IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - January/February 2023 - 86

Se emplean varias estrategias a fin de considerar debidamente
la inercia térmica de las LS para la estimación de su
ampacidad con unas horas, días o incluso meses de anticipación.
En el caso de las cargas cíclicas, una primera estrategia
consiste en calcular una llamada " ampacidad aumentada " , ya
sea utilizando un factor de carga o un factor de capacidad
cíclica, como se describe en el estándar 60853 del CEI. Este
estándar se dedica al cálculo de la capacidad de corriente
cíclica y de emergencia de los cables.
Se puede aplicar una segunda estrategia solo si se conocen
o suponen los parámetros del suelo (a partir de mediciones
reales o considerando los mismos parámetros utilizados
para calcular la ampacidad convencional). Se consideran los
siguientes escenarios de carga, en que hay diversa información
relacionada con la temperatura del conductor que puede
calcularse de forma numérica:
✔ Para un incremento de carga es posible calcular el
tiempo que demora el cable en alcanzar la temperatura
operativa en estado estacionario a partir de su valor
anterior. Esta constante de tiempo puede utilizarse al
analizar las contingencias de la red.
✔ Se puede diseñar una curva de carga cíclica representativa
para hacer que el cable llegue a su temperatura
operativa máxima. Este valor se puede utilizar como
ampacidad base para otros estudios.
✔ Es posible combinar dos escenarios previos para alcanzar
un balance entre el aumento de la ampacidad y
la seguridad operativa.
✔ Se puede actualizar la temperatura del conductor en
función de las mediciones de corriente en tiempo real.
Dada la lenta evolución de la temperatura, se produce
un margen de reacción de horas.
Una tercera estrategia, más precisa y flexible, consiste en
monitorear la temperatura de los cables en tiempo real utilizando
un sistema de detección de temperatura distribuida
(DTS, por sus siglas en inglés) con fibra óptica (FO), que se
inserta en el recubrimiento o la cubierta del cable. Las mediciones
entregadas por este dispositivo, actualizadas cada 5
minutos, incluyen la temperatura promedio de cada medidor
de la FO. Tanto el paso espacial comode tiempo pueden ajustarse.
Estas mediciones permiten que los cables subterráneos
operen de acuerdo con la evolución de la temperatura real. El
principio operativo del sistema de DTS se basa en los efectos
Raman o Brillouin, que estiman la temperatura del conductor
a través de cambios en las bandas de frecuencia producidas
por la dispersión de la luz.
Una alternativa para el monitoreo de temperatura en el
caso de las secciones térmicamente limitantes y accesibles
de los cables sin FO es el uso de un sensor de temperatura
en la cubierta de las secciones accesibles de los cables que
se consideren limitantes en ampacidad total. La REE ha aplicado
esta estrategia en más de 20 LS de 220 kV y en tres LS
de 66 kV.
Metodología de DTS para la DLR
A fin de utilizar adecuadamente las mediciones de DTS
-0.75
-0.8
-0.85
-0.9
-0.95
-1
-1.05
-1.1
-1.15
-1.2
-1.25
-1.3
-1.35
-1.4
-1.45
-1.5
-1.55
-1.6
-1.65
-0.6 -0.4 -0.2 0
Posición x (m)
0.2
0.4
figura 1. Ejemplo de una simulación térmica con COMSOL.
86
ieee power & energy magazine
para el cálculo de la DLR, se requiere un modelo térmico
del cable. En este contexto, se han desarrollado varios
modelos para cables subterráneos utilizando el método de
elementos finitos (MEF), que puede resolverse numéricamente
utilizando herramientas de simulación, como COMSOL
(figura 1).
Sin embargo, estas simulaciones no son adecuadas para
aplicaciones en tiempo real, debido al tiempo de cálculo
requerido y a su difícil integración al software de las empresas
de servicios públicos. Para resolver este problema, se
pueden utilizar modelos más simples y así describir la dinámica
térmica del cable. Especialmente adecuado para este
propósito es el modelo dinámico discreto de tipo escalera
del cable y el suelo circundante, que crea la representación
bien conocida de espacio de
estado que caracteriza a los sistemas
lineales. El vector de estado
incluye las temperaturas del cable
(el conductor y el recubrimiento)
y las de varias partes concéntricas
del suelo. La entrada se compone
de las corrientes que producen el
calor y la temperatura ambiente.
El modelo también depende de
la geometría del cable y las propiedades
térmicas del suelo (la
resistividad y la capacidad). En
las aplicaciones que analizamos
aquí se han considerado modelos
de tipo escalera mucho más
complejos, como los efectos del
enfriamiento por convección
para los cables con tuberías de
protección y la calefacción mutua
60
50
40
30
20
10
0.6
enero/febrero 2023
Posición y (m)
Temperatura (°C)
IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - January/February 2023

Table of Contents for the Digital Edition of IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - January/February 2023
