del mar es de 2300 (m) Cojinete del conductor es de 90 (grados) (teniendo especificado por el usuario, puede no ser el valor máximo de la producción de calefacción solar) Tiempo Sun es de 13 horas (la altitud solar es de 74 grados. Y el azimut solar es -61 grados.) Latitud del conductor es de 16,3 (grados) El ambiente es CLARO

Día de año es de 164 (corresponde a junio 12 en el año 2012) (día especificado por el usuario, puede que no sea la producción máxima de calentamiento solar de día) Descripción Conductor: AAAC - EL CAIRO - 240 Diámetro del conductor es 1.988 (cm) Resistencia del conductor es 0.1423 (Ohm / km) a 25,0 (grados C) y 0.1702 (Ohm / km) a 75,0 (grados C) La emisividad es 0,7 y capacidad de absorción solar es 0,7 Entrada de calor solar es 16.729 (Watt / m) Enfriamiento por radiación es 17.595 (Watt / m) Enfriamiento por convección es 52.781 (Watt / m) Dada una temperatura máxima del conductor de 75,0 (grados C), La calificación térmica en estado estacionario es 561,4 amperios

La corriente obtenida de 561,4 A es equivalente a 134,18 MVA de potencia para una temperatura de operación máxima de 75ºC.

En condiciones normales la potencia que transmitirá esta línea es de 80 MVA y para este valor la temperatura de operación es de 48ºC, y en condiciones de contingencia se podrá transmitir hasta 134 MVA. En el Anexo Nº1 se presentan los cálculos de ampacitancia del conductor para varias temperaturas. Cálculos de estado estable Potencia térmica en estado estacionario Para un conductor trenzado desnudo, si la temperatura del conductor (Tc) y los parámetros de tiempo de estado estacionario (Vw, Ta, etc.) se conocen, las pérdidas de calor por convección y radiación (qc y qr), la ganancia de calor solar (QS), y la resistencia R del conductor (Tc) se puede calcular por las fórmulas de 3,4. El conductor correspondiente corriente (I) que produjo esta temperatura del conductor bajo estas condiciones climáticas se pueden encontrar de la balance de calor en estado estacionario [Ecuación (1b) de 3.4.1]. Aunque este cálculo se puede hacer para cualquier conductor la temperatura y de las condiciones meteorológicas, una temperatura máxima del conductor permisible (por ejemplo, 75 ° C a 150 ° C) y las condiciones climáticas "conservadores" (por ejemplo, 0,6 m / s a 1,2 m / s velocidad del viento, 30 ° C a 45 ° C verano ambiente) 2 a menudo se utilizan para calcular la potencia térmica en estado estacionario para el conductor.

Temperatura del conductor en estado estacionario Dado que las tasas de pérdida de calor por radiación y convección no dependen linealmente de la temperatura del conductor, la ecuación de balance de calor [Ecuación (1b) de 3.4.1] se resuelve para la temperatura del conductor en términos de la corriente y las variables meteorológicas de un proceso de iteración, es decir, les da una corriente del conductor, a) Se supone una temperatura del conductor. b) Se calculan las pérdidas de calor correspondientes.

c) La corriente de conductor que produce esta temperatura conductor se calcula por medio de la ecuación (1b). d) La corriente calculado se compara con la corriente del conductor dado. e) La temperatura del conductor continuación, se aumenta o disminuye hasta que la corriente calculada es igual a la corriente dada.

3.2 cálculos transitorios 3.2.1 temperatura del conductor transitoria La temperatura de un conductor de alta tensión está cambiando constantemente en respuesta a los cambios en la eléctrica y el tiempo actuales. En esta norma, sin embargo, los parámetros meteorológicos (velocidad y dirección del viento, ambiente temperatura, etc.) se asume que se mantiene constante; y cualquier cambio en la corriente eléctrica se limita a un paso cambio desde una corriente inicial, Ii, a una corriente final, Si, como se ilustra en la Figura 1.

Figura 1- cambio "Paso" de la corriente

Inmediatamente antes del cambio de paso actual (t = 0-), el conductor se supone que es en térmica equilibrio. Es decir, la suma de la generación de calor por pérdidas óhmicas y la calefacción solar es igual a la pérdida de calor por convección y radiación. Inmediatamente después del cambio de paso actual (t = 0+), la temperatura del conductor no se modifica (como lo son el conductor la resistencia y la tasa de pérdida de calor por convección y radiación), pero la tasa de generación de calor debido a pérdidas óhmicas se ha incrementado. Por lo tanto, en el tiempo t = 0+, la temperatura del conductor comienza a aumentar a una velocidad dada por la ecuación no-estado estable equilibrio térmico (2b) en 3.4.2. Después de un período de tiempo, Dt, la temperatura del conductor se ha incrementado en un cambio de temperatura de Tc. La aumento de la temperatura del conductor produce pérdidas de calor más altas debido a la convección y la radiación y algo una mayor generación de calor óhmico debido a la mayor resistencia del conductor. De Dt a 2Δt, el conductor la temperatura sigue aumentando, pero lo hace a un ritmo menor. Después de un gran número de tales intervalos de tiempo, la temperatura del conductor se acerca a su temperatura final en estado estacionario (Tf). Durante cada intervalo de tiempo, el aumento correspondiente de la temperatura del conductor se puede calcular usando las fórmulas dadas en 3.4. El programa de ordenador incluidos en el Anexo B calcula la temperatura del conductor como una función de tiempo después del cambio gradual de la corriente. La exactitud en el cálculo iterativo transitoria requiere que el paso de tiempo elegido sea lo suficientemente pequeña con respecto a la constante de tiempo térmica. Es siempre prudente volver a ejecutar el cálculo con un paso de tiempo más pequeño para comprobar si los valores calculados cambian.

3.2.2 Evaluación térmica transitoria La calificación térmico transitorio se calcula normalmente repitiendo los cálculos anteriores de Tc (t) durante un gama de valores si, a continuación, seleccionar el valor Si eso hace que la temperatura del conductor para llegar a su máximo valor permitido en el tiempo asignado. 3.2.3 Falla cálculos actuales Los cambios de temperatura del conductor en respuesta a las corrientes "culpa" se calculan de la misma manera que en 3.2.1, excepto que el aumento gradual de la corriente es normalmente bastante grande (> 10 000 A), el tiempo correspondiente a alcanzar la temperatura máxima permitida es típicamente cortos (