Modelación y simulación de la transferencia de calor en sistemas de transmisión de potencia eléctrica subterránea

Abstract

En el diseño de sistemas de transmisión eléctrica subterránea (STES) es primordial encontrar la capacidad de corriente máxima, a la cual la temperatura promedio del cable no supere los límites permisibles para los materiales del sistema y las pérdidas por efectos térmicos no afecten la capacidad final de transmisión de potencia. Los métodos presentados por los estándares internacionales (IEC y IEEE) son los más empleados para este propósito. Estos están basados en el cálculo de la resistividad térmica entre el sistema de cables y el ambiente externo mediante ecuaciones aproximadas obtenidas en 1957 por Neher y McGrath, bajo asunciones de suelo homogéneo y conductividad térmica uniforme. Recientemente se ha aumentado el interés por el uso de métodos numéricos para la solución de la ecuación de calor con el objetivo de ofrecer métodos de diseño más precisos, versátiles y realistas que permitan analizar STES en estado estable. De acuerdo con lo anterior y empleando el método de colocación local con funciones de base radial, se pretende en el presente trabajo desarrollar un código para el modelamiento térmico bidimensional de los STES. A partir de simulaciones para diseños específicos de STES y los resultados hallados con los parámetros de diseño mediante los estándares actuales (IEC 60287 e IEEE Std 685), se pretende determinar limitaciones y funcionalidad de dichos estándares.