Charla Magistral "Problemática del Mantenimiento de Lineas de Transmisión en la Costa Peruana"

Problemática de Mantenimiento de Líneas de Transmisión Costera y Lecciones

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Transmisión Costera y Lecciones Aprendidas para Nuevos Proyectos

Setiembre 2010

Contenido

� Grupo ISA

� Sistema de transmisión del Grupo ISA en Perú

� Problemática de las Líneas Costeras

� Localización del problema

� Soluciones adoptadas y priorización


� Experiencias consultadas

� Lecciones aprendidas aplicadas a nuevos proyectos

� Conclusiones y recomendaciones

Quiénes somos?

� Nuestra misión como grupo empresarial es el desarrollo

de mercados mediante el diseño, construcción y

operación de sistemas de infraestructura lineal


operación de sistemas de infraestructura lineal

Presencia en Latinoamérica


Empresas de Transmisión de Energía Eléctrica


Kmts de circuito en ejecución 4,794

Transporte de Telecomunicaciones


Concesiones Viales


MEGA


Confiabilidad

CalidadRigurosidad y Excelencia

Seguridad Operacional

CRECIMIENTOEXCELENCIA

OPERACIONAL

La implementación de la estrategia ha exigido acciones concretas


Prácticasde Buen Gobierno

Eficiencia y calidad en el

servicio

Desarrollo de nuevos

esquemas de financiación

43 años de experiencia en transporte de energíaConocimiento, Personal y Tecnología

Problemática de Líneas Costeras

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Problemática de Líneas Costeras

� REP inició sus operaciones el 5 deseptiembre del 2002

� Actualmente opera y mantiene 8.157 km de circuitos y 64 Subestaciones -220/138/60 kV , propias y de clientes

� 2.788 km de circuitos (25%) están instalados en la costa y en su mayoría se


instalados en la costa y en su mayoría se encuentran a una distancia del mar entre 5 y 10 km

� En la costa peruana predominan las áreas desérticas, la ausencia de lluvias, alta humedad relativa y fuertes vientos

Identificación y localización del ProblemaIdentificación y localización del Problema

Definición y Descripción del Problema:Corrosión

� Destrucción o deterioro de un material debido a una reacción química o electroquímica con el medio que lo rodea.Proceso mediante el cual los materiales tienden a abandonar el estado de transformación al que el hombre los sometió, para regresar a su estado natural primitivo.

� Con el paso de los años, la presencia de sales transportadas desde el mar y la humedad propia de la región favorece la disolución de los


mar y la humedad propia de la región favorece la disolución de los cloruros, los cuales reaccionan con las superficies de los diferentes componentes metálicos de la líneas de transmisión, generándose un proceso corrosivo

� Cuando los elementos pierden sección por el ataque corrosivo, estos reducen drásticamente su resistencia a la tracción y a la fatiga, que eventualmente los llevan a la rotura

GRADOS DE CORROSIÓN

GRADO ILa característica principal de este grado de corrosión es que aún cuando se ha perdido parcial o totalmente el recubrimiento de Zinc en el cuerpo del elemento, el desgaste del acero es mínimo

GRADO II Estos elementos presentan un color café oscuro generalizado en las

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Estos elementos presentan un color café oscuro generalizado en las superficies de las caras mas afectadas y en algunos casos, óxidos de forma laminar (exfoliación), con un desgaste hasta del 20% de la medida original

GRADO IIIEste es el grado de corrosión más crítico que podemos encontrar en los elementos; presenta desgaste severo del acero y productos de corrosión localizada o en forma circular; en algunos casos, la cara mas afectada presenta un desgaste superior al 20% de la medida original

