Ing. Enrique Salazar Jaramillo

Consultoría Enrique Salazar – ensaja50@gmail.com

07 de mayo de 2024

Resumen

Para el cálculo de los esfuerzos de cortocircuito sobre conductores flexibles de las barras colectoras (tensadas con cadenas de aisladores en ambos extremos de fijación) en las sub estaciones de alta tensión, la aplicación de la norma IEC-60865,[1] exige que primero se conozca la tensión estática F_st. Sin embargo, el cálculo de los esfuerzos por cortocircuitos debe hacerse tanto para la mínima como para la máxima temperatura que puede alcanzar el conductor; por lo tanto, se necesita conocer las tensiones estáticas para esas temperaturas. La presencia de las cadenas de aisladores, afecta el cálculo de cambio de estado, debido a las características diferentes a los cables, como peso, coeficiente de dilatación, módulo de Young, etc. En este artículo técnico se muestra un método de cálculo de las tensiones estáticas y se utilizará en su implementación, códigos de Matlab.

Abstract

For the calculation of short-circuit stresses on flexible conductors of busbars (tensioned with insulator chains at both fixing ends) in high voltage substations, the application of the IEC-60865 standard, [1] requires that the static stress  be known first. However, the calculation of short-circuit stresses must be done for both the minimum and maximum temperatures that the conductor can reach; therefore, it is necessary to know the static stresses for those temperatures. The presence of insulator chains affects the calculation of change of state, due to the different characteristics to the cables, such as weight, coefficient of expansion, Young's modulus, etc. In this technical article a method of calculating static stresses is shown and Matlab codes will be used in its implementation.

INTRODUCCIÓN

Los cálculos de los esfuerzos originados por las corrientes de cortocircuito en las barras de las sub estaciones, son de capital importancia, ya que se utilizan para el dimensionamiento de las estructuras y pórticos. Según la norma IEC-60865-1, los esfuerzos de tracción durante el cortocircuito  y después del mismo , así como el esfuerzo por pinzamiento  en el caso de conductores en haz, son función directa de la tensión estática . Sin embargo, esta tensión dependerá de las condiciones del conductor y el ambiente, como la temperatura, el viento y la acumulación de hielo, los que influyen sobre la longitud o el peso de los conductores, afectando el valor de la tensión y la flecha estáticas. Además, la tensión y flecha estáticas iniciales se calculan para una temperatura inicial determinada. Además, el tensado inicial de los cables no se realiza necesariamente a esta temperatura, por lo tanto, se exige una tabla que indique las tensiones y flechas para varias temperaturas.

Son dos las ecuaciones que definen el comportamiento de los cables flexibles: la ecuación de la trayectoria del cable y la ecuación que describe el cambio de estado.

CONCLUSIONES

En las Subestaciones de Alta Tensión, las barras flexibles tensadas por aisladores de suspensión tienen vanos cortos comparadas con las líneas de transmisión y se puede utilizar la curva parabólica como aproximación de la catenaria.

En estos casos la tensión en los cables es influenciada por la presencia de las cadenas de aisladores, por lo tanto, tienen que tenerse en cuenta en los cálculos.

Es importante tener un cálculo más real de la tensión estática, ya que de ella dependen directamente, las tensiones que se producen durante y después de las corrientes de cortocircuito, así como la tensión de pinzamiento en el caso de conductores en haz.

Los resultados de los cálculos efectuados con este método han sido verificados comparándolos para varios vanos, flechas y temperaturas con otro estudio.

Este método de cálculo se puede aplicar a otros casos, pare tener un valor más exacto de las tensiones de tiro en condiciones estáticas.

Más detalles en el documento adjunto.

https://doc.uni75paime.org/10Cambio_estado_en_barras_colectoras_flexibles.pdf