2015

TAREA Nº 2

Vàsquez Mejia

Tarea Nº 2.

“Características Técnicas de La Línea”.

Asignatura

Diseño de Líneas de Transmisión.

Docente

Mg. Carlos Castillo.

Alumno

Diego Josué Vásquez Mejía VM100576

Ciudadela Don Bosco, 11 de Marzo de 2015

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ContenidoSIEPAC.......................................................................................................................................3

Objetivos Principales.................................................................................................................3

Encargado de la línea.................................................................................................................4

Puntos de Interconexión............................................................................................................4

Tabla 1. Longitudes, tramos y subestaciones del SIEPAC......................................................5

Características Técnicas............................................................................................................5

Capacidad de Transporte del Conductor.............................................................................5

Vientos de Proyecto y Temperaturas Asociadas......................................................................6

Condiciones de Carga................................................................................................................7

Cálculo de Flechas y Tensiones.................................................................................................7

Determinación de los Cables de Guardia.................................................................................7

Hilo de Guardia......................................................................................................................7

OPGW.....................................................................................................................................8

Aisladores Cerámicos.................................................................................................................8

Aisladores No-Cerámicos...........................................................................................................8

Contaminación Ambiental.........................................................................................................9

Geometría de las Estructuras....................................................................................................9

Ángulo de Protección contra Descargas de Rayo...................................................................10

Familia de Estructuras.............................................................................................................10

Anexo 1......................................................................................................................................11

Anexo 2......................................................................................................................................12

Anexo 3......................................................................................................................................13

Anexo 4......................................................................................................................................15

Anexo 5......................................................................................................................................21

Anexo 6......................................................................................................................................24

Anexo 7......................................................................................................................................29

Anexo 8......................................................................................................................................30

Anexo 9......................................................................................................................................31

Bibliográfica.............................................................................................................................32

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SIEPAC

La infraestructura de transmisión del Sistema de Interconexión Eléctrica para los Países de América Central (SIEPAC) ha sido desarrollada por la Empresa Propietaria de la Red S.A. (EPR), habiéndose dispuesto en operación los tramos de la línea durante el período 2010- 2012, con excepción de un tramo localizado en Costa Rica que concluyo el pasado año 2014.

Objetivos Principales

Apoyar la formación y consolidación progresiva de un Mercado Eléctrico Regional (MER) mediante la creación y establecimiento de los mecanismos legales, institucionales y técnicos apropiados, que faciliten la participación del sector privado en el desarrollo de las adiciones de generación eléctrica.

Establecer la infraestructura de transmisión eléctrica (líneas de transmisión, equipos de compensación y subestaciones) que permita los intercambios de energía eléctrica entre los participantes de este mercado eléctrico regional.

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Encargado de la línea

La EPR es una sociedad regida por el derecho privado, constituida en Panamá, facultada por los Gobiernos de América Central para diseñar, financiar, construir y mantener un Primer Sistema de Transmisión Regional que interconecte los sistemas eléctricos de los países centroamericanos.

EPR se constituyó en febrero 1999, con el concurso de las seis empresas eléctricas públicas de la región designada por su respectivo gobierno, por partes iguales, y se dispuso a definir los mecanismos idóneos para integrar en el capital social de la empresa a socios privados. Sus oficinas gerenciales se instalaron en San José, Costa Rica, en marzo de 2002, actualmente los socios son 9, INDE de Guatemala, CEL de El Salvador, ENEE de Honduras, ENATREL de Nicaragua, ICE de Costa Rica, ETESA de Panamá y los socios extra regionales ENDESA de España(Latinoamérica), ISA de Colombia y CFE de México.

Puntos de Interconexión

La Línea SIEPAC se conectará a las redes nacionales de cada país mediante un total de 28 bahías de acceso en las siguientes subestaciones: Guate - Norte, Panaluya y Aguacapa en Guatemala; Ahuachapán, Nejapa y 15 de Septiembre en El Salvador; San Buenaventura (incluyendo obras adicionales en esta subestación) y Agua Caliente en Honduras; Sandino y Ticuantepe en Nicaragua; Cañas, Parrita, Río Claro y Palmar Norte en Costa Rica; y Veladero en Panamá. En el tramo Ahuachapán – Nejapa - 15 de Septiembre en El Salvador, el segundo circuito quedará de una vez habilitado.