Grado Corrosión Cuerpos Cilíndricos – Pines Aisladores


Grado I Grado II

Grado III

Grado Corrosión Cuerpos Cilíndricos - Cables


Grado I Grado II

Grado III

Grado Corrosión en Estructuras


Grado I Grado II

Grado III

Grado Corrosión Cuerpos Cilíndricos - Grilletes


Grado I Grado II

Grado III

Grado Corrosión Cuerpos Cilíndricos - Tornillería


Grado I Grado II

Grado III

Grado Corrosión en Placas de Identificación


Grado I Grado II

Grado III

Soluciones AdoptadasSoluciones Adoptadas

Soluciones Generales Adoptadas

� Para el caso de aisladores poliméricos instalados en la costa, se están concentrando esfuerzos debido al riesgo operativo asociado y se le ha dado mayor prioridad, para esto se esta desarrollando un plan de cambio por aisladores de vidrio con goma silicónica.

� Para conductores se ha optado un plan de reemplazo en zonas mas criticas utilizando cable del tipo ACAR con engrasado hasta la penúltima capa.


capa. � En las estructuras existentes se está reemplazando lo más deteriorado y

tratando con recubrimiento de pintura alquídica las torres con grado 2 y 3.

� Para los nuevos proyectos se está especificando acero extragalvanizadojunto con sus herrajes y accesorios

� Para zonas de contaminación extrema se está utilizando postes de madera y herrajes en acero inoxidable

Solución Prioritaria :Solución Prioritaria :Cambio de Aisladores Poliméricos

LINEAS 220 kV EN LA COSTA

Aisladores Poliméricos instalados:

Longitud: 2788 Km

Antecedentes

L2238 Chiclayo - PiuraT-006 – 4años Op.

1 falla año 20078 Km

L2238 Chiclayo - PiuraT-036 – 7años Op.


L2215 Chimbote – ParamongaT-479 – 4años Op.2 fallas año 2007

5 Km

L2205 Pomacocha – San JuanT-593 – 9años Op.1 fallas año 2007

9 Km

L2205 Pomacocha – San Juan

T-555 – 7años Op.1 fallas año 2004

24 Km

L2238 Chiclayo-Piura

T-036 – 8años Op.1 falla año 2009

9 Km

L2249 Talara - ZorritosT-009 – 5años Op.


ROTURA AISLADOR AÑO 2004




L2216 Chimbote - Paramonga

L2236 Chiclayo - GuadalupeT-162 – 7años Op.

1 falla año 20105Km


Fallas Aisladores Poliméricos Sistema de TransmisiónRed de Energía del Perú


Aisladores Poliméricos instalados:Inicialmente 12797 CadenasA la fecha 10408 Cadenas

24

L2216 Chimbote - ParamongaT-307 – 4años Op.


L2206 Pomacocha-San Juan


50 Km

L2203Huancav. – Independ.


36 Km

L2203Huancav. – Independ.


47 Km

L2216 Chimbote - ParamongaT-324, T-228, T-475 – 4años Op.

3 fallas año 20107Km, 9.6Km, 5Km

L2203Huancavelica-Independencia


46 Km

CL-2211 S.E. MarconaFase T – 10años Op.


� La costa peruana presenta una contaminación de las mas severas delmundo

� Los aisladores poliméricos instalados en las líneas requieren serreemplazados progresivamente por el deterioro que presentan

� Se esperaba una expectativa de vida útil de 15 años

Problemática Aisladores Poliméricos -Consideraciones Especiales


� Las roturas de los aisladores poliméricos se producen a partir del año 2004,a la fecha se acumulan 19 fallas, a pesar que se han cambiando alrededorde 1300 cadenas a la fecha entre el 2009 y 2010

� Los aisladores fallados registraron entre 4 y 11 años de operación, con unpromedio de vida útil de 7 años.

