¿Sabías que las líneas de transmisión son vitales para el funcionamiento eficiente de nuestro sistema eléctrico? En este artículo, profundizaremos en un elemento esencial de estas líneas: el Sag. Descubre qué es, por qué es importante y cómo se calcula en línea de transmisión. ¡No te lo pierdas!
El hundimiento en una línea de transmisión es la diferencia vertical de nivel entre los puntos de apoyo del conductor y el punto más bajo del conductor.
Los conductores aéreos se utilizan en la transmisión de energía desde la central eléctrica hasta el extremo de distribución, así como desde el extremo de distribución hasta los consumidores. Por lo tanto, esta es una de las infraestructuras críticas en el sistema eléctrico.
Los conductores aéreos están soportados en dos extremos por torres de transmisión. Estos conductores no están estirados entre los soportes, sino que cuelgan entre ellos con una ligera curvatura alrededor de su punto medio. La distancia vertical entre los puntos de apoyo (que son paralelos e iguales) y este punto de curvatura se conoce como flecha.
La imagen de arriba muestra el pandeo de un conductor aéreo.
La imagen también muestra algo conocido como durar. No es más que la distancia entre las estructuras de soporte de conductores paralelos o las torres de transmisión. Span es de dos tipos
- Intervalo igual o nivelado: Cuando ambas estructuras de soporte están en el mismo nivel de base y de la misma altura, se dice que tienen un claro igual.
- Lapso desigual: Cuando ambas estructuras de soporte no están en el mismo nivel de base (como en el caso de la pendiente de una colina) o en la misma altura o en ambas, se denomina tramo desigual.
Importancia del hundimiento en una línea de transmisión
La imagen a continuación indica el pandeo en un conductor aéreo.
Aquí, ‘S’ denota pandeo, que es la distancia entre los puntos de apoyo (X e Y) y el punto de curva ‘O’.
El pandeo es una característica importante de una línea aérea. Esto se debe a que la línea de transmisión no se puede estirar hasta sus límites entre los puntos de apoyo ya que experimenta condiciones físicas variables como viento, lluvia, nevadas, calor del sol, etc. Si la línea aérea permanece estirada y en tensión, puede se descompone y puede causar problemas relacionados.
Es por eso que las líneas aéreas tienen una cierta curva en un punto entre los dos puntos de apoyo que se denomina pandeo. Sin embargo, demasiado hundimiento tampoco es deseable, ya que puede disminuir la distancia entre la tierra y el conductor, lo que genera una amenaza potencial para las ubicaciones cercanas.
Por lo tanto, es importante tener un valor nominal de hundimiento que pueda derivarse matemáticamente.
Cálculo de hundimiento en una línea de transmisión
Antes de proceder al cálculo del hundimiento, es necesario tener en cuenta ciertos puntos.
- Cuando el conductor aéreo se apoya en dos extremos de igual luz, se forma una curva en un punto casi en la mitad del conductor. Esto se conoce como hundimiento. Sag es mucho más pequeño que el tramo.
- La tensión en el conductor en cada punto actúa tangencialmente.
- La curva de amplitud de hundimiento es parabólica.
- La tensión en el apoyo es casi igual en todo el conductor.
- La componente horizontal de esta tensión es casi constante en todo el conductor.
Hay dos condiciones diferentes para el cálculo del hundimiento
a. Sag para igual lapso
b. Sag para un lapso desigual
Sag para conductor Equal Span en línea de transmisión
Deje que el tramo sea ‘L’ entre los dos puntos de apoyo indicados por X e Y respectivamente. ‘T’ denota la tensión en el conductor que actúa tangencialmente al conductor.
w’ es el peso por unidad de longitud del conductor.
Suponemos cualquier punto del conductor, digamos ‘P’. La distancia vertical de este punto desde O se denota por y, donde ‘O’ es el punto más bajo del conductor.
‘S’ es el hundimiento, que es la distancia vertical desde los puntos de apoyo hasta O.
‘x’ es la distancia horizontal entre los puntos O y P.
En condiciones de equilibrio, los dos momentos de fuerza con respecto al punto O permanecen iguales. Por lo tanto podemos igualar ambos como
Poniendo,
y,
Obtenemos;
Por lo tanto, la fórmula del hundimiento para un conductor aéreo de igual luz es;
Sag para tramos desiguales conductor en linea de transmision
La imagen de arriba representa la situación de nivel de apoyo desigual. En este caso, hay dos tipos de hundimientos: uno para cada uno de los niveles de soporte que muestran X e Y.. Ambos niveles de apoyo no están en la misma base ni a la misma altura.