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Tabla 1. Longitudes, tramos y subestaciones del SIEPAC

Fuente: Empresa Propietaria de la Red (EPR)

Características Técnicas

Líneas de transmisión eléctrica a 230 kV de un circuito y 300MW de capacidad, con torres previstas para un segundo circuito futuro, con las siguientes longitudes por país: Guatemala: 283 km; El Salvador: 286 km; Honduras: 273 km; Nicaragua: 307 km; Costa Rica: 493 km; y Panamá: 150 km. sumando en total 1792 Km. Además se incluyen los equipos de compensación reactiva necesarios.

Cada circuito viene equipado con conductor 1024.5 MCM ACAR 519.1 mm 2 y cada estructura dispone de 2 cables de guarda, uno de Alumoweld 7 No. 8 58.56 mm 2 , y el otro con OPGW que vendrá equipado con fibra óptica 12 Monomodo (Single Mode) y 24 Dispersión desplazada (Non Zero Dispersion).

Capacidad de Transporte del Conductor

El conductor 795 kcmil ACSR “Condor” recomendado por DPC y adoptado para el cálculo de estructuras por INGENDESA no cumple con las condiciones de transporte establecidos para la línea. Estas condiciones establecen una capacidad de transporte de 300 MW con factor de potencia 0.90 para el intercambio entre pares de países considerando una temperatura media del aire ambiente de 35 ºC. La corriente máxima resultante que debe circular por el conductor es:

I= 300MW∗1000

√3∗230KV∗0.90=836 A

En vista de esta deficiencia se estudiaron conductores de mayor sección que fueran capaces de transmitir la potencia plena de 300 MW en cualquier tramo de la línea a altitudes que varían de 100 msnm hasta 2000 msnm.

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Los conductores estudiados se presentan en el Anexo 1 donde se indican sus características físicas, mecánicas y eléctricas.

Para realizar el cálculo de ampacidades de estos conductores los parámetros de cálculo adoptados fueron los siguientes:

Latitud media de la región: 12.5 °Temperatura media ambiente: 35 °CVelocidad del viento: 0.60 m/sDirección del viento: 90º perpendicular a la líneaTemperatura de operación del conductor: 80 o COrientación predominante de la línea: Este-OesteAltitud: 100msnm y 2000 msnmHorario: 12.00 mediodíaAtmósfera: Clara con solFactor de emisividad: 0.5Factor de absorción: 0.5

Recomendación:

Del examen de la tabla del Anexo 1 se concluye que solamente conductores con diámetros mayores de 28.73 mm y secciones de 900 kcmil (450 mm2) o mayores pueden ser considerados.

Vientos de Proyecto y Temperaturas Asociadas

Recomendación: Los vientos de proyecto, presiones de viento en los conductores y estructuras serán los siguientes: Viento Máximo: 100 km/h sin corrección de altura en los conductores y estructuras a 0 °C, equivalente a 48 kg/m 2 de presión en los conductores y superficies cilíndricas cuyo factor de forma es 1.0; y a 154 kg/m 2 en dos caras de las estructuras metálicas de celosía. Estos valores de presión serán multiplicados por los factores de carga que correspondan a las hipótesis de carga seleccionadas.

Nota: Para estructuras con alturas >60 m las presiones de viento serán corregidas por altura.

CARACTERISTICAS DEL CONDUCTOR

Las características físicas y mecánicas del conductor seleccionado 1024.5 Kcmil 18/19 ACAR son las siguientes:

Diámetro: 29.59 mm

Peso: 1.4312 kg/m

Area total: 519.10 mm 2

RTS: 11702 kg

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Nota: En elevaciones superiores a los 1500 msnm ubicadas en zonas urbanas se recomienda usar dos conductores 477.0 ACSR “Hawk” por fase, debido a los efectos de ruido audible e interferencia que se podrían presentar al usar un solo conductor por fase.

Condiciones de Carga

Las condiciones de carga seleccionadas son las siguientes: Viento Máximo asociado con la temperatura ambiente de 0 ºC, presión de viento de 48 kg/m 2 (Aplicable al viento transversal y longitudinal para el cálculo de cargas en las estructuras y para cálculo de inclinación de cadenas asociado a sobretensiones de 60 Hz).

Viento Máximo asociado con la temperatura ambiente de 0 ºC, presión de viento de 24 kg/m2 (Aplicable al viento en ángulo a 45º para el cálculo de cargas en las estructuras y para el cálculo de inclinación de cadenas asociado a sobretensiones de maniobra).

Viento Moderado asociado con temperatura de 0 ºC, presión de viento de 8 kg/m2 (40 km/h). (Aplicable para el cálculo de inclinación de cadenas asociado con sobretensiones de impulso).

Temperatura Mínima de 0 ºC, sin viento, para verificación de cargas de arrancamiento.

