MEMORIA DESCRIPTIVA

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VOLMEN I

NDICE

1 GENERALIDADES .............................................................................................................. 1

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................................ 1

1.2 OBJETIVO ............................................................................................................................ 1

1.3 DESCRIPCIN DEL PROYECTO ................................................................................... 1

1.4 ALCANCES .......................................................................................................................... 3

1.5 CONDICIONES DEL SITIO ............................................................................................... 4 1.5.1 Caractersticas del Sistema Elctrico ..................................................................................................................... 4

1.5.2 Caractersticas Ambientales .................................................................................................................................... 4

1.6 INSTALACIONES EXISTENTES ...................................................................................... 5 1.6.1 Lnea de Transmisin 138 kV Santuario - Socabaya ..................................................................................... 5

1.6.2 Variante de la Lnea de Transmisin L-1022.................................................................................................... 5

1.6.3 Subestacin Jess ................................................................................................................................................. 6

1.6.4 Subestacin Santuario .......................................................................................................................................... 7

1.6.5 Subestacin Socabaya ......................................................................................................................................... 8

2 CRITERIOS BSICOS DE DISEO ............................................................................. 10

2.1 CRITERIOS DE DISEO ELECTROMECNICO ....................................................... 10 2.1.1 Generalidades ....................................................................................................................................................... 10

2.1.2 Coordinacin de aislamiento .............................................................................................................................. 11

2.1.3 Seleccin de distancias crticas y de seguridad ............................................................................................. 11

2.1.4 Sistema de Puesta a Tierra ................................................................................................................................ 11

2.1.5 Conductores para barras .................................................................................................................................... 11

2.2 CRITERIOS DE DISEO CIVIL .......................................................................................... 12

2.2.1 Generalidades ....................................................................................................................................................... 12

2.2.2 Estudio de Suelos ................................................................................................................................................. 12

2.2.3 Cimentaciones para Prticos y Equipos .......................................................................................................... 12

2.2.4 Vas internas .......................................................................................................................................................... 13

3 DISEO DE LA AMPLIACIN DE LA SUBESTACIN JESS ....................................... 14

3.1 INSTALACIONES PROYECTADAS ................................................................................... 14

3.2 EQUIPAMIENTO ELECTROMECNICO ........................................................................... 15

3.2.1 Equipos principales .............................................................................................................................................. 15

3.2.2 Equipos y materiales complementarios ........................................................................................................... 18

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3.2.3 Sistema de servicios auxiliares .......................................................................................................................... 18

3.2.4 Sistema de Puesta a Tierra ................................................................................................................................ 18

3.2.5 Instalaciones Elctricas ....................................................................................................................................... 18

4 SISTEMA DE PROTECCIN Y MEDICIN ....................................................................... 20

4.1 SITEMA DE PROTECCIN ................................................................................................ 20

4.1.1 Proteccin de lneas 138 kV L-1022-1 (Jess-Socabaya) y L-1022-2 (Jess- Santuario) .................. 21

4.1.2 Proteccin y medicin del transformador de Potencia 75 MVA, 138/33.5 kV ........................................ 23

4.1.3 Proteccin y medicin de barra 138 kV ........................................................................................................... 25

4.1.4 Sistema de Proteccin de Lnea 33 kV ........................................................................................................... 26

4.1.5 Sistema de Medicin y registrador de fallas ................................................................................................... 26

4.2 LGICA DE MANDOS, PROTECCIONES Y SINCRONIZACIN ..................................... 27

4.2.1 Lgica de mandos ................................................................................................................................................ 27

4.2.2 Lgica de Protecciones ....................................................................................................................................... 29

5 SISTEMA DE CONTROL Y TELECOMUNICACIONES ..................................................... 30

5.1 DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES ......................................... 30

5.2 NORMAS Y CDIGOS ........................................................................................................ 30

5.3 EQUIPOS CONSIDERADOS EXISTENTES ....................................................................... 30

5.4 CONSIDERACIONES DE DISEO ..................................................................................... 31

5.4.1 Control ..................................................................................................................................................................... 31

5.4.2 Telecomunicaciones ............................................................................................................................................ 32

6 OBRAS CIVILES ................................................................................................................. 34

6.1 DESCRIPCIN DE LAS OBRAS CIVILES ......................................................................... 34

6.2 OBRAS PROVISIONALES ................................................................................................. 34

6.3 OBRAS PRELIMINARES .................................................................................................... 34

6.4 TRABAJOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS .................................................................... 35

6.5 CIMENTACIONES PARA PRTICOS Y EQUIPOS ........................................................... 35

6.6 BUZONES Y DUCTOS ........................................................................................................ 35

6.7 CANALETAS PARA CABLES DE CONTROL ................................................................... 36

6.8 SISTEMA DE DRENAJE ..................................................................................................... 36

6.9 VAS INTERNAS ................................................................................................................. 36

6.10 OBRAS MISCELNEAS .................................................................................................. 36

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1 GENERALIDADES

1.1 ANTECEDENTES N&C INGENIERIA Y ESTUDIOS S.A.C., mediante contrato GG/AL.390-2013-SEAL, suscrito con la Empresa Sociedad Elctrica del Sur Oeste S.A. (SEAL), recibi el encargo de prestar servicios de consultora para la elaboracin del Expediente Tcnico Definitivo AMPLIACIN DE LA S.E. JESS E INTERCONEXIN A LA L.T. 138 kV SANTUARIO SOCABAYA, DISTRITO DE PAUCARPATA, PROVINCIA Y DEPARTAMENTO DE AREQUIPA. El proyecto comprende el desarrollo de la ingeniera definitiva para la ampliacin de la Subestacin Jess 138/33 kV, 60/75 MVA y la adecuacin de las instalaciones existentes en el nivel 33 kV.

1.2 OBJETIVO El Objetivo del presente documento es presentar la Ingeniera Definitiva de la ampliacin de la subestacin Jess 138/33 kV y el Sistema de Telecomunicaciones asociado, que forma parte del proyecto Ampliacin de la S.E. Jess e Interconexin a la LT 138 kV Santuario Socabaya, distrito de Paucarpata, provincia y departamento de Arequipa.

1.3 DESCRIPCIN DEL PROYECTO

Hasta aproximadamente el ao 2003, la subestacin Jess contaba con un patio de llaves en 138 kV, la cual operaba a partir de una derivacin en T de la lnea 138 kV Santuario Socabaya (L-1022). Debido a exigencias del COES, la derivacin en T de la lnea 138kV deba modificarse a una derivacin en PI, motivo por lo cual la subestacin desde ese entonces dej de conectarse en 138 kV.

Actualmente la subestacin Jess forma parte del Sistema en anillo 33 kV de SEAL, opera en los niveles 33/10 kV y se interconecta con las subestaciones Chilina 33 kV y Socabaya 33 kV.

La creciente demanda que actualmente se presenta en el Sistema Elctrico Arequipa, especialmente en la ciudad de Arequipa, debido al ingreso de centros comerciales, plantea la necesidad de ampliar la subestacin Jess en el nivel 138 kV y de esta manera garantizar la adecuada atencin a la demanda elctrica.

El proyecto contempla la ampliacin de la subestacin Jess en el nivel 138kV, el cual consiste en implementar la configuracin de entrada/salida PI, para lo cual se usarn las torres de la lnea de derivacin existente, en doble terna, que anteriormente conformaba la derivacin en T.

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Esta derivacin se realizar en la torre T58 y mediante las torres existentes (T58A y T58B) se energizar el patio 138kV de la subestacin Jess, tal como se muestra en el plano SEJ-002 1 de 2 y en la figura N 1.1.

Figura N 1.1

La ampliacin de la Subestacin Jess 138 kV ser con equipo compacto hbrido, configuracin simple barra, al exterior, compuesta de dos bahas de salida de lnea (configuracin PI), una barra en 138kV, un transformador de potencia trifsico 138/33 kV, 60/75 MVA (ONAN/ONAF), conexin a la barra 33 kV y la adecuacin a las instalaciones existentes. El sistema mantendr la configuracin actual en anillo en el nivel 33 kV, el transformador a implementar estar conectado en cascada con el transformador de potencia existente 33/10 kV.

El dimensionamiento del transformador de potencia se determin en el Estudio de Planeamiento para el periodo 2013 2017, en el que se indica que el transformador de potencia para la S.E. Jess sea de 60/75 MVA (ONAN/ONAF).

La ampliacin de la subestacin, en el nivel 138 kV, albergar en total: dos celdas de lnea en 138 kV, un sistema de barras y una celda de transformacin 138/33 kV, tal como se muestra en el plano SEJ-004; as mismo, se est considerando espacios de reserva para la ampliacin de una celda de transformacin a futuro y la posibilidad de ampliar el sistema de barras (configuracin doble barra) a futuro, con capacidad para ingreso y salida de las lneas L-1021 y L-1022.

En la Figura N 1.2 se muestra la configuracin PI de la subestacin Jess y la conexin a la lnea 138 kV, L-1022, Santuario Socabaya.

L-1022

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Figura N 1.2

ESQUEMA DE CONEXIN DE LA S.E. JESS AL SEIN

1.4 ALCANCES El alcance de las obras, comprende el equipamiento de las siguientes instalaciones electromecnicas:

- Implementacin de la baha en PI de llegada y salida en 138 kV de la subestacin Jess, la cual comprende de :

Implementacin de un sistema de barra 138kV, configuracin simple barra

Implementacin de dos celdas de lnea en nivel 138kV (equipo compacto)

Implementacin de una celda de transformacin en nivel 138kV (equipo compacto)

Implementacin de un transformador de potencia 138/33 kV, 60/75 MVA

- Interconexin de la nueva subestacin Jess 138/33 kV a la barra 33 kV existente.