Línea de transmisión de 220 kV Chimbote-Paramonga T-479, aislador fallo el 13 de

Línea de transmisión de 220 kV Chiclayo –Piura T-486 fallo el 23 de mayo de 2009

Problemática Aisladores Poliméricos –Registro de Fallas


Paramonga T-479, aislador fallo el 13 de noviembre de 2007 después de 4 años

Línea de transmisión de 220 kV Chimbote-Paramonga T-479, aislador fallo el 19 de noviembre de 2007 después de 4 años

Piura T-486 fallo el 23 de mayo de 2009 después de 8 años

Línea de transmisión de 220 kV Chiclayo –Piura T-036 fallo el 25 de abril de 2009

después de 11 años

Solución a la falla de Aisladores Poliméricos:Plan de Reemplazo

� Para evitar el riesgo de rotura por el deterioro, setiene un programa de reemplazo de dichoselementos por cadenas de aisladores de vidrio congoma silicónica

� Para esto en el año 2009 se cambiaron 466cadenas de aisladores y en el transcurso del 2010se han cambiado 827 cadenas Cambio en T-496 de Línea Chimbote –

Paramonga06 Años de Operación Cambio año 2009

19/07/09


06 Años de Operación Cambio año 2009

Aisladores de Vidrio con Goma de SiliconaAño 2009

Hidrofobicidad del Aislador de Vidrio con Goma de Silicona

Soluciones aplicadas en Conductores

� De acuerdo al monitoreo que se viene efectuado se tiene previsto reemplazar alrededor de 2500 km, entre los años 2010 y 2020 con un costo estimado de US $ 32 Musd

� Esto nos ha llevado a especificar para


� Esto nos ha llevado a especificar para los futuros proyectos cables conductores resistentes a la corrosión, que garanticen su durabilidad durante todo el periodo de las concesiones

Soluciones aplicadas a perfiles

� Igualmente en las estructuras y en general en todos los materiales componentes de las Líneas de transmisión, se tienen problemas con la fuerte y acelerada corrosión existente en la costa.

� Se esta especificando el uso de


� Se esta especificando el uso de aceros con extragalvanizado para mayor resistencia a la corrosión y de pinturas que protejan y garanticen la durabilidad de todos los materiales

Foto 1: Perfil de acero con GC=2

Foto 2: Perfil de acero pintado hace 10 años con pintura alquídica

Experiencias ConsultadasExperiencias Consultadas

Experiencias Consultadas

� Se han efectuado coordinaciones con los principales fabricantes de aisladores polimericos: NGK, MC Lean, Electrovidro (Sediver) y LAPP; coinciden que la acumulación de contaminación costera, excesiva humedad y el estrés eléctrico producen el deterioro mecánico y posterior fractura del aislador polimérico

� Existen algunas recomendaciones para su uso; sin embargo, de acuerdo


a la experiencia no se garantiza una alta confiabilidad y seguridad en la operación del sistema, con riesgo asociado a falla y caída de conductores

Experiencia Subestación Chiclayo Tipos de goma silicónica aplicadas en REP


Experiencia Subestación Chiclayo Detección de Efluvios – Efecto Corona

SYLGAR AÑO 2001 SILIDRIEL AÑO 2005


Transformador TT - 280 Transformador TC - 327

Con base en las pruebas de los equipos con aplicación de goma, se confirma la efectividad de la mejora del aislamiento ante atmósferas altamente contaminadas, redundando en la mejora en la disponibilidad y confiabilidad del sistema

Experiencia en Qatar

� Aisladores de vidrio tipo desierto de la línea de transmisión recubiertoscon goma silicónica han estado en servicio desde hace décadas

� Evaluación en condiciones severas monitoreadas durante 14 años sigue dando resultados satisfactorios

� Antes de la aplicación de la capa silicónica, se requería lavar varias veces al año. Las descargas han desaparecido desde entonces


Línea de 220 kV Qatar, desde 1996, 38.000 unidades revestidas, con una distancia de fuga de 35mm/kV

Fuente: Estudio SEVES

Experiencia Compañía Servicios TERNA - Italia

Mapa geográfico de polución y localización de líneas equipadas con aisladores cubiertos con goma


con aisladores cubiertos con goma silicónica

Fuente: Estudio SEVES

Experiencia en Italia a lo largo de la costa con condiciones severas de contaminación

