Optimizando la Eficiencia de la Energía en Líneas Aéreas

CTC Cable Presentation –December 14, 2007

Copyright 2007 CTC Cable Corporation All Rights Reserved

Optimizando la Eficiencia de la

Energía en Líneas Aéreas Expuestas

Una introducción a la Nueva Tecnología de los Conductores

Compuestos de Fibra de Carbono y el uso de los Conductores

ACCC para reducir pérdidas y aumentar el rendimiento

Cigré Santiago, Sep. 2008

CTC Cable Presentation


Los mayores problemas

• Capacidad insuficiente:

– Las líneas requieren más corriente y necesariamente los conductores necesitan ser reemplasados.

– Estruturas muchas veces no soportarían un conductor más pesado teniendo que ser reemplasadas también.

– Tensionamento muy alto sobre el conductor

• Necesidad de nuevas líneas:

– Gastos del Capital es el factor limitante

• Grandes distancias o cruce de ríos:

– Flecha (sag) es un factor crítico



Por qué Conductor ACCC?

El Conductor Ideal es:– Capaz de conducir más energía cuando comparado a

otros conductores de mismo peso, y diámetro &

– Capaz de trabajar en altas temperaturas.

– Capaz de minimizar pérdidas en las líneas

– Más liviano y resistente que permite vanos más largos

Sin:

• Flecha (sag) o pérdida de fuerza con el tiempo o bajo

diferentes condiciones;

Comparación basada en similares pesos y fuerzas de varios conductores



Los materiales

compuestos de fibra

de carbono híbrido,

posibilitan altos

niveles de desempeño

y durabilidad, donde

los metales y ligas no

pueden competir

efectivamente.

Descripción del Conductor ACCC

Desarrollado para garantizar una

mejoría en aeronaves y en

aeroespaciales miliíares,

los compuestos de carbono

pueden aumentar considerablemente

su desempeño.

Sus características han sido

exploradas por más de 40 años en el

uso operacional.



Los conductores ACCC combinam la tecnología de purificación del aluminio recocido en Alta Temperatura, con el aumento del aluminio en contacto con el área seccional

El núcleo ACCC:

• Aumenta la fuerza:

(más ligero y fuerte que el de acero)

• Favorece el aumento de la

conductividad

Núcleo menor que el equivalente en acero,

permitiendo un 28% más Aluminio que

el ACRS

Prácticamente elimina la flecha

El Desarrollo del ACCC

Hilos Trapezoidales:

•Aumento en el perfil

del aluminio;

•Lo que aumenta la

conductividad.

ACSS Swannee:

486 mm2 (959.6 kcmil)

1,962Kg/km

ACCC „Drake‟:

516.7mm2 (1020 kcmil )

1,558 Kg/km

ACSS Drake:

Concentración

alrededor de

403 mm2 (795 kcmil)

1,628 Kg/km

Introducción de

hilo trapezoidal

aumenta el área

conductiva

Introducción del

núcleo de fibra de

carbono para

aumentar la

proporción de peso



Descripción del Conductor ACCC

La idea de un conductor de fibra de carbono es antigua y fue

abandonada debido à corroción.

El processo patentado innovador CTC es la tecnología que hace

posible los Conductores de Fibra de Carbono ACCC.

• Un 28% más de aluminio = Mejor Capacidad, Redución de pérdidas, & Temperaturas Refrigeradas

• Un 25% más resistente y un 60% más ligero que el tradicional con núcleo de acero = estructuras menores o más bajas

• Bajo Coeficiente de extensión termal = menos caída a altas temperaturas



Ventajas del Conductor ACCCLos conductores ACCC están próximos de alcanzar la perfección

– Capaces de conducir más energía, porque tienen más aluminio puro

y opera en elevadas temperaturas (HTLS)

– Reducen significativamente las pérdidas en las líneas, lo que

aumenta la economía, reduciendo los costos de generación.

Y los conductores ACCC:• Presentam mínima flecha

• Creep cuase zero con el tiempo;

• Ellos duran tanto o más que otros conductores

La Tecnología:

Los conductores ACCC tienen más conductividad material/kilómetro;

Los conductores ACCC usan en su núcleo fibra de carbono para eliminar

flechas y fallos (creep)

Los conductores ACCC usan aluminio recocido para operar en alta

temperatura



ACCC – Desempeño



Basado en 520mm2 Cables Drake probados por Kinectrics Lab - 1600 amps en 225 pies de extensión

Midiendo el Desempeño

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

Cab

le S

ag

(m

m)

Temperature (C)