- Adecuacin de los equipos de control, proteccin, medicin y comunicaciones a las instalaciones existentes y al Sistema Scada.

Para la implementacin de la baha en PI, previamente se deber realizar el desmontaje de un prtico 138 kV existente, la demolicin de bases de equipos y la nivelacin del terreno.

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As mismo se deber reconfigurar la torre desde la cual se har la derivacin, para la conexin a las dos ternas que ingresarn a la subestacin y que finalmente conformarn las lneas Santuario Jess y Jess Socabaya.

En el plano SEJ-002 se muestran las instalaciones existentes en la subestacin Jess.

1.5 CONDICIONES DEL SITIO

1.5.1 Caractersticas del Sistema Elctrico Las caractersticas del sistema elctrico son:

- Tensin nominal del sistema : 138 kV

- Tensin mxima del sistema : 170 kV

- Puesta tierra : slida

- Frecuencia : 60 Hz

- Nivel de tensin soportado a la frec. Industria : 325

- Nivel bsico de aislamiento al impulso tipo rayo : 750 kV ef. (externo)

- Nivel bsico de aislamiento al impulso tipo rayo : 650 kV ef. (interno)

- Corriente de cortocircuito : 31,5 kA

1.5.2 Caractersticas Ambientales El clima de la zona de proyecto se ha identificado como clima tpico de sierra con bajo nivel de contaminacin.

- Altitud de la S.E. Jess : 2650 msnm

- Temperatura ambiente mnima : 8C

- Temperatura ambiente media anual : 15C

- Temperatura ambiente mxima : 22C

- Humedad relativa media anual : 46%

- Velocidad del viento : 75 km/h

- Nivel de contaminacin ambiental : Media

- Lnea de fuga : 25 mm/kV

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1.6 INSTALACIONES EXISTENTES

1.6.1 Lnea de Transmisin 138 kV Santuario - Socabaya La lnea de transmisin Santuario Socabaya, de propiedad de REP, es una lnea doble terna (L-1021, L-1022), disposicin vertical, que enlaza a las subestaciones Santuario y Socabaya en el nivel de tensin 138 kV. En su recorrido pasa por terrenos de la subestacin Jess (estructuras T58 y T59), de propiedad de SEAL, donde la estructura T 58 viene a ser el punto de derivacin de la lnea L-1022 hacia la subestacin Jess.

Las caractersticas principales de esta lnea son:

- Longitud : 20,7 km.

- Nmero de ternas : Dos

- Configuracin de conductores : Tipo vertical en doble terna

- Capacidad : 135 MVA

- Tipo de conductor : AAAC 240 mm

- Nmero de conductores por fase : Uno

- Cables de guarda : Uno del tipo ADSS, 70mm2, 24 fibras

1.6.2 Variante de la Lnea de Transmisin L-1022 La variante de la lnea L-1022 es existente, inicia en la estructura T58 de la lnea L1022 y continua a travs de las estructura T58A y T58B, en doble terna, hasta la subestacin Jess, su uso servir como va de ingreso y salida (configuracin PI) de la subestacin Jess 138 kV.

Las caractersticas principales de esta variante son:

- Longitud : 250 m

- Nmero de ternas : Dos

- Configuracin de conductores : Tipo vertical en doble terna

- Tipo de conductor : AAAC 240 mm

- Nmero de conductores por fase : Uno

- Cables de guarda : Uno del tipo OPGW

NOTA: El cable de guarda OPGW deber ser desmontado y en su lugar se instalar cable de guarda del tipo ADSS de similares caractersticas al de la lnea L-1022.

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1.6.3 Subestacin Jess La subestacin Jess, se ubica en el distrito de Paucarpata, en la provincia y departamento de Arequipa a una altitud aproximada de 2650 m.s.n.m., forma parte de la configuracin elctrica en anillo en el nivel 33 kV del sistema elctrico Arequipa.

La subestacin Jess pertenece a la concesionaria SEAL y actualmente est conformado por 02 niveles de tensin, 33 kV y 10 kV.

Anteriormente la subestacin estaba conectada a la LT 138 kV Santuario-Socabaya (L-1022) a travs de una conexin en T, por lo que cuenta con espacio suficiente para la implementacin de un patio de llaves 138 kV con la configuracin propuesta en PI.

La subestacin actualmente cuenta con un transformador de potencia de dos (2) devanados, 33/10 kV 20/25 MVA, normalmente operando con regulacin en vaco, en un esquema doble barra en el lado de 33 kV y en simple barra en el lado de 10 kV.

En el lado 33 kV la configuracin de barras es de tipo compacto doble barra al interior con tuberas de cobre, se encuentra en un edificio de Control de dos pisos encontrndose en el segundo piso la doble barra 33 kV.

En el lado 10 kV se encuentran las celdas metal-clad ubicndose en el primer piso del edificio.

La subestacin existente cuenta con las siguientes celdas:

En 33 kV:

- Celda de acoplamiento de barras

- Lnea de transmisin 33 kV L-3091 (Socabaya 2)

- Lnea de transmisin 33 kV L-3090 (Socabaya 1)

- Lnea de transmisin 33 kV L-3100 (Chilina 2)

- Lnea de transmisin 33 kV L-3101 (Chilina 1)

- Celda de transformacin, con un transformador 20/25 MVA, 33/10 kV

- Lnea de transmisin 33 kV L-3092 (Porongoche)

- Celda de Reserva

En 10 kV:

- Lnea de distribucin L-501 (Israel)

- Lnea de distribucin L-502 (Jorge Chvez)

- Lnea de distribucin L-503 (Miguel Grau)

- Lnea de distribucin L-504 (Ciudad Blanca)

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- Lnea de distribucin L-505 (Porongoche)

- Lnea de distribucin L-506 (Mariano Melgar)

- Lnea de distribucin L-507 (Cayro)

- 01 celda para la conexin con el transformador de potencia

- Una celda para el transformador de servicios auxiliares

Tableros de Control y Proteccin

En la sala de control de la subestacin Jess se cuenta con los siguientes tableros:

- 01 tablero de proteccin en 10 kV

- 02 tableros de medicin en 10 kV.

- 05 tableros mmicos y de proteccin en 33 kV.

- 01 tablero de proteccin del transformador 33/10 kV.

- 01 tablero de regulacin bajo carga del transformador 33/10 kV.

Los rels de proteccin y los medidores son electrnicos y electromagnticos, de diversas marcas tales como: ABB, ALSTOM y SCHLUMBERGER.

Servicios auxiliares

La subestacin cuenta con servicios auxiliares de corriente alterna y continua. Los equipos que conforman los servicios auxiliares son:

- 01 Un transformador trifsico de 100 kVA de 10/0.380-0.220 kV (TSA-5), el cual es alimentado por la barra de 10 kV.

- 01 Un banco de bateras de 85 A-h, 110 Vcc.

- 01 Un tablero de servicios auxiliares 380/220 Vca.

- 01 Un tablero de servicios auxiliares 110 Vcc.

En el Volumen VI Planos, se presenta el diagrama unifilar (SEJ-003) y los planos de la ampliacin de la subestacin Jess (SEJ-004 y SEJ-005).

1.6.4 Subestacin Santuario La subestacin Santuario se encuentra ubicada en la Central Hidroelctrica de Charcani V, en la cuenca del ro Chili, por encima de los 2900 m.s.n.m., en el Distrito de Selva Alegre, Provincia y Departamento de Arequipa.

La subestacin Santuario pertenece a la concesionaria EGASA, tiene una configuracin doble barra, que se interconecta al Sistema elctrico Interconectado Nacional a travs de las Lneas en 138 kV Santuario Callalli y Santuario Socabaya.

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Cuenta en el lado de 138 kV con 7 celdas de doble barra, con posibilidad de hacer transferencia de barra a travs de celdas de acoplamiento; estas celdas son:

- 03 celdas de acople de los grupos generadores de Charcani V (a travs de ellos es que se coloca en paralelo los grupos), de propiedad de EGASA.

- 01 celda de acoplamiento de barras, de propiedad de EGASA.

- 02 celdas de salida de las Lneas de Transmisin Socabaya 1 y Socabaya 2.

- 01 celda de salida de la Lnea de Transmisin Tintaya

Tambin cuenta con una extensin de barras para la salida de la Lnea de Transmisin 1126 Santuario Chilina.

Cada celda cuenta con sus propias protecciones; la proteccin diferencial de barras est cubierta por tres rels electrnicos tipo TMAR 11 por barra.

El equipamiento de cada celda de lnea 138 kV (L-1021 y L-1022), estn constituidas por lo siguiente:

- Tres pararrayos de xido de Zinc con contador de descarga 120 kV.

- Un seccionador de lnea con cuchilla de puesta tierra 170kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA.

- Dos seccionadores de barra 170 kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA.

- Tres transformadores de tensin capacitivos 138kV, 750 kV-BIL.

- Tres transformadores de corriente 138 kV, 300-600/1/1/1 A, 750 kV-BIL.

- Un interruptor de potencia con accionamiento uni-tripolar 138 kV, 750 kV-BIL, 25 kA.