� Desde el 2005, más de 500 000 unidades han sido instaladas


Criterios RecomendadosCriterios Recomendadospara la selección del aislador

� Construido con materiales resistentes y de difícil deterioro

� Buen comportamiento en zonas de alta Contaminación

� Diseñado para ambientes de corrosión severa. El pin debe estar provisto de un

Criterios Generales


manguito de zinc

� Debe permitir la detección de fallas en el dieléctrico y partes metálicas con inspecciones visuales sin equipamiento especial

� Debe permitir la intervención segura del personal de trabajos con tensión

Fuente: Plano de aislador de vidrio 120 kN y 445 mm de línea de fuga adquirido a Electrovidro

Ventajas del aislador seleccionado

� La corrosión de las partes metálicas puede ser monitoreada para programar su mantenimiento o reemplazo oportuno

� No requiere de equipos especiales para determinar su estado de conservación


� En la práctica solo es necesario una inspección visual (en caso de daño en el dieléctrico, el aislador se rompe)

� El aislador de vidrio recubierto con goma silicona adquiere la propiedad de hidrofobicidad con lo que mejora su desempeño en ambientes de alta contaminación

Pruebas de aceptación y control

� Deben garantizar la adherencia de la goma silicona al aislador

� Deben garantizar la conservación de las propiedades de hidrofobicidad de la goma silicona

� Pruebas a considerar en el aislador


� Pruebas a considerar en el aislador recubierto con goma silicona:� Inspección visual� Medición de espesores� Pruebas de adherencia� Prueba de envejecimiento

acelerado eléctrico y ambiental� Medición de hidrofobicidad

Pruebas de lavado con agua a presión


Pruebas Subestación Chiclayo

Pruebas de Hidrofobicidad

Lecciones aprendidas aplicadas a Lecciones aprendidas aplicadas a nuevos proyectos

D escripciónLT 500 y 220 kV Ch ilca P lan ic ie -

Zapallal

LT 500 kV Zapalla l-C him bote-

TrujilloTotal

Transformación(M VA)

2.200 1.600 3.800

Transm isión(km de circuito)

282 540 822

Estos proyectos mejorarán la confiabilidad del sistema de transmisión y aseguraran el transporte de energía y el desarrollo energético del Perú.

Nueva Troncal de la Transmisión en 500 kV


Proyecto: SGT Chilca – Planicie – Zapallal


Proyecto: SGT 500 kV Carabayllo – Chimbote - Trujillo


Aspectos Relevantes de Diseño Estructuras

e

b

1.25 c a e1 1.25

4.1 4.1 e23.2

e3e1 e1

e1e1

e1

Dimensiones en [m]

da 6.60b 3.75c 7.60d 15.00e 2.71e1≥ 2.63e2≥ 0.80e3≥ 1.30

NOTA: Las alturas no incluyen pata básica

e

b

1.25 c a 1.25

e24.8 50°

100°

e1e1 e1

Dimensiones en [m]d

a 6.60b 3.75c 7.60d 15.00e 2.71e1≥ 3.63e2≥ 1.10

NOTA: Las alturas no incluyen pata básica

Estructura convertible de 220 kV a 500kV

Estructura 500 kV


Cuerpo 12.5

Cuerpo 27.0

Cuerpo 311.5

Cuerpo 416 Cuerpo 6 Cuerpo 7

25 29.5

Cuerpo 520.5

Cuerpo 12.5

Cuerpo 27.0

Cuerpo 311.5

Cuerpo 416 Cuerpo 6 Cuerpo 7

25 29.5

Cuerpo 520.5

Aspectos Relevantes - Líneas Eléctricas

� El corredor aprobado por el INC, exigió el diseño para el cruce del rio Rímac de dos superestructuras de 170 metros, 270 Tnequivalente a 20 estructuras convencionales. Estas torres serán las más altas del Perú.