ACSR

ACSS

Invar - ACIR

GAP HTLS

ACCC

ACCC = 60-80oC mas frio



Comparación del DesempeñoAmperaje Blanco (TARGET AMPACITY )= 750 Amps

Tipo

Tamaño

(mm2)

R-ac @ 75oC

Ohms/kft

Temp (oC) @

blanco

current

Fuerza

total (MW)

Pérdida de

fuerza

(MW)

Fuerza

final (MW)

Costo con

pérdidas en 1

año ($M)

Costo por no

usar el

ACCC (1

año, $M)

242 0.0435 90 299 32 267 $28.0 $10.5

ACCC/TW 360 0.0292 67 299 20 279 $17.5 $0.0

ACSS 242 0.0424 86 299 31 268 $27.2 $9.6

Invar 225 0.0452 92 299 34 265 $29.8 $12.3

AAAC 362 0.0334 71 299 24 275 $21.0 $3.5

GAP 265 0.0414 84 299 30 269 $26.3 $8.8

Linea de 80 millas de 230 kV w/ 25 C ambiente del aire & 2 pies/s velocidad del viento, 0 pies Elevacion, 30 grados Latitud. Financiero basado en perdida de enrgia con costo de $0.10/kwh;

Amperaje Blanco (TARGET AMPACITY) = 1350 Amps

Tipo

Tamaño

(mm2)

R-ac @ 75oC

Ohms/kft

Temp (oC) @

blanco

current

Fuerza

total (MW)

Pérdida de

fuerza

(MW)

Fuerza

final (MW)

Costo con

pérdidas en 1

año ($M)

Costo por no

usar el

ACCC (1

año, $M)

ACSR 242 0.0435 273 N/A N/A N/A

ACCC/TW 360 0.0292 168 538 88 450 $77.1 $0.0

ACSS 242 0.0424 260 538 159 379 $139.3 $62.2

Invar 225 0.0452 288 538 177 361 $155.1 $78.0

AAAC 362 0.0334 186 N/A N/A N/A

GAP 265 0.0414 248 538 149 389 $130.5 $53.4

Linea de 80 millas de 230 kV w/ 25 C ambiente del aire & 2 pies/s velocidad del viento, 0 pies Elevacion, 30 grados Latitud. Financiero basado en perdida de enrgia con costo de $0.10/kwh;



Desarrollo del Producto



1. Características Físicas del Núcleo Compuesto

2. Propiedades Eléctricas del Conductor

3. Aparatos y Sistemas de Ejecución

4. Exposición Ambiental y Longevidad

5. Métodos de Instalación

6. Experimentaciones en Campo

7. Comercialización

El Camino de la Comercialización



Pruebas en Líneas con Carga de Hielo

UK

France



Prueba en 60º negativos en “Recipiente”

- 60oC “Container on Mars” Test

Núcleo / Un ano / 31” radius / -60 C

Linnet size core



Prueba de Imersión en agua caliente a 90ºC



Hornos de 180oC / 200oC / 220oC



Informes de Pruebas (on line)



Comercialización del ACCC



CTC Cable Corporation fabrica y vende las barras de (composite) compuesto de carbono (mirar en la figura).

Estas barras son usadas como materia prima por las fábricas en la producción de sus Conductores de aluminio.

Comercialización de los Núcleos CTC



Produción del Conductor ACCCFabricado em sociedad con Indústrias Calificadas y Licenciadas

US y Canada: Fabricando Actualmente

Belgium (EC): Fabricando Actualmente

China: Fabricando Actualmente

Middle East (GCC): Completando la Calificación

Korea: Evaluando el Potencial

Baltic States, Russia: Explorando el Potencial

Indonésia Explorando el Potencial

México: Explorando el Potencial

Brasil: Explorando el Potencial



Instalación del ACCC



Experiencia de InstalaciónExtensive Field Testing:• EPRI – Haslett, TX, USA

• State Grid – Shanghai, China

• State Grid – Beijing, China

• State Grid – Shenhzen, China

• State Grid – Wuxi, China

• National Grid – Eakring, UK

• EDF – Renardieres, France

• RTE / EDF – Minerve, France

• Dead Water Fell, UK(Excludes small trials)

Commercial Customers:• National Grid – Niagara Falls, NY, USA

• Austin Energy– Austin, TX, USA

• APS– Phoenix, AZ, USA

• City of Holland– Holland, MI, USA

• Xcel Energy– Denver, CO, USA

• City of Kingman– Kingman, KS, USA

• Kingman (FEMA)– Kingman, KS, USA

• PacifiCorp– Salt Lake City, UT, USA

• WAPA– Phoenix, AR, USA

• AEP – San Antonio, TX, USA

• AEP – Abelinene, TX, USA

Commercial Customers:• AEP – Rogers, AR, USA

• KAMO – Springfield, MO, USA

• Mohave Electric– Bullhead City, AZ, USA

• PacifiCorp – Salt Lake City, UT, USA

• Oklahoma Gas & Electric – OK, USA

• Ozark Electric – USA

• OG&E, USA

• Lioaning Electric – Lioyang, China

• Fujian Power – Longyan, China

• Fujian Power – Xaiman, China

• State Grid – North West, China.