- Una Trampa de onda portadora

En el Volumen VI Planos, se presenta el diagrama unifilar de la Subestacin Santuario (SEJ-015).

1.6.5 Subestacin Socabaya La subestacin Socabaya, se encuentra ubicada en el distrito de Socabaya, en la provincia y departamento de Arequipa a 2382 m.s.n.m.

Esta subestacin pertenece a la concesionaria Red de Energa del Per (REP), cuenta con patio 138 kV, de configuracin doble barra y equipamiento convencional al exterior.

El equipamiento en 138 kV que existe en la subestacin Socabaya es del tipo convencional, al exterior, conexionado doble barra y se encuentran ubicados en el patio de llaves de dicha subestacin.

El equipamiento de cada celda de lnea 138 kV est constituido por lo siguiente:

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- Tres pararrayos de xido de Zinc con contador de descarga 120 kV.

- Un seccionador de lnea con cuchilla de puesta tierra 138kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA.

- Dos seccionadores de barra semipantgrafo 138 kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA.

- Tres transformadores de tensin capacitivos 138kV, 750 kV-BIL.

- Tres transformadores de corriente 138 kV, 600/1/1/1 A, 750 kV-BIL.

- Un interruptor de potencia con accionamiento uni-tripolar 138 kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA.

- Una Trampa de onda portadora

En el Volumen VI Planos, se presenta el diagrama unifilar de la subestacin Socabaya (SEJ 016).

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2 CRITERIOS BSICOS DE DISEO 2.1 CRITERIOS DE DISEO ELECTROMECNICO

2.1.1 Generalidades

2.1.1.1 Niveles de Tensin y Aislamiento Para las subestacin Jess se aplicarn los siguientes niveles de tensin y aislamiento, los cuales estn de acuerdo a la norma IEC 60071-1.

- Altitud mx. de instalacin (m.s.n.m.) : 2650

- Tensin Nominal de la red (kVef) : 138

- Tensin Mxima de Servicio (kVef) : 170

- Tensin de Resistencia a la onda de impulso

1,2/50 useg (externo) kV (pico) : 750

- Puesta a tierra : Slida

- Frecuencia Hz : 60

2.1.1.2 Niveles de Proteccin Para la subestacin se aplicar los siguientes niveles de proteccin

- Lnea de fuga (mm/kV) : 25

2.1.1.3 Niveles de Corriente Todos los equipos de maniobra (interruptores y seccionadores) a efectos de soportar los requerimientos de esfuerzos por cortocircuito y capacidad de resistencia trmica, debern cumplir con las siguientes caractersticas:

- Nivel de tensin kV : 138

- Corriente nominal (A), no menor de : 1200

- Capacidad mnima de ruptura (kA) de cortocircuito

trifsico, 1s, simtrica : 31,5

2.1.1.4 Establecimientos de Distancias Las distancias mnimas entre fases para conductores y barras desnudas al exterior sern como mnimo las siguientes, estas distancias cumplen con lo sealado en la norma IEC 60071-2:

- Nivel de tensin : 138 kV

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- Distancia mnima entre ejes de fases : 3,0 m

- Distancia mnima fase-tierra : 2,50 m

- Altura mn. de las partes vivas de los equipos

sobre el nivel del suelo : 3,91 m

2.1.2 Coordinacin de aislamiento Se ha desarrollado de acuerdo a los criterios bsicos de coordinacin de aislamiento establecidos en la ltima revisin de la norma IEC 60071, segn la cual se seleccionan los niveles de aislamiento normalizado para los equipos, luego de estimar las sobretensiones mximas que stos deben soportar durante su operacin. Las sobretensiones representativas se calculan considerando la puesta a tierra del neutro del sistema y las caractersticas de proteccin y localizacin de los pararrayos.

2.1.3 Seleccin de distancias crticas y de seguridad Las distancias crticas y de seguridad se han calculado a partir del valor bsico dado por el nivel de aislamiento resultante del estudio de coordinacin de aislamiento, y siguiendo las recomendaciones de la norma IEC 60071 y del Comit N 23 del CIGR.

En los clculos justificativos, se muestran las alturas de los diferentes niveles de conexin y la longitud de campo, garantizando las distancias crticas y de seguridad para ubicar los equipos de tal forma que se faciliten las labores de montaje, operacin, y mantenimiento de los equipos de patio con el grado de seguridad requerido.

2.1.4 Sistema de Puesta a Tierra Para el diseo de la malla a tierra profunda, se ha tomado en cuenta los lineamientos de la norma IEEE Std. 80-2000 Guide for Safety in A.C. Substation Grounding para determinar la resistencia de la malla y las tensiones de toque y de paso tolerables.

El cable y los conectores a la malla se han dimensionado considerando que soportan la corriente mxima de cortocircuito esperada. Se usaran conectores de soldadura exotrmica para las uniones de la retcula de la malla de tierra y pernados o de compresin para conexin de la malla a equipos, estructuras de prticos y para las uniones exteriores se especificarn los conectores adecuados.

2.1.5 Conductores para barras Los conductores a utilizar en las barras, as como el de la conexin de la torre 58B al prtico, sern de similares caractersticas a la lnea de transmisin 138 kV Santuario Socabaya, es decir AAAC 240 mm.

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2.2 CRITERIOS DE DISEO CIVIL

2.2.1 Generalidades El diseo de las subestaciones y equipos cumplirn con los siguientes requerimientos:

2.2.1.1 Ssmicos Segn el Reglamento Nacional de Edificaciones, norma E.030 - Diseo Sismorresistente.

- Aceleracin vertical bsica : 0,3 g

- Aceleracin horizontal bsica : 0,5 g

- frecuencia : Igual a la frecuencia de resonancia del equipo

- Amortiguamiento : Igual al amortiguamiento del equipo

2.2.1.2 Geogrficas y Climatolgicas - Clima : Tpico de sierra con bajo nivel de

contaminacin

- Altura mx. de la instalacin : 2650 msnm

- Temperatura mxima : 22 C

- Temperatura promedio : 15 C

- Temperatura mnima : 8 C

- Humedad relativa media : 46%

- Velocidad del viento : 75 km/h

2.2.2 Estudio de Suelos El estudio de suelos tiene como objetivo determinar los parmetros para el diseo y construccin de las obras en contacto con el suelo, para garantizar un comportamiento adecuado de las estructuras y cimentaciones.

2.2.3 Cimentaciones para Prticos y Equipos El diseo de cimentaciones de prticos y equipos considera los resultados del estudio de suelos del sitio usando el rango de presiones que se puede transmitir al suelo con el objeto de garantizar que los asentamientos sean menores a los lmites mximos.

Las hiptesis de carga se han determinado de acuerdo a las caractersticas de los equipos, estructuras y condiciones del lugar considerando las cargas estticas (peso propio de equipo, soporte, cimentacin, etc.), cargas de viento, cargas ssmicas y cargas de tiro por corto circuito.

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En general las cimentaciones se han dimensionamiento para resistir el volcamiento o arrancamiento inducido por cargas de trabajo, con un factor de seguridad mnimo de 1,5 en las condiciones ms severas de carga.

2.2.4 Vas internas Se han considerado las rutas de acceso peatonal y vehicular necesarias en la Subestacin Jess, para los trabajos de montaje y mantenimiento de los equipos.

La pendiente de las rampas as como el radio de giro de las curvas de las vas vehiculares internas, se disearon adecuadamente para permitir el ingreso y el normal desplazamiento de la plataforma que transportar los equipos que forman parte del Proyecto.

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3 DISEO DE LA AMPLIACIN DE LA SUBESTACIN JESS

3.1 INSTALACIONES PROYECTADAS La Subestacin Jess, lado 138 kV, ser el punto de llegada y salida de la lnea 138 kV, L-1022, Santuario Socabaya (derivacin en PI); esta subestacin contar con sistema de conexin en simple barra.

Las instalaciones previstas en la ampliacin de la Subestacin Jess 138 kV son descritas a continuacin:

- Implementacin de dos celdas de lnea en 138 kV, con equipos compacto hbrido, al exterior.

- Implementacin de un sistema de simple barra 138 kV.

- Implementacin de una celda de transformacin 138 kV, con equipo compacto hbrido.

- Instalacin de un transformador de potencia 138/33 kV, 60/75 MVA.

- Implementacin de un seccionador en el lado 33 kV, al exterior

- Implementacin de la celda de reserva en la barra 33 kV al interior del edificio de control (ser la celda de llegada del transformador lado 33 kV).

- Implementacin del sistema de puesta a tierra (red de tierra profunda y superficial) del patio 138 kV.

- Implementacin de tableros de control, proteccin, medida y equipo registrador de fallas de la lnea 138 kV, el cual permitir el control y monitoreo de los equipos; ste ser instalado dentro del edifico de control existente.

- Implementacin de tablero de proteccin y medicin y tablero regulador de tensin del transformador 138/33 kV

- Implementacin de tableros de comunicaciones

- Los servicios auxiliares sern tomados de las salidas de reserva de los tableros existentes.

- Adecuacin de los equipos de proteccin y medicin existentes a un puerto de comunicacin, de tal forma que se complementen al Sistema de telecomunicaciones de la Lnea 138 kV.

Las instalaciones previstas en la variante 138 kV son descritas a continuacin:

- Desconexin de los cuellos puente, en la estructura T58.

- Conexin de la variante (estructura T58A) a la estructura T58.