Aquí,
L es el tramo del conductor
S1 y S2 = Dos hundimientos cada uno de dos niveles de soporte X e Y.
AB es el terminal del conductor, siendo O el punto más bajo entre ellos.
X1 = Distancia horizontal del punto O desde el punto X del nivel inferior.
X2 = Distancia horizontal del punto O desde el punto Y del nivel superior.
h = Diferencia de altura de ambos niveles.
T es la tensión del conductor actuando tangencialmente y w es el peso del conductor por unidad de longitud.
Por lo tanto, tanto los hundimientos S1 como S2 se pueden dar como
Y,
Del diagrama, podemos decir,
Y,
De nuevo del diagrama podemos decir que
Por lo tanto,
Resolviendo ambas ecuaciones (i) y (ii), obtenemos
Por lo tanto, al conocer la luz del conductor (L), la tensión en el conductor (T) y la diferencia en las alturas de los niveles (h) y el peso del conductor por unidad de longitud (w), podemos calcular X1 y X2 y así poniendo el valor de X1 y X2 en las ecuaciones (a) y (b), podemos obtener el valor tanto de la hundimientos S1 y S2.
Entonces,
Poner el valor de X1 en la ecuación (1) obtenemos;
Cabe señalar que el peso por unidad de longitud del conductor tomado aquí es su propia longitud suponiendo condiciones normales de temperatura, velocidad del viento y otras condiciones físicas. sin embargo, el pandeo en un conductor aéreo también se ve afectado por la nieve (durante las nevadas) y el viento (durante los vientos fuertes).
Efecto de la nieve y el viento en Sag
- El peso efectivo por unidad de longitud del conductor cambia debido al viento oa la acumulación de hielo durante las nevadas.
- El flujo de viento afecta el peso del conductor por unidad de longitud en la dirección horizontal oa lo largo de la dirección de su flujo.
- La nevada provoca una acumulación de hielo sobre el conductor que tiende a aumentar el peso del conductor por unidad de longitud en la dirección vertical hacia abajo o en la dirección de la nevada.
- Cuando la caída de nieve y el flujo de viento son simultáneos, existe una fuerza resultante que se aplica sobre el conductor aéreo en un cierto ángulo cuya componente horizontal está en la dirección del flujo del viento y la componente vertical está en la dirección de la caída de nieve. .
La imagen de arriba muestra el efecto combinado de la nieve y el viento en el conductor.
Aquí
Por lo tanto,
Y,
Entonces, necesitamos calcular ww y Wi.
Cálculo de wi
La imagen de arriba representa el conductor aéreo cubierto con hielo, donde d es el diámetro del conductor y ‘t’ es el grosor de la capa de hielo.
Por lo tanto,
Por lo tanto,
Cálculo de ww
De manera similar, la fuerza del viento por unidad de longitud del conductor se puede calcular como
Suponemos que el conductor se estira a lo largo de su diámetro efectivo (es decir, con la capa de hielo incluida) debido al viento de tal manera que forma un rectángulo cuya longitud es igual al diámetro del conductor y tiene una unidad de ancho.
Por lo tanto,
Por lo tanto,
Así podemos calcular el valor de ambos wi y Ww y obtenga el valor de la fuerza resultante wt y el ángulo resultante θ usando las ecuaciones que derivamos al principio.
Por lo tanto, el pandeo efectivo en tal conductor se da como
Ventaja de Sag
El hundimiento del conductor garantiza la durabilidad del conductor en condiciones climáticas extremas. Reduce la tensión dentro del conductor que puede causar que el conductor se rompa de su punto de apoyo. También ayuda a reducir la tensión en el montaje de soporte de las torres.
Desventaja de Sag
Si bien el pandeo es importante, demasiado pandeo puede hacer que la distancia efectiva entre el conductor y la tierra se reduzca y, por lo tanto, anule el propósito completo de tender conductores por encima de la cabeza. Además de eso, el pandeo hace que aumente el peso del conductor y el conductor que sobresale (la cantidad de conductor que solo se requiere para crear el pandeo) hace que aumente el costo inicial.
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