Temperatura Máxima de 80 ºC de operación del conductor, sin viento, para cálculo de flechas máximas, distribución de las estructuras en los planos de Planta y Perfil y verificación de libranzas.

Cálculo de Flechas y Tensiones

Las flechas y tensiones del conductor fueron calculadas partiendo de una tensión EDS igual al 16% para la temperatura de 25 o C, sin viento, final con creep para diversos vanos de regulación.

Determinación de los Cables de Guardia

La línea SIEPAC tendrá dos cables de guardia instalados siendo que uno de ellos será OPGW provisto con 48 fibras ópticas. Sin embargo, para efectos de determinación de cargas en las estructuras se consideraron dos OPGW por tener mayor diámetro, peso y tensión de ruptura. De tal manera las estructuras podrán eventualmente soportar las cargas de dos OPGW.

Las características y materiales de ambos cables se muestran a continuación:

Hilo de GuardiaRecomendación:

El hilo de guardia recomendado por INGENDESA es aceptable desde el punto de vista mecánico y de capacidad para disipar las corrientes de corto circuito que se generen durante

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fallas a tierra en el sistema. También es adecuado para operar en ambientes contaminados que pudieran afectar el alma de acero del material. El calibre seleccionado es el 7#8 – 7 hilos Alumoweld con las siguientes características físicas y mecánicas:

Diámetro: 9.779 mm

Peso: 0.390 kg/m

Área total: 58.56 mm 2

RTS: 7226 kg

OPGWEl cable OPGW considerado tiene capacidad para alojar 48 fibras ópticas dentro de 3 tubos de aluminio y el conjunto de tubos y espaciador de aluminio esta alojado en el centro de encordado de Alumoweld que le comunica resistencia y protección mecánica.

Diámetro: 14.00 mm

Peso: 0.593 kg/m

Área total: 107.17 mm 2

RTS: 8723 kg

El cable adoptado tiene capacidad de disipación térmica de 87 (kA) 2 .seg que es amplio para las corrientes de cortocircuito máximas consideradas y para la protección de los elementos de fibra óptica.

Aisladores CerámicosRecomendación:

La longitud de la cadena de aisladores compuesta de 16 unidades discos cerámicos de 254 mm x 146 mm incluyendo herrajes tipo estándar es 2600 mm (2810 mm con herrajes para trabajo en caliente). El tipo de aislador será ANSI Clase 52-5 de 25000 lb (11364 kg) M&E. La carga útil que podrá soportar este aislador con factor de seguridad 2.50 será: 11364 kg/2.50 = 4545 kg.

Aisladores No-CerámicosRecomendación:

a) Aisladores no-cerámicos del tipo suspensión y amarre serán utilizados en reemplazo de los aisladores estándar cerámicos en zonas de elevada contaminación salina y/o volcánica.

b) Las características eléctricas y mecánicas que tendrán estos aisladores serán como mínimo aquellas garantizadas para la cadena completa compuesta de 16 aisladores estándar cerámicos ANSI Class 52-5. El factor de seguridad de estos aisladores será ≥2.50.

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Contaminación Ambiental

A igualdad de características eléctricas y mecánicas, los aisladores no-cerámicos a ser empleados en las zonas altamente contaminadas de la línea se diferenciarán de los aisladores cerámicos por el valor notablemente superior de su distancia de fuga.

Recomendación:

a) Se recomiendan adoptar las siguientes distancias de fuga para los aisladores no- cerámicos dependiendo de la localización de la línea respecto de la proximidad a las zonas contaminadas:

b) La utilización y el desempeño de aisladores no-cerámicos en las áreas sujetas a contaminación volcánica deberá ser investigada con los fabricantes de estos aisladores.

c) Independientemente de la adopción de estos valores para los niveles de contaminación EPR deberá considerar el mantenimiento periódico (programa de lavado) del aislamiento en áreas con contaminación severa.

Geometría de las Estructuras

La geometría de las cabezas de las estructuras fueron determinadas con base en los valores adoptados para las distancias eléctricas mínimas para las sobretensiones de impulso, maniobra y 60 Hz asociadas con:

• El ángulo de desviación de la cadena de aisladores para las estructuras típicas tipo TS1 y TD1,

• Los cálculos de inclinación de cadenas para el caso de las estructuras típicas de suspensión y ángulo tipo TSA y TDA.

• La longitud de la cadena de suspensión (1) .

• El ángulo de protección del hilo de guardia.

