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CALCULO DE LAS TENSIONES POR EFECTO DE CORTOCIRCUITO CON BASE EN
LA NORMA IEC 865-1 CALCULO DE LOS EFECTOS DE
CORTOCIRCUITO
Descripcin General
La mxima fuerza longitudinal a causa de un cortocircuito en los
conductores de fase es determinada despus del clculo de los
parmetros caractersticos de la configuracin y el tipo de
cortocircuito. En un vano hay una diferencia entre la fuerza
longitudinal Ft durante el cortocircuito y la fuerza longitudinal
Ff despus del cortocircuito, cuando el conductor retrocede.
Los clculos se deben realizar con base en la fuerza longitudinal
de traccin esttica Fst existente con la mnima temperatura ambiente
y tambin con base en la fuerza longitudinal de traccin esttica Fst
existente con la mxima temperatura de operacin. Para cada fuerza
longitudinal, el peor caso deber tomarse en cuenta para los
propsitos de diseo.
Nota:Las siguientes ecuaciones aplican para vanos con longitudes
de aproximadamente 60 m y relacin de flecha-vano de cerca al 8%.
Para vanos mayores, el movimiento de los conductores puede resultar
en tensiones menores a las calculadas.Estos clculos aplican para
cables dispuestos horizontalmente, un cable al lado del otro.
Dimensiones caractersticas y parmetros
La carga electromagntica caracterstica F por unidad de longitud
en conductores de fase flexibles en sistemas trifsicos viene dado
por:
( ) [ ]mNll
aI
F cko /75,02
2
3
pi
=
Donde:
3kI Corriente de cortocircuito trifsica simtrica inicial
(r.m.s)
2kI Corriente de cortocircuito lnea a lnea simtrica inicial
(r.m.s)a Distancia de lnea central entre puntos medios de los
conductores de fase (m)cl Longitud real de los conductores de fase
en el vano (m) l Longitud del vano (m)Para conductores flojos que
ejercen fuerzas de flexin en los aisladores de soporte llc = . Para
vanos con conductores tensados ic lll 2= , donde il es la longitud
de la cadena de aisladores.
Nota:En el caso de sistemas monofsicos de dos hilos
reemplazar
23 )(75,0 kI por
22 )( kI .
La relacin de la fuerza electromagntica bajo condiciones de
cortocircuito y la fuerza gravitacional en un conductor viene dada
por:
1
-
nsgnmFr
=
Donde:
F Fuerza electromagntica bajo condiciones de cortocircuiton
Nmero de conductores
sm Masa por unidad de los subconductores (kg/m) ng Aceleracin de
la gravedad (9,81 m/s2)
De esta relacin se obtiene la direccin de las la fuerza
resultante ejercida en el conductor:
rarctan1 =
La flecha esttica bc equivalente del conductor en la mitad del
vano est dada por:
st
nsc F
lgnmb8
2
=
El perodo T de las oscilaciones del conductor esta dado por:
n
c
gbT 8,02pi=
Este periodo T aplica para pequeos ngulos de apertura sin flujo
de corriente en el conductor.
El periodo resultante resT de la oscilacin del conductor durante
el flujo de corriente de cortocircuito esta dado por:
+
=2
12
4 2
906411 pir
TTres
Donde 1 debe estar dado en grados.
La rigidez de norma est dada por:
ssAnESlN 11 +=
Donde:
S Constante de elasticidad resultante de ambos soportes de un
vano (N/m)l Distancia entre soportes (m)
sE Modulo de Young actual Mdulo de elasticidad- (Pa)sA rea
transversal de un conductor (m2)
2
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Si el valor exacto de S no se conoce, un valor de S=105 N/m debe
ser usado para conductores flojos los cuales ejercen fuerzas de
flexin en los aisladores. Para vanos con conductores tensados, las
especificaciones para S estn bajo consideracin.
>
+
=
p a r a
p a r a 9 0s i n7,03,0
f i ns
s t
f i ns
s t
f i ns
s t
s
n AFE
n AF
n AFE
E
Donde
2710*5mN
fin =
fin es el menor valor de cuando el modulo de Young se vuelve
constante. El modulo de Young final E para conductores trenzados
debe ser usado.
El factor de trabajo del conductor de fase esta dado por:
( )NFlmng
st
sn3
2
24=
Durante, o al final del flujo de corrientes de cortocircuito, el
vano oscilar fuera de su posicin en estado estable con el ngulo k
dado por:
0 , 5 p a r a 2
0 , 50 p a r a 3 6 0c o s1
11
111
>
=
r e s
k
r e s
k
r e s
k
k
TT
TT
TT
Cuando la medida de la duracin del primer flujo de corriente de
cortocircuito 1kT es conocido, el mximo ngulo de oscilacin m puede
ser determinado
por la figura 6 de la norma de referencia, o calculada como se
muestra a
3
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continuacin. De lo contrario, o si 1kT es mayor que 0,4T,
entonces el valor de 0,4T debe usarse para 1kT .
Durante, o despus del flujo de cortocircuito el vano oscilar a
un mximo ngulo de apertura m, el cual es obtenido como sigue:
>
=
9 0 p a r a 1
9 00 p a r a s i n1
k
kk
r
r
Y
-
La fuerza de traccin tF est dada por:
( )( )
+
=+=
h a ze n sC o n d u c t o r e 2 ,n p a r a 11 , 1s e n c i l l
oc o n d u c t o r 1 ,n p a r a 1
s t
s tt F
FF
Fuerza longitudinal fF despus de cortocircuito causada por la
cada (fuerza de cada)
En la terminacin del cortocircuito el vano oscila o cae. El
valor mximo fF para un vano en terminacin de una cada solo es
relevante para 6,0>r s
70m . En este caso la fuerza de cada est dada por:
+=180
812,1 mstf FF
Nota:En vanos cortos la rigidez de flexin del vano reduce la
cada del vano. Lo que significa que la cada del vano calculada a es
demasiado grande si la longitud del vano es menor a aproximadamente
100 veces el dimetro del conductor sencillo.
Desplazamiento horizontal del vano hb y separacin mnima de
seguridad en el aire mina
La expansin elstica est dada por:
( )sttela FFN =
La expansin trmica est dada por:
5
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6;0,17*10-18m4/(A2s) para ACSR con relacin de reas transversales
de Al/St 6;0,088*10-18m4/(A2s) para cobre.
El factor CD permite incrementos de la flecha causados por la
elongacin trmica y elstica del conductor, est dado por:
( )thelac
D blC +
+=
2
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El factor CF acepta posibles incrementos de la flecha dinmica
del conductor causada por un cambio en la forma de la curva del
conductor y est dada por:
-
rgidos ( )iC lll 2= conectados a prticos con cadena de
aisladores de retencin:
;2 p a r a p a r a s i n
p a r a s i n
1mm
1m1ic
cDF
cDFh lllbCC
bCCb =