MEMORIA DESCRIPTIVA

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- Conexin de conductor de la estructura T58B al prtico de patio 138 kV de la subestacin Jess.

- Desmontaje de cable de guarda existente en la variante.

- Montaje y conexin de cable tipo ADSS en la variante, desde el punto de derivacin hasta el prtico de patio 138 kV de la subestacin Jess.

Instalaciones previstas en las subestaciones Santuario 138 kV y Socabaya 138 kV, como parte del proyecto:

- Reubicacin de una trampa de onda de la lnea L-1022 a la lnea L-1021 en cada una de las subestaciones.

- Adecuacin del Sistema de telecomunicaciones y Sistema de proteccin en ambas subestaciones.

En el Volumen VI planos, el plano SEJ-003 muestra el diagrama unifilar de la subestacin Jess 138/33 kV y el plano SEJ-004 muestra la disposicin de equipos.

3.2 EQUIPAMIENTO ELECTROMECNICO El equipamiento principal en 138 kV ha sido considerado con equipo compacto hbrido, configuracin simple barra, al exterior. Los clculos justificativos se encuentran en el Anexo 01.

El equipamiento estar conformado por lo siguiente:

3.2.1 Equipos principales

3.2.1.1 Celdas de lneas 138 kV En el patio 138 kV se instalarn dos (02) celdas de lnea. El equipamiento de cada celda de lnea 138 kV estar conformado por lo siguiente:

- (01) Una baha hbrida compacta 170 kV, 750 kV-BIL, 1250 A, 31,5 kA, para conexin a simple barra, compuesta por los siguientes equipos:

interruptor unitripolar

Un seccionador de barra tripolar

Un seccionador de lnea tripolar

Una cuchilla de puesta a tierra

Tres transformadores de corriente

- (03) Tres pararrayos de xido de Zinc con contador de descarga 120 kV, 10 kA cl 3.

- (03) Tres transformadores de tensin, 170 kV, 750 kV-BIL, 138/3, 0,11/3, 0,11/3, 15VA-3P, 15VA Cl 0,2, incluye estructura soporte

MEMORIA DESCRIPTIVA

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- Dos trampas de onda portadora 170 kV, 1250 A

3.2.1.2 Sistema de Prticos y Barras El equipamiento en el sistema de prticos y barras 138 kV estar conformado por lo siguiente:

- (03) Tres transformadores de tensin, 170 kV, 750 kV-BIL, 138/3, 0,11/3, 0,11/3, 15VA-3P, 15VA Cl 0,2, incluye estructura soporte

- Prticos metlicos de celosa, del tipo reticulado de perfiles de acero galvanizado, ensamblados por pernos y tuercas.

- Conductor AAAC 240 mm (similares caractersticas al conductor de la lnea 138 kV Santuario-Socabaya)

3.2.1.3 Celda de Transformacin 138 kV El equipamiento de la celda de transformacin 138 kV estar conformado por lo siguiente:

- (01) Una baha hbrida compacta 170 kV, 750 kV-BIL, 1250 A, 31,5 kA, para conexin a simple barra, compuesta por los siguientes equipos:

Un interruptor tripolar

Un seccionador de barra tripolar

Tres transformadores de corriente

- (03) Tres pararrayos de xido de Zinc con contador de descarga 120 kV, 10 kA cl 3.

3.2.1.4 Transformador de Potencia El equipamiento consiste en:

- (01) Un transformador de potencia 138/33 kV, 60/75 MVA ONAN/ONAF, con transformadores de corriente incorporados en los bushings, de las siguientes caractersticas:

Tipo : Trifsico

Tensin primaria 138 kV : Conexin Y

Tensin secundaria 33 Kv : Conexin Delta

Regulacin de tensin : Regulacin automtica bajo carga

Grupo de conexin : YN/d NOTA: El suministro del transformador de potencia incluye tablero de regulacin automtica y tablero de medicin y proteccin que se describen en

el numeral 3.2.1.6 Equipos en Edificio de Control, Tableros.

MEMORIA DESCRIPTIVA

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3.2.1.5 Celda de Transformacin 33 kV (exterior) El equipamiento de la celda de transformacin 33 kV estar conformado por lo siguiente:

- (03) Tres pararrayos de xido de Zinc con contador de descarga 30kV

- (01) Un seccionador de barra 52 kV, 250 kV-BIL, 2000 A, 25 KA

3.2.1.6 Equipos en Edificio de Control Equipos a instalarse en celda al interior:

- (01) Un interruptor tripolar 52 kV, 250 kV-BIL, 2000 A, 25 kA

- (01) Un seccionador de lnea con cuchilla de puesta a tierra, montaje vertical 52 kV, 250 kV-BIL, 2000 A, 25 kA.

- (02) Dos seccionadores de barra para montaje vertical 52 kV, 250 kV-BIL, 2000 A, 25 kA.

- (03) Tres transformadores de corriente 52 kV.

- (03) Tres transformadores de tensin 52 kV, 250 kV-BIL, 33/3, 0,11/3,

Tableros:

- (01) Un tablero de control, proteccin y medicin de lnea 138 kV Santuario - Jess.

- (01) Un tablero de control, proteccin y medicin de lnea 138 kV Jess Socabaya.

- (01) Un tablero de proteccin de barra 138 kV

- (01) Un tablero de proteccin y medicin lnea 33 kV

- (01) Un tablero de proteccin y medicin del transformador 138/33 kV

- (01) Un tablero regulador de tensin

- (01) Un tablero para fibra ptica

- (01) Un tablero para onda portadora

- (01) Un tablero con RTU, HMI, router y switch con puertos de fibra ptica.

-

El equipamiento de tableros tambin considera:

- (01) Un tablero para onda portadora (para subestacin Santuario)

- (01) Un tablero para onda portadora (para subestacin Socabaya)

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3.2.2 Equipos y materiales complementarios - Conectores para conexionado de equipos a barra y de equipo a equipo.

- Barras tendidas, herrajes y cadenas de aisladores

- Sistema de puesta a tierra

- Sistema de Proteccin y Medicin (cables de control, tableros)

- Sistema de Control y Telecomunicaciones (cables de control, conectores en tableros para F.O. y onda portadora, conexiones, SCADA, entre otros)

3.2.3 Sistema de servicios auxiliares La subestacin Jess, cuenta con tableros de servicios auxiliares, 380-220 voltios en corriente alterna y 110 voltios en corriente continua, por lo que se recomienda que el sistema a emplear sea compatible al existente, es decir:

- Corriente alterna de 400-230 VAC para atender los servicios de luz y fuerza.

- Corriente continua de 110 VCC para atender los servicios de control, mando y telecomunicaciones.

Los servicios auxiliares sern tomados de las salidas de reserva de los tableros existentes, para lo cual se implementarn interruptores en AC y DC.

3.2.4 Sistema de Puesta a Tierra Para la ampliacin de la subestacin Jess 138 kV, se ha considerado la malla a tierra convencional con conductor de cobre de 185 mm2. El valor de la resistencia alcanzable deber ser menor a 3 ohm, la unin con los equipos (sistema superficial) ser con conductor de cobre de 120 mm2. En el plano SEJ-009 se puede apreciar la disposicin de la malla a tierra en el patio de llaves 138 kV.

La malla a tierra proteger al personal contra tensiones de toque y de paso. Al mismo deber permitir la descarga segura a tierra de las sobretensiones de origen atmosfrico sin que los equipos instalados sean afectados.

Se utilizar una capa de grava mnimo de 10 cm de espesor para cubrir el patio de conexiones en las zonas de instalacin de equipos.

Las mediciones de resistividad, as como los clculos de tensiones de toque y paso y resistencia de puesta a tierra se muestran en el volumen V Clculos Justificativos.

3.2.5 Instalaciones Elctricas

3.2.5.1 Alumbrado y Fuerza Exterior Los circuitos de alumbrado exterior se alimentarn a partir de la celda de servicios auxiliares existente, uno para el patio de llaves y otro para el alumbrado perimtrico.

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El alumbrado perimtrico estar constituido por cables unipolares NYY directamente enterrados, luminarias con lmparas de vapor de sodio de alta presin de 150 W, ubicados sobre postes de concreto armado centrifugado de 8,0 m de altura. El encendido del alumbrado perimtrico ser automtico con clula fotoelctrica

El alumbrado para el patio de llaves contar con reflectores de 250 W, 220 V, montaje para exterior, instalados en los prticos del patio de llaves 138 kV, el encendido de los reflectores se realizar a travs de un interruptor instalado en el tablero de servicios auxiliares existente.

En el sistema tambin se han considerado la toma de corriente 1 y 3 distribuidos en los prticos del patio de llaves, para montaje al exterior.

El plano SEJ-010 muestra las instalaciones elctricas en el patio de llaves de la SE Jess.

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4 SISTEMA DE PROTECCIN Y MEDICIN Para la seleccin del sistema de proteccin y medicin se han tomado las consideraciones sobre fiabilidad, seguridad, respaldo y requerimientos de redundancia que garanticen su implementacin y el correcto funcionamiento de los sistemas de proteccin, control, medicin, registro de fallas y automatizacin de la subestacin.

Los rels sern de estado slido, de tecnologa digital, dado el desempeo satisfactorio que han presentado en la aclaracin de fallas de los sistemas de potencia.

4.1 SISTEMA DE PROTECCIN El sistema de proteccin propuesto, est constituido por un sistema principal y secundario en unidades independientes, adicionalmente un sistema de proteccin de respaldo, que actuar ante la falta de operacin de los sistemas principal y redundante.