Los valores y parámetros arriba mencionados definen las dimensiones de los brazos, la separación vertical de los mismos y la posición del hilo de guardia respecto de los conductores. Esta geometría define a su vez la configuración de los conductores e hilo de guardia soportados por las estructuras.

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Nota (1) : Los cálculos fueron realizados con una longitud de cadena de 2600 mm considerando herrajes estándar. Los mismos fueron verificados para la cadena provista con herrajes para trabajo de mantenimiento en línea viva cuya longitud total seria 2810 mm.

Ángulo de Protección contra Descargas de Rayo

El ángulo de protección del hilo de guardia y su posición geométrica fue determinado mediante simulación de su efecto en el número y tipo de salidas de línea. Para esto se utilizó el programa de EPRI “Tflash” y las simulaciones fueron ejecutadas por EPR. Los parámetros escogidos fueron los siguientes:

• Aislamiento provisto por la cadena de suspensión: 16 aisladores estándar.

• Resistencia de pie de torre: 10 ohms (se redujo a 5 ohms para determinar su influencia)

• Nivel Isoceráunico: (variable, se probaron cuatro niveles de densidad de rayos, 8, 10, 12 y 14 descargas por km 2 equivalentes a 95, 115, 136 y 156 descargas por año, respectivamente)

• Angulo de Protección: (variable, se probaron ángulos de 5º, 0º, -5º y -10º) El análisis de salidas de línea mostró lo siguiente:

• Para el nivel de aislamiento de 16 aisladores no hay incentivo en reducir la resistencia de pie de torre a menos de 10 ohms ya que las salidas por onda de retorno,“backflash”, para esta combinación de aislamiento y resistencia de aterramiento son nulas.

• El ángulo de protección negativo mejora drásticamente el desempeño de la línea y elimina prácticamente la falla por descarga directa.

Recomendación:

a) Se recomienda mantener el valor de resistencia de pie de torre en 10 ohms para toda la extensión de la línea.

b) Como consecuencia se recomienda la adopción de un ángulo de protección de 10º negativo.

Es interesante mencionar que el Angulo de protección de 10º negativo es empleado en las estructuras existentes de 230 kV de ETCEE, en Guatemala.

Familia de Estructuras

Varias familias de estructuras han sido consideradas para cubrir los requerimientos de la línea SIEPAC, que incluyen estructuras de diversos tipos constructivos para uno y dos circuitos.

La familia de estructuras de mayor aplicación es la de torres metálicas de celosía de un circuito que cubre las necesidades de la línea en un 80%. Le sigue una segunda familia de torres metálicas de celosía de doble circuito que deberán soportar el circuito de EPR y un segundo circuito que, por razones de escasez de espacio físico disponible, aprovecha la servidumbre de EPR para cubrir necesidades propias operacionales del sistema nacional de transmisión del país donde esta localizado.

Topografías difíciles encontradas en algunas localizaciones a lo largo de la ruta, que no permiten la construcción de estructuras de celosía de base ancha, han requerido la creación de

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una familia de estructuras metálicas de celosía de base angosta para uno y dos circuitos. Finalmente existen localizaciones específicas en la ruta cuya aprobación y obtención de servidumbre está condicionada a minimizar el impacto visual de la línea, para lo que se ha creado una familia de estructuras estéticas en postes de acero de uno y dos circuitos.

Las cuatro familias descritas tienen en común las mismas geometrías o disposición de conductores y cargas de proyecto de tal manera que son fácilmente intercambiables siempre que se respete el tipo y rango de aplicación.

Otras familias de estructuras que por sus características específicas de aplicación o diseño fueron consideradas para la línea SIEPAC, son las estructuras especiales de cuatro circuitos y las compactas en postes de acero y concreto.

Anexo 1

Características de Conductores

Anexo 2Caracteristicas típicas de OPGW

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Anexo 3Cálculos de Inclinación de Cadenas para las Estructuras Normales TS1/TD1

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Anexo 4Cálculos de Inclinación de Cadenas para las Estructuras Normales TSA/TDA

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Anexo 5Torres Metálicas Para Doble Terna

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Anexo 6TORRES DE CIRCUITO SIMPLE NORMALES

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Anexo 7Estructuras Estéticas

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Anexo 8Torres de cuatro circuitos

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Anexo 9Estructuras Compactadas de Acero

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Bibliográfica

- http://www.proyectomesoamerica.org/joomla/index.php? option=com_content&vie=article&id=171

- http://www.eprsiepac.com/contenido/torres/nggallery/page/1

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- Definición de Los Aspectos Básicos de La línea de Transmisión SIEPAC (Informe Final VOL. I)

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