• Fujian Power – Nam Ping, China

• Puzin Power – Puzin, China

• Fujian Power – Fuzhou, China

• Puzin Power – Puzin, China

• Fujian Power – Fuzhou, China

• Fujian Power – Fujian, China

• Hubei Province Electric Power – China

• Jiangsu New Far East - China

• Zhejiang Province – Ningbo City, China



• Jiangsu New Far East - China

• Far East Composite Technology Co. – China

• Jiang XI Province China

• Nan Jing City China

• Gezhouba-Baijiachong, Yichang, China

• Hu Nan Province, China

• Zircon Poland, Poland

• Chilectra SA, Chile

• Jordana Electric, Mexico

• PT Ibnu Taryu, Indonesia

Más de 5,000 terminales y conexiones

ya instalados

86 ordenes representando mas de

de 5,500 kilômetros de ACCC



Equipos ACCC – Disponibles en todo el mundo

• Los terminales y conexiones son patentados, y exclusivos para la proteción intelectual de CTC‟s ACCC

• Los terminales y conexiones generalmente están disponibilizados por 2 fuentes

• Equipos de fácil manuseo con el mínimo de entrenamiento



Componentes de los Equipos

Una mirada de cerca en el sistema:

El Terminal:

Eyebolt

Collet

Collet Housing

Una junción es

esencialmente

compuesta por

dos terminales,

uno de espaldas

al otro



Instalando las Compresiones AjustadasLos terminales y conexiones son instalados usándose equipos y herramientas convencionales. Para instaladores entrenados, la instalación puede ser más fácil que la de los tradicionales equivalentes



Post Clamp

Suspension Clamp

Otros AccesoriosAbrazaderas de suspensión y

amortiguadores apropiados para

suavizar el trabajo de los hilos de

aluminio (ACSS) con los conductores

ACCC (de todos los tamaños y

diámetros)

Las abrazaderas de suspensión para los

conductores ACCC cuentan con la

ayuda de una barra blindada para disipar

el calor proveniente del conductor

ACCC.

(Todos los equipos y ajustes que estén

relacionados con el conductor deben ser

calculados de acuerdo con la

temperatura de las líneas. Esto incluye

dampers, spacers, clamps, insulators,

line taps, jumpers, filling compound,

bolts, connectors, etc.)

..\..\..\Documents and Settings\aio\Desktop\Albi\Projects\Utah\90th South-Oquirrh\Construction\Package\Hardware\PLP Post Clamp - tls-0208.pdf

..\..\..\Documents and Settings\aio\Desktop\Albi\Hardware\tls-0208.pdf



Klein Grips, Chicago Grips, Kellams, Socks y Pre-Forms, todos

han sido empleados con éxito en más de dos docenas de

instalaciones con medidas mayores que 2,500 pies.

Métodos de Instalaciones

Grapa usada para prevenir el delizamiento del núcleo cuando tirados sucesivamente

por más de 300m (“bug”)



Convencionales roldanas y carreteles de suspensión son usados para

aplicaciones tanto de transmisión como de distribución.

Equipos de Instalación



RESUMEN



Ventajas del Desempeño

• Aumentando el rendimiento: aumentando la cantidad de material conductivo, consecuentemente aumenta el rendimiento. Los menores núcleos de los conductores ACCC son 25%-40% más fuertes que los ACSR/ACSS/ACCR, y con hilos trapezoidales de Al aumentam significativamente la masa del conductor, para ofrecer más energía con conductor de mismo diámetro.

• Reduciendo Pérdidas: El aumento de la fuerza genera calientamiento y pérdida en las líneas. Los conductores ACCC transfieren la misma fuerza con menores pérdidas (y temperaturas más bajas).

• Reduciendo caídas en las líneas (sag): Con el aumento de la corriente transmitida por los cables de metal ocurre un sobrecalientamiento dejándolos más flexibles hasta el punto en el que su propio peso ocasiona HT flecha (sag). Con la sustitución del metal por el núcleo ACCC, las caídas son eliminadas.