Debido a que la L.T. 138 kV (L-1022) Santuario Socabaya, actualmente cuenta con proteccin Principal (21) y (67) y proteccin de respaldo (21) (67), el sistema de proteccin de las lneas de transmisin en 138 kV ser:

Proteccin Principal y Secundaria de lneas 138 kV

Rel multifuncin con proteccin diferencial de lnea (87L), de distancia de fases y de tierra (21, 21N), sobrecorriente direccional de fases y de tierra (67, 67N), sobretensin (59), subtensin (27) y funciones de verificacin de sincronismo, registro y localizacin de fallas, cuyo medio de comunicacin ser a travs de fibra ptica.

Proteccin de Respaldo de lneas 138 kV

Rel multifuncin con protecciones de sobrecorriente direccional de fases y de tierra (67, 67N), distancia de fases y de tierra (21, 21 N), sobretensin (59), subtensin (27) y funciones de verificacin de sincronismo, registro y localizacin de fallas), adicionalmente se tiene que implementar el sistema de TELEPROTECCION.

El sistema de TELEPROTECCION requiere de un medio de comunicacin, en este caso un sistema de onda portadora, para no depender de solo un medio de comunicacin, tal como el del sistema de fibra ptica.

En resumen, se implementarn los siguientes rels:

- Proteccin Principal PP (Rel Multifuncin Diferencial de Lnea)

- Proteccin Secundaria PS (Rel Multifuncin Diferencial de Lnea)

- Proteccin de respaldo PR (Rel direccional y de distancia)

El sistema de proteccin en la subestacin Jess estar implementada con Sistema de proteccin principal, secundaria y respaldo, sin embargo para la configuracin entrada y salida en PI de la L.T. 138 kV (L-1022) Santuario Socabaya, solo operar con el

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sistema Principal, en las funciones (21, 21N) y (67, 67N) y el Sistema de respaldo con funciones (21, 21N) y (67, 67N).

4.1.1 Proteccin de lneas 138 kV L-1022-1 (Jess-Socabaya) y L-1022-2 (Jess- Santuario) El esquema de proteccin propuesto para ambas lneas es un sistema formado por dos equipos de proteccin numrica multifuncional, una proteccin principal y una proteccin de respaldo. Las cuales estarn distribuidas de la siguiente manera:

- En el extremo remoto a la subestacin Jess se instalaran rels del tipo diferencial en las bahas de las lneas L-1022-1 en Socabaya y L-1022-2 en la subestacin Santuario como proteccin principal, quedando como respaldo los rels de distancia existentes 7SA612. Los nuevos ajustes a implementar sern de acuerdo a la nueva topologa de la red.

- En las bahas de las lneas L-1022-1 y L1022-2 de la subestacin Jess tendr como proteccin de lnea a los rels del tipo diferencial de lnea, los cuales se instalarn en los gabinetes de control y proteccin ubicados dentro del edificio de control de la subestacin Jess, estos rels numricos sern denominados: principal y de respaldo, los cuales contarn con sus respectivas borneras de prueba.

As mismo se implementar contadores de energa multifuncin del tipo ION 7650 del fabricante PML y se implementar tambin transductores de medida para el ingreso de seales analgicas a los PLC de forma de monitorear con el Scada las intensidades, tensiones, frecuencias y potencias en tiempo real de estas bahas. Cabe resaltar que para el caso de lneas de transmisin se estn monitoreando las intensidades y las tensiones por fase.

En todos los rels de proteccin diferencial de lnea se habilitarn diversas funciones:

4.1.1.1 Proteccin diferencial de lnea La proteccin diferencial para lnea de transmisin cumple de manera general con los siguientes criterios:

- Despejes selectivos de fallas originadas en la lnea.

- Estabilidad ante falla externa, TCs saturados.

- Estabilidad ante condiciones incrementales de carga.

Los rels de proteccin diferencial de lneas cumplen los criterios mencionados anteriormente. Asimismo, se ajustar un umbral de disparo del rel con la mxima sensibilidad posible, verificndose que esta sea mayor que la mxima corriente capacitiva posible que se espera tener para la condicin de lnea energizada en vaco en un solo extremo. Los valores de corriente en vaco, as como los ajustes de la proteccin diferencial para el proyecto sern de acuerdo a la nueva topologa de la red.

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La comunicacin entre los rels diferenciales ser por fibra ptica con el protocolo de comunicacin IEC61850.

4.1.1.2 Proteccin distancia Ajuste zona 1

La primera zona de la proteccin distancia es normalmente de operacin instantnea y tiene por finalidad proveer un despeje rpido de fallas que ocurran a lo largo de la lnea. La zona 1 normalmente se ajusta entre un 80 y 90% de la impedancia de la lnea, para evitar operaciones innecesarias cuando se presente una falla ms all de la barra remota.

En nuestro caso la lnea es inferior a 15 km, se recomendar un ajuste para la zona 1 al 70% de la impedancia de la lnea y los alcances resistivos asociados a esta zona igualmente se reducirn hasta 6 veces el alcance reactivo.

Ajuste de Zona 2

El objetivo principal de esta zona es proteger completamente la lnea en consideracin y actuar como zona de respaldo ante la no operacin de la zona 1 de las lneas ubicadas en la subestacin remota.

Como valor mnimo de ajuste se escoge el 120% de la impedancia de la lnea a proteger, dado que si se escoge un valor inferior, los errores de los transformadores de instrumentacin (TC y TT), el acoplamiento mutuo de secuencia cero en circuitos paralelos y el valor de la impedancia de falla, pueden producir subalcance en el rel, es decir, que el rel no ver la falla en zona 2, sino ms all y posiblemente operar en un tiempo muy largo (tiempo de zona 3).

Respecto a la temporizacin de la zona 2 con esquema de teleproteccin habilitado, el tiempo de retardo asignado se ajustar en 400ms. En ausencia de teleproteccin, el ajuste recomendable para el tiempo asignado a la zona 2 puede variar entre 150 ms y 300 ms.

Ajuste de Zona 3

El objetivo de esta zona es servir de respaldo a las protecciones de las lneas adyacentes. Normalmente, su ajuste se extiende hasta el extremo opuesto de la lnea adyacente de mayor impedancia, pero se debe verificar que este alcance no detecte fallas ocurridas en las subestaciones de diferentes tensiones conectadas a travs de los transformadores de potencia. Este alcance tambin debe limitarse si su valor se acerca al punto de carga normal de la lnea.

Ajuste de Zona Reversa

Esta zona permite detectar fallas que ocurran detrs del rel. Su ajuste se realiza tomando el menor valor de los dos tipos de clculo siguiente:

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- 20% de la lnea reversa ms corta.

- 20 % del mayor transformador de la subestacin local.

De acuerdo con la caracterstica de cada rel, el alcance de zona reversa puede variar, debido a por ejemplo el uso de la zona reversa para esquemas de teleproteccin o bloqueo por inversin de corriente. La temporizacin de la zona reversa se ajusta en 2 segundos.

Otros ajustes

Se habilitarn tambin los siguientes ajustes

- Sobrecorriente direccional 67N: de modo que despeje fallas de alta impedancia dentro de la lnea protegida.

- Mnima y mxima tensin 27 y 59:

- Sincronismo 25:

- Recierre 74:

- Proteccin falla interruptor 50BF

- Supervisin de disparo entre otras.

Asimismo, se est utilizando las funciones de ingreso de seales digitales para eventos y alarmas con que cuenta este rel de forma de contar con un monitoreo completo desde una PC de ingeniera en el centro de control. La comunicacin entre todos los rels y la sala de control es por fibra ptica con el protocolo de comunicacin IEC61850.

Tambin estos rels recibirn y enviarn las seales de teleproteccin al armario de onda portadora para el correcto funcionamiento de la teleproteccin entre las Subestacin Jess Socabaya y Jess -Santuario.

Cabe aclarar que en el proyecto se est considerando como proteccin principal rels diferenciales de lnea y que contaran tambin con ajustes de distancia en caso se pierda la comunicacin por fibra ptica. As mismo en los rels de distancia que son considerados como respaldo se habilitaran la funcin de proteccin 67N para fallas de alta impedancia.

4.1.2 Proteccin y medicin del transformador de Potencia 75 MVA, 138/33.5 kV Para esta baha de transformacin se tiene proyectada la implementacin de un rel de proteccin diferencial con su respectivo rel de disparo y bloqueo, y el monitoreo completo de todos sus parmetros. El rel de proteccin diferencial es del tipo numrico de la familia de los rels universales, el rel de disparo y bloqueo 86 es del tipo electromecnico, ambos rels se encuentran instalados en el gabinete de control y proteccin BC3 ubicado en el centro de control de la subestacin Jess. El rel de

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proteccin diferencial es la proteccin principal y para la proteccin de respaldo se ha considerado la utilizacin de rels del tipo numrico y son instalados en el mismo gabinete BC3. El rels diferencial es denominado PP187, los rels de respaldo son denominados PR151 y PR25,1 los cuales contarn con borneras de prueba.

Las protecciones propias del transformador tales como rel Buchholz, supervisin de temperatura de devanados, del nivel de aceite etc., son colectadas hacia el rel de disparo y bloqueo 86, el cual enva el disparo a ambos interruptores aguas arriba y aguas abajo del transformador de potencia bloqueando el cierre hasta que se compruebe el origen de las fallas y se resetea el bloqueo dejando pase a la operacin remota del interruptor.