Concesión SGT Líneas Chilca – Planicie - Zapallal

Capacidad de Líneas

LT 500 kV Chilca - Carabayllo : 1400 MVA ; 90 km LT 220 kV Chilca – Planicie - Carabayllo : 2 x 350 MVA ; 96 km LT 220 kV Carabayllo – Zapallal : 2 x 900 MVA; 10 km

Transformación de Sub

SE Chilca : 4 x 200 MVA ONAF 2 (Incluye reserva)SE Carabayllo : 7 x 200 MVA ONAF 2 (Incluye reserva)


48

de Sub Estaciones

SE Carabayllo : 7 x 200 MVA ONAF 2 (Incluye reserva)

Puesta en Servicio

Etapa 1: 07 de febrero del 2011 (220 kV)Etapa 2: 07 Marzo 2011 (500 kV)

Proyecto: Reforzamiento del Sistema de Transmisión Centro Norte Medio en 500 kV (LT Zapallal Trujillo)

Capacidad de Líneas

LT 500 kV Carabayllo – Chimbote Nueva: 1300 MVA ; 393 km LT 500 kV Chimbote Nueva – Trujillo : 1300 MVA ; 137 km LT 220 kV Chimbote Nueva – Chimbote : 2 x 350 MVA; 11km


49

LT 220 kV Trujillo – Trujillo Norte : 2 x 350 MVA; 2 km

Transformación de Sub Estaciones

SE Chimbote Nueva: 4 x 200 MVA ONAF 1 (Incluye reserva)SE Trujillo: 4 x 200 MVA ONAF 1 (Incluye reserva)

Puesta en Servicio

18 Agosto 2012

Construcción Subestación Chilca


Construcción Subestación Carabayllo


Patio de llaves 220 kV - Carabayllo

Panorámica Subestación Carabayllo

Construcción Líneas de Transmisión


Conclusiones y Conclusiones y Recomendaciones

� Los aisladores convencionales de vidrio o porcelana son más confiables que los aisladores poliméricos en ambientes de alta contaminación y si están recubiertos con goma silicona mejoran su desempeño

� El aislador de vidrio debe estar diseñado para ser instalados en ambientes de corrosión severa, en REP se están empleando aisladores con anillo de zinc para la proteger el pin frente a los problemas de corrosión marina

Conclusiones


para la proteger el pin frente a los problemas de corrosión marina

� El uso de goma silicónica en equipos de alta tensión en subestaciones de REP nos garantiza una alta confiabilidad y disponibilidad del sistema de transmisión

� Del análisis de la diferentes opciones de conductores para ambientes corrosivos disponibles en el mercado, de acuerdo a nuestra experiencia la opción recomendable es el tipo ACAR engrasado hasta la penúltima capa

� Se recomienda que la grasa de los nuevos cables sea del tipo “PolymerGrease” o de mejor desempeño que sea resistente al agua y a los ácidos

� En cuanto a estructuras, se están especificando con tratamiento extra galvanizado

Conclusiones


� El pintado de estructuras ofrece una protección barrera a los perfiles metálicos afectados por la corrosión y evitará su deterioro progresivo

� En los años subsiguientes los costos anuales por efecto de la corrosión en REP son del orden de los 7.5 Musd/año

� La especificación adecuada de los materiales a utilizar en los nuevos proyectos es factor importante para garantizar la confiabilidad, seguridad y vida útil esperada de los proyectos de transmisión eléctrica.

Recomendaciones para nuevos proyectos

�Especificar el uso de aisladores de vidrio recubiertos con goma silicónica en líneas de transmisión costeras debido a la alta contaminación salina, vientos fuertes con arena, y alta humedad relativa, buscando asegurar la confiabilidad y seguridad en el servicio.

�Especificar herrajes, accesorios y estructuras; extragalvanizados y efectuar inspecciones frecuentes para detectar indicios de corrosión y proteger los perfiles con recubrimiento de pintura alquídica


�En zonas de extrema contaminación usar postería de madera , herrajes y accesorios en acero inoxidable

�Conformar un grupo técnico de trabajo para continuar estudiando el efecto de la corrosión y la normalización de materiales que resistan estas condiciones especiales

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