• Reduciendo la corrosión: Usándose el núcleo ACCC se elimina la bimetalidad y la corrosión química, ocasionando, así, vida larga con menos manutención.

• Administrando largas distancias: Los núcleos compuestos ACCC son proyectados con gran fuerza, permitiendo mayores distancias que los conductores tradicionales. Esto reduce el costo en elevaciones de cruces de ríos y nuevas líneas.

• No son necesarios técnicas y entrenamientos para instalación: Los conductores ACCC son instalados sin ocasionar ningún problema en las otras líneas, usándose equipos apropiados o habilidad. Es necesario un mínimo entrenamiento adicional.



ACCC – Ventajas Comerciales

• Aumento de la capacidad: Reduce gastos y aumenta la capacidad.

Con el aumento en la demanda de energía y la dificultad de crear nuevos corredores de líneas, la solución estaría en la reconducción de esos corredores al aumento del rendimiento, pero aumentando la capacidadconductiva, generalmente aumenta significativamente el peso del conductor, causando dispendiosas torres.

La levedad de los conductores ACCC promueven mayor rendimiento con el mismo diámetro y peso. Además, las condiciones de reducción del tensionamiento asociadas a bajas caídas capacitan las torres de soportar un conductor más pesado. (Menos tensión, más peso)

• Nuevos Proyectos de Líneas: Con menos estructuras se reducen los gastos.

El nivel de caída, peso y tensión prescriben cual es el soporte requerido por las estructuras en una línea. Los conductores ACCC con baja caída indican cuales las distancias permitidas en nuevas líneas, reduciendo significativamente el costo de manutención. (25% más que las distancias predominantes)

• Costo de las Operaciones: La eficiencia reduce los costos operacionales.

Líneas de alto voltaje pierden fuerza (principalmente si calentadas). La reducción

de las pérdidas en las líneas seguramente aumentará la distribución de energía así como los lucros, siendo ecológicamente mejor. Los conductores ACCC transportam la misma energía con menos pérdida; encima, la poca corrosión aumenta la vida de la línea; y la constancia de esas líneas convierte la manutención más simple y barata.

• Aumentando la Confiabilidad: “Reserva de Transmisión de Energía” Capacidad:

La necesidad nos ha llevado a operar las líneas de transmisión con casi toda su capacidad. Diferentemente de la mayoría de los servicios básicos, donde la “seguridad máxima” significa tener capacidad adicional disponible para garantizar la continuidad de la operación, no son construidas líneas de transmisión, que quedarían inactivas, como alternativa hasta que sean necesarias.

Los conductores ACCC, sin embargo, pueden contar con una reserva de transmisión (redundancia) porque ellos tienen un “rendimiento reserva”. En una emergencia, el rendimento de la energía puede tener un aumento significante, no aumentando la flecha (sag). La única consecuencia podría ser un aumento de las pérdidas asociado al aumento de la temperatura en la operación.



ACCC ConductoresCondutcor Cod. Nome:

Area de Al

equiv

(mm²)

Diametro

externo (mm)

Peso

(kg/km)

RTS

(KN)

DC Resisencia @

20oC (nom)

Aproximadament

e Equivalent

ACCC 165 “Bern” 167 15.50 472 45.5 0.172391 120/20

ACCC 160 “Helsinki” 161 15.65 476 60.4 0.178763

ACCC 230 “Copenhagen” 230 18.29 657 65.5 0.125172 Linnet

ACCC 325 “Lisbon” 327 21.78 931 93.1 0.088274 Hawk

ACCC 380 “Amsterdam” 381 23.55 1,085 110.3 0.075650 Upas, Dove

ACCC 430 “Brussels” 436 25.14 1,240 121.8 0.066108 Grosbeak

ACCC 470 “Stockholm” 478 26.40 1,365 140.7 0.060320 Gannet

ACCC 530 “Warsaw” 533 27.72 1,509 141.9 0.054090 Condor

ACCC 570 “Hamburg” 572 28.62 1,611 142.8 0.050395 Zebra

ACCC 590 “Milan” 594 29.10 1,667 143.3 0.048582

ACCC 650 “Vienna” 654 30.42 1,826 144.6 0.044085 Cardinal

ACCC 710 “Prague” 719 31.77 1,995 146.1 0.040116 Moose

ACCC 760 “Munich” 762 32.85 2,127 170.7 0.037855 Finch

ACCC 840 “Paris” 841 34.17 2,315 148.8 0.034296 Bittern

ACCC 1050 “Madrid” 1,051 38.20 2,894 185.4 0.027436 Lapwing



Gracias!