En todos los rels de proteccin diferencial de transformador se habilitarn diversas funciones:

- Diferencial 87T: con disparo instantneo, de modo que espeje fallas internas en el trasformador.

- Sobrecorriente de fases temporizado e instantneo 50/51: la proteccin de fases instantnea despejar fallas cercanas al bushing del transformador en forma instantnea. La proteccin de faces temporizada coordinar adecuadamente con los rels de proteccin de fases ubicados en los alimentadores en 33.5 kV para fallas entre fases ubicadas aguas abajo del transformador.

- Mnima y mxima tensin 27 y 59:

- Sobrecorriente de fases con tierra temporizado e instantneo 50N/51N: la proteccin de fallas a tierra instantneo despejar fallas cercanas al bushing del transformador en forma instantnea.

Se ha implementado transductores de medida para el ingreso de seales analgicas a los PLC de forma de monitorear con el Scada las intensidades, tensiones, frecuencias y potencias en tiempo real de esta baha.

Las seales de tensin para la medicin y proteccin en el nivel de 138 kV son tomadas de los transformadores de tensin nuevos ubicados en la barra de 138 kV y las seales de corriente son tomadas de los transformadores de corriente en los bushing del interruptor hbrido correspondiente que cuenta con cuatro ncleos de los cuales uno es para la medicin (transductores de medida), otro para la proteccin principal, el otro para la proteccin de respaldo y el ltimo para la proteccin diferencial de barra.

Las seales de tensin para la medicin y proteccin en el nivel de 33.5 kV son tomadas de los transformadores de tensin existentes en las barras de 33.5 kV y las seales de corriente son tomadas de los transformadores de corriente en los bushing del nivel de 33.5 kV del transformador de potencia 75 MVA que cuenta con tres ncleos de los cuales uno es para la medicin (transductores de medida), otro para la proteccin principal, el otro para la proteccin de respaldo.

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Asimismo se est utilizando las funciones de ingreso de seales digitales para eventos y alarmas con que cuenta el rel de forma de contar con un monitoreo completo de todas las ocurrencias en el transformador desde una PC de ingeniera en el centro de control. La comunicacin entre todos los rels y el centro de control es por fibra ptica con el protocolo de comunicacin IEC61850.

4.1.3 Proteccin y medicin de barra 138 kV El sistema de proteccin de barras de 138kV est basado en un esquema de proteccin de barras centralizado compuesto por un rel de proteccin del tipo numrico basado en microprocesador con supervisin continua.

El sistema de proteccin diferencial de barras consta de las siguientes unidades:

- La unidad principal de proteccin, que es un rel de sobreintensidad diferencial trifsico con frenado porcentual y resistencias de estabilizacin.

- La unidad de supervisin diferencial, que es un rel de sobreintesidad trifsico que solamente opera con la magnitud de la intensidad diferencial y cuyo umbral de actuacin es ajustable directamente en amperios y es independiente de los ajustes de la unidad principal.

La combinacin de las dos unidades descritas proporciona una gran seguridad a la proteccin ya que las dos unidades deben actuar simultneamente para que se produzca la salida de disparo. Adems, el rel incorpora una unidad con funcin de sobreintensidad diferencial de alta sensibilidad que produce una alarma y bloquea la salida de disparo en caso de desconexin accidental de alguna de las entradas de corriente durante el funcionamiento normal de la subestacin.

Los mdulos de medida disponen de puntos de prueba para las intensidades de lnea, las magnitudes de frenado y diferenciales, lo cual facilita la instalacin y el mantenimiento, adicionalmente posee un sistema de pruebas para comprobar el funcionamiento correcto del rel diferencial y las funciones de alarma en condiciones normales de operacin.

El sistema de proteccin diferencial centralizado incluye funciones de monitorizacin, medida y proteccin, que es un mdulo de supervisin basado en microprocesador cuyas funciones principales son: visualizacin de medidas de tensin de barras y corriente diferencial, visualizacin de alarmas, registro de eventos, captura de datos de oscilografa, comunicacin remota, sincronizacin horaria IRIG-B, proteccin de mnima y mxima tensin.

La proteccin diferencial de barras tiene incorporado la proteccin por falla de interruptor funcin 50BF, el cual enva la seal de disparos en segunda etapa a travs del mdulo de salidas de disparo, adems de la operacin del 50BF en segunda etapa activa las salidas de bloqueo de cierre interruptor.

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4.1.4 Sistema de Proteccin de Lnea 33 kV Como proteccin de la lnea 33 kV, que conecta el lado 33 kV del transformador de potencia con la barra 33 kV de la S.E. Jess, se ha considerado el siguiente esquema de proteccin:

La lnea estar protegida por un rel de sobrecorriente multifuncin, en el que se habilitar las siguientes funciones de proteccin.

- Funcin de sobrecorriente de fases instantneo (50)

- Funcin de sobrecorriente de fases, direccionales y no direccionales (51/67.

- Funcin de sobrecorriente residual instantneo (50N) con una etapa.

- Funcin de sobrecorriente residual, direccionales y no direccionales (51N/67N).

- Funcin de fallo de interruptor (50BF) para un interruptor

- Funcin de deteccin de conductor roto (46)

4.1.5 Sistema de Medicin y registrador de fallas Para el Sistema de medicin se emplearn contadores multifuncin, digitales, de la energa elctrica (Wh/Varh) bidireccionales, de doble tarifa y doble horario, clase 0,2; medicin y registro en dos sentidos, multifuncional, con los dispositivos necesarios que permita extraer la seal hacia el sistema de telemedida.

El equipo operar bajo el sistema de 4 hilos, trifsico, y permitir la medicin de los parmetros instantneos, por fase y trifsicos adems de los parmetros elctricos: potencia activa y reactiva, potencia aparente, corriente, tensin y Cos .

Se incluirn las funciones de analizador de armnicos del sistema, incluyendo magnitudes y fases por:

- V de Tensin, I de amperio, kN, kVAR y F.P. para la selectividad de armnicos deseados.

El equipo registrador de fallas contar con las siguientes caractersticas y funciones:

- 03 enlaces de fibra ptica para interconexin con los mdulos remotos de adquisicin.

- Monitoreo y registro de 32 seales anlogas y 64 seales digitales (Expandible hasta 96 entradas anlogas y 384 entradas digitales)

- Enlaces pticos de hasta 2 km de longitud para comunicacin con los mdulos de adquisicin remota.

- Hasta 256 parmetros digitales obtenidos va mensajes GOOSE (IEC61850)

- Registro de fallas, secuencia de eventos, tendencias

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- Registrador de disturbios

- Doble frecuencia de muestreo (frecuencia rpida y lenta)

- Frecuencia de muestreo rpida de 256 muestras/ciclo (15.36 KHz a 60 Hz)

- Frecuencia de muestreo lenta hasta 1 muestra por ciclo

- Sincronizacin de tiempo va protocolo SNTP.

- 02 Puertos de comunicacin Ethernet elctricos de 100 Mbits

- Formato para exportar archivos: COMTRADE.

- Capacidad de hasta 08 entradas anlogas para 04 voltajes y 04 corrientes.

- Capacidad de hasta 16 entradas digitales -110 VDC.

4.2 LGICA DE MANDOS, PROTECCIONES Y SINCRONIZACIN Las lgicas de mando, proteccin y sincronizacin muestran filosofas de cierres y aperturas de equipos de maniobra, de protecciones diversas, de proteccin por fallo de interruptor, de teleproteccin y de sincronizacin con la simbologa de la lgica convencional tales como el AND, OR, NOT, NAND, NOR, Exclusive OR, etc.

A continuacin se describe el contenido de los diagramas lgicos:

4.2.1 Lgica de mandos La lgica de mandos de cierre y apertura de cada uno de los equipos de maniobra, tendr un sistema de mando computarizado constituido por el nivel 1 (Touch Screen), nivel 2 (PC- centro de control) y nivel 3 (PC COES). Adems se tiene un sistema de mando manual constituido por el nivel 0 (caja de mando de los propios equipos de maniobra).

A continuacin se realizar una breve descripcin de los mandos desde cada uno de los niveles:

4.2.1.1 Cierre y Apertura de equipos de maniobra desde el nivel 0 El nivel 0 corresponde al mando desde la caja de mandos del propio equipo a maniobrar.

Para la operacin de cierre y apertura desde este nivel, se debe poner el selector LOCAL / REMOTO del equipo a maniobrar en posicin LOCAL.

Cuando el selector LOCAL / REMOTO se encuentra en posicin LOCAL, se inhiben los mandos de todos los dems niveles incluyendo la apertura de interruptores por operacin de protecciones.

El mando desde este nivel no verifica condiciones de sincronismo ni interbloqueos para el caso de los interruptores hbridos y para el caso de los seccionadores s verifica los enclavamientos respectivos.

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Es recomendable usar este nivel de mando slo durante operaciones de mantenimiento y pruebas. En condiciones normales de operacin el selector LOCAL / REMOTO del equipo de maniobra debe encontrarse siempre en posicin REMOTO.

4.2.1.2 Cierre y apertura de equipos de maniobra desde el nivel 1 (Touch Screen) control local de baha Este es el primer nivel de mando computarizado y fsicamente se encuentra ubicado en el Touch Screen del control local de baha respectiva en los gabinetes de control y proteccin. En este nivel se tiene un selector de nivel de control LOCAL / REMOTO, el selector en posicin LOCAL habilita la operacin desde el Touch Screen e inhibe la operacin de los niveles de control superiores (nivel 2, y nivel 3) el selector en posicin REMOTO habilita el mando a los niveles superiores. La posicin de los selectores LOCAL / REMOTO de los niveles superiores es indiferente para la operacin desde el nivel 1.

El cambio de nivel de control LOCAL / REMOTO slo se puede realizar desde el propio touch screen.

Para realizar el mando de cierre o apertura de los equipos de maniobra desde el nivel 1 se deben cumplir con las siguientes condiciones:

El selector LOCAL / REMOTO del equipo a maniobrar se debe encontrar en posicin REMOTO.

El selector de nivel de control del Touch Screen en posicin LOCAL.

Dar la orden de cierre o apertura desde el Touch Screen.

Para el cierre la condicin de sincronismo es verificado automticamente por el rel respectivo.

El cierre o la apertura del equipo de maniobra ser exitoso siempre en cuando los enclavamientos no inhiban la operacin respectiva.

4.2.1.3 Cierre y apertura de equipos de maniobra desde nivel 2 (PC centro de control) Este es el segundo nivel de mando computarizado y fsicamente se encuentra ubicado en la sala de control de la subestacin Jess. En este nivel tambin se tiene un selector de nivel de control LOCAL / REMOTO, para la operacin desde este nivel los selectores de los niveles inferiores deben encontrarse en REMOTO y el selector del nivel de control 2 (PC centro de control) en LOCAL.

Cuando el selector del nivel 2 se encuentra en posicin LOCAL se inhiben los mandos desde el nivel 3.

El cambio de nivel de control LOCAL / REMOTO del nivel 2, slo puede ser realizado desde la PC centro de control subestacin Jess.

Para realizar el mando de cierre o apertura de los equipos de maniobra desde el nivel 2 se deben cumplir las siguientes condiciones:

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El selector LOCAL / REMOTO del equipo a maniobrar se debe encontrar en posicin REMOTO.

El selector de nivel de control del nivel 1 (Touch Screen) en posicin REMOTO.

El selector de nivel de control del nivel 2 (PC-centro de conrtrol) en posicin LOCAL.

Dar la orden de cierre o apertura desde la PC-centro de control.

Para el cierre del interruptor la condicin de sincronismo es verificado automticamente por el rel respectivo

El cierre o la apertura del equipo de maniobra ser exitoso siempre en cuando los enclavamientos no inhiban la operacin respectiva.

4.2.1.4 Cierre y apertura de equipos de maniobra desde nivel 3 (PC COES) Este es el cuarto nivel de mando computarizado y fsicamente se encuentra ubicado en el Centro de control de Lima COES. Para la operacin desde este nivel los selectores de los niveles inferiores deben encontrarse en REMOTO.

La lgica de operacin es idntica al de los niveles inferiores.

4.2.2 Lgica de Protecciones El esquema de teleproteccin empleado para la proteccin de distancia es el subalcance permisivo con transferencia de disparo (PUTT) tanto para la proteccin principal como para la proteccin de respaldo y ambas protecciones usan la orden A del sistema de teleprotecin.

El esquema de teleproteccin empleado para la proteccin de sobrecorriente direccional de tierra es el de comparacin direccional con sobrealcance permisivo, tambin esta funcin se habilitar en ambos rels y usan la orden B del sistema de teleproteccin.

La lgica de recierre ha sido habilitado para que opere slo en condiciones de sincronismo, para los otros casos ser posible cuando exista condiciones de sincronismo o con lnea muerta y barra viva.

La lgica de proteccin por falla de interruptor ser habilitada con dos etapas de disparo, la primera etapa realiza un redisparo a la bobina del propio interruptor mientras que la segunda etapa dispara todos los interruptores adyacentes al interruptor fallado.

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5 SISTEMA DE CONTROL Y TELECOMUNICACIONES 5.1 DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES

Las comunicaciones y el sistema de control asociadas a las L.T. 138 kV Santuario-Jess, Jess-Socabaya y subestaciones, considera todo el equipamiento para la operacin controlada de las subestaciones mediante sistemas que permitan el monitoreo y mando de los equipos a instalar en las subestaciones involucradas.

Para el caso de la S.E. Jess se requiere instalar un controlador que conduzca las celdas de llegada e integre los dispositivos que forman parte de la bahas al sistema de control de la S.E. Jess usando protocolos estndares dentro de una red de datos.

Los equipos de Control y Telecomunicaciones se instalarn siguiendo esquemas de operacin donde se integren los equipos nuevos con los existentes, atendiendo a la nueva configuracin de la red elctrica.

5.2 NORMAS Y CDIGOS El equipamiento en general debe cumplir con las ltimas publicaciones de las siguientes normas:

- International Electrotechnical Commission IEC 61850; 60870-5

- Institute of Electrical and Electronic Engineers IEEE 802.3x

- American National Standar Institute ANSI

- National Electrical Manufactures Association NEMA 3

- International Standar Organization ISO

- International Telecommunication Union ITU-T

- Underwriters Laboratories UL

- Federal Communication Committee FCC

- Ley de Concesiones Elctricas LCE

- Reglamento de las Concesiones Elctricas RLCE

- Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2011 CNE

5.3 EQUIPOS CONSIDERADOS EXISTENTES El presente proyecto considera como existentes a los equipos considerados para las instalaciones elctricas, pertenecientes a REP S.E. Socabaya y a EGASA S.E. Santuario, particularmente los equipos de control descritos en planos existentes y las comunicaciones va cable y va PLC involucradas; los cuales sern convenientemente

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utilizados de manera de integrarse adecuadamente a los equipos previstos para la estas subestaciones y el centro de control de Socabaya.

Por otro lado para el funcionamiento de la proteccin, as como la transmisin de datos se har uso del cable de fibra ptica existente de la lnea de transmisin 138 kV de INTERNEXA. Se entiende que los trabajos de interconexin los realice INTERNEXA una vez definido el plan de canalizacin.

El otro elemento a considerar es el centro de control de Socabaya desde donde se supervisar y controlar la subestacin Jess.

5.4 CONSIDERACIONES DE DISEO

5.4.1 Control El proyecto Ampliacin S.E. Jess 138 kV ha contemplado la instalacin de una RTU+HMI en dicha subestacin; que permitir recolectar la informacin de esa subestacin y adems transmitir la informacin al centro de control de Socabaya en el protocolo IEC 60870-5-104 a travs de un canal satelital.

Las instalaciones de control obedecen a una arquitectura de control organizada por niveles cuyas funciones se describen a continuacin:

NIVEL 0 Nivel de control local o al pie de equipo. En este nivel los equipos tienen llaves que le permiten operar en un modo local-mantenimiento o remoto. En esta ltima posicin transfieren el mando al nivel inmediatamente superior.

NIVEL 1 Nivel de IED para control de Baha, celda o dimetro, las seales de campo de la baha son introducidas al IED. Este mdulo cuenta con un conmutador de local-remoto. En la posicin remoto cede el control al nivel inmediatamente superior.

NIVEL 2 Nivel de Control de la Subestacin se desarrolla a travs de una consola de operador grfica.

NIVEL 3 Nivel de control del sistema. Se desarrolla el control superior de la red LAN desde el centro de control de Socabaya.

El sistema de control de operaciones para la ampliacin de la subestacin Jess 138 kV est basado en un RTU como medio concentrador de datos y adems interfase o Gateway para la transmisin de datos con el centro de control de Socabaya y poder realizar trabajos de mantenimiento locales a travs de un HMI.

La funcin principal de la RTU ser la de Gateway y de control en nivel 2. Su capacidad ser de mnimo de 1000 puntos.

Las funciones de interbloqueo se darn en los BCU (Controladores de Baha); quienes contarn adems con una pantalla de cristal lquido, donde se presentar la configuracin de la celda a controlar y a travs de botoneras realizar las funciones de operaciones locales.

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Adems se incluyen controladores de baha para controlar los equipos de maniobra de los campos de 138 kV direccin SE Santuario y SE Socabaya as como los rels de proteccin para informaciones de alarma y registro.

Para el estampado de tiempo se propone un reloj de sincronizacin en protocolo SNTP para la red local (LAN). La red ser totalmente de fibra ptica, de preferencia en anillo. El protocolo de comunicaciones de los rels es de IEC 61850.

Los equipos, en la subestacin Jess, sern alimentados a una tensin de 110 Vcc.

5.4.2 Telecomunicaciones El sistema de telecomunicaciones estar conformada por medios de comunicaciones por fibra ptica a proveer Internexa, Onda Portadora y comunicaciones satelitales para control, que debe responder a las exigencias de transmisin de datos de velocidades de por lo menos 128 Kbps desde la Ampliacin S.E. Jess hacia el Centro de Control de Socabaya, as como a los requerimientos de proteccin va fibra ptica y onda portadora.

La proteccin entre la Ampliacin S.E. Jess y las SS.EE. Santuario y Socabaya, requiere un enlace principal y un enlace de respaldo.

Bajo estas circunstancias se va a utilizar para el enlace de la Ampliacin SE Jess con SS.EE. Santuario y Socabaya un sistema de comunicaciones basado en fibra ptica (Internexa), Onda Portadora y adicionalmente telefona.

5.4.2.1 Sistema de Comunicaciones por Onda Portadora Actualmente, existen 02 equipos de onda portadora, uno en SE Socabaya y el otro en SE Santuario, protegiendo ambas lneas de transmisin L-1021 y L-1022, en arreglo intersistema.

El proyecto, para la Ampliacin SE Jess, contempla que el sistema actual, formado por los equipos de onda portadora existentes, protejan exclusivamente a la lnea de transmisin L-1021 en arreglo fase fase, y las nuevas secciones de la lnea L-1022 sean protegidas por los equipos proyectados en arreglo fase-fase, para cada nueva seccin de la lnea de transmisin L-1022;

Esto implica que las trampas de onda existentes en la fase S de la lnea L-1022, debern de ser desmontadas y reubicadas en la fase R de la lnea L-1021 para que formen parte del enlace de onda portadora en modo fase fase a travs de los actuales equipos de onda portadora. As mismo se tienen unidades de acoplamiento en la fase S de la lnea L-1022, las cuales sern desmontadas y reubicadas en la fases R de la lnea L-1021, para formar un enlace de onda portadora fase fase con los actuales equipos de onda portadora.

En consecuencia, el sistema de onda portadora para el proyecto, estar conformado por 04 equipos de onda portadora, estos equipos se ubicarn en las subestaciones Socabaya (01 equipo), Jesus (02 equipos) y Santuario (01 equipo). As mismo se suministrarn 08 Trampas de Onda de 800 A/0.315mH con Isc = 25 KA, para la operacin fase-fase en

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las nuevas secciones de la lnea L-1022. Las trampas se ubicaran en las fases R y S de cada extremo de las nuevas secciones.

5.4.2.2 Sistema de Teleproteccin En el Sistema de teleproteccin las subestaciones anteriormente descritas, estar compuesta por el equipo de teleproteccin externa, es decir desde los rels se har una conexin en cobre a la interface de teleproteccin del NSD570.

Actualmente, se tienen 02 equipos NSD570 de 08 disparos cada uno protegiendo ambas ternas L-1021 y L-1022. Estos equipos seguirn siendo utilizados exclusivamente para la L-1021 luego del seccionamiento de la L-1022.

El Sistema de teleproteccin por fibra ptica de las 02 secciones de la actual L-1022 se har mediante el uso de los equipos de teleproteccin externa NSD570, los cuales se conectarn mediante interfaz digital al equipo de comunicacin de fibra ptica Loop Telecom de Internexa (se asume para consideraciones de este proyecto que tambin existir 01 equipo de sta marca y modelo en SE Jess), quienes canalizarn las comunicaciones punto-punto.

Finalmente los rels de proteccin se conectarn al equipo NSD570 para el envo de los comandos de teleproteccin.

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6 OBRAS CIVILES 6.1 DESCRIPCIN DE LAS OBRAS CIVILES

Las obras civiles comprenden en general las excavaciones masivas y rellenos para la adecuacin de terreno, canaletas, cimentacin de equipos en el patio de llaves y otras requeridas para el proyecto.

El rea de emplazamiento de esta subestacin se encuentra en una terraza de ligera pendiente. En base a las exploraciones de campo, las cuales fueron distribuidos convenientemente para abarcar el rea en estudio y con los resultados de los ensayos de laboratorio obtenidos, se tiene como resultado que el perfil estratigrfico est compuesto de:

- Una primera capa de 0,20 m de material de relleno; subyace un segundo estrato de material granular, de color beige-blanquecino, compuesto por material pumtico, hasta la profundidad de 1,0m.

- A partir de 1,0 m hasta 1,5 m subyace un estrato de material granular de color marrn claro grisceo, compuesto por gravillas, gravas, arenas gruesas y material limo-arcilloso, en general el estrato se encuentra en estado muy compacto, presenta humedad baja moderada.

- A partir de 1,5 m a 2,5 m subyace un estrato de material granular, de color grisceo, compuesto por gravas y gravillas, en general el estrato se encuentra en estado suelto a semi-compacto, presenta humedad baja.

- A partir de 2,5 m a 3,0 m subyace un estrato de material granular, de color grisceo, compuesto por gravas y gravillas, arenas gruesas y finas, en general el estrato se encuentra en estado muy compacto, presenta humedad moderada.

6.2 OBRAS PROVISIONALES Las obras provisionales consideradas considerada, son las reas temporales en las zonas libre de la subestacin que se construir y/o adecuar para ser utilizadas para el almacenamiento de materiales y para el equipamiento que se vaya a utilizar, tambin est incluido los SS.HH provisionales. Estas infraestructuras que se adecuaran o construirn debern ser desmontadas al trmino de la obra.

6.3 OBRAS PRELIMINARES Las obras preliminares consisten en trazo y replanteo topogrfico, adems de la limpieza y retiro de materiales (top soil, si lo hubiera). As tambin se considera la demolicin de las bases de los equipos existentes as como parte del muro perimtrico contiguo si as fuera necesario. Tambin se considera el retiro del cerco de malla metlica existente.

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6.4 TRABAJOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Para la construccin del patio de llaves se considerarn como trabajos de movimiento de tierras, la nivelacin del terreno, las excavaciones para las bases de los equipos, prticos, canaletas, buzones, tubera de drenaje, para lo cual se usar material de prstamo, exento de partculas dainas al concreto, para el relleno de bases.

6.5 CIMENTACIONES PARA PRTICOS Y EQUIPOS Las bases de equipos y prticos, sern construidas de concreto armado de fc= 210 kg/cm. El cemento de cemento a utilizar ser I o IP de acuerdo con la recomendacin dada por el estudio de suelos. El diseo de mezcla y slump debern ser los adecuados para obtener una buena trabajabilidad del concreto durante el proceso constructivo de vaciado y vibrado. Dentro de los elementos de concreto estn las bases de los distintos equipos conformados por una zapata y pedestal, la base del transformador de potencia que considera un pozo de aceite, y tambin estarn los cimientos, muretes, buzones y dems elementos mostrados en los planos. Todas las bases se asentarn sobre un solado de concreto de resistencia fc=100 kg/cm y 10 cm de espesor, salvo indicacin especfica en los planos.

De requerirse aditivos que beneficien la calidad del concreto para la zona, estos se usarn previa presentacin del diseo a conformidad del supervisor.

Ser responsabilidad del contratista el rediseo de la bases de concreto si fuese necesario.

Para la fijacin de los soportes de los equipos a las cimentaciones se utilizarn pernos de anclaje.

Las dimensiones de las bases, se indican en los respectivos planos de obras civiles, definindose el nivel superior terminado de los pedestales 10 cm por encima del nivel de la capa de ripio colocada en la zona de patio de llaves de la subestacin.

La superficie superior de las bases de los equipos tendrn un acabado de 5 cm de espesor, y ser con mortero de nivelacin tipo Sika Grout o similar.

El alumbrado estar soportados en postes de CAC, con cimientos de concreto ciclpeo fc 175 kg/cm + 30% P.M.

6.6 BUZONES Y DUCTOS Se construirn buzones para el recorrido de cables de energa, sobre todo en los puntos en los cuales el recorrido del cableado cambie de direccin. Las dimensiones interiores de los buzones ser de 0.90 m. En la parte inferior de los buzones se propone un sumidero que conduce a pozos ciegos de drenaje, para facilitar el escape de aguas pluviales que se acumulen a futuro. El concreto de los buzones ser de 210 kg/cm. Los buzones sern cubiertos por tapas elaboradas de concreto con asas de fierro galvanizado, para facilitar su montaje y desmontaje.

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En el patio de llaves se instalarn ductos de PVC-SAP de 4 vas, 4, pre-fabricadas, a una profundidad de 1 m para el transporte de cables de energa. El concreto a utilizar ser de un fc de 140 kg/cm.

6.7 CANALETAS PARA CABLES DE CONTROL Las dimensiones y tipos de canaletas se han definido de acuerdo a los requerimientos de la cantidad de cables a ser utilizados en el diseo elctrico.

Las paredes laterales y fondo de las canaletas ubicadas en el patio de llaves, tienen un espesor mnimo 10 cm, y reforzado con una malla de acero de construccin de dimetro adecuado. Estas canaletas estn provistas de tapas de concreto cuyas dimensiones estn en funcin a la seccin de las mismas.

Los planos de obras civiles de las subestaciones muestran la disposicin y detalles de las canaletas a instalar.

6.8 SISTEMA DE DRENAJE Se ha previsto la instalacin de un sistema de drenaje para la evacuacin de aguas. El sistema estar formado por canaletas y tuberas de drenaje.

Los buzones y las cunetas de drenaje sern de concreto armado, teniendo diferentes dimensiones, segn se deber apreciar en los planos respectivos del proyecto. Su funcin principal ser colectar las aguas pluviales de diferentes zonas y llevarlas a los buzones para permitir su evacuacin.

6.9 VAS INTERNAS Para el acceso a la subestacin se ha proyectado la ampliacin y habilitacin de las vas internas, que sern asfaltadas para permitir el trnsito de vehculos de gran tonelaje.

La carpeta de rodadura de las vas internas ser de 4,0 m de ancho (en promedio) que circunda al patio de llaves ser de pavimento flexible.

6.10 OBRAS MISCELNEAS Alrededor de la subestacin se ha proyectado un cerco de pedestal de concreto y malla metlica que sirva de proteccin y separacin con las vas internas. Asimismo tambin se ha considerado el recubrir el rea de la subestacin con grava (espesor de 10 cm).