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3982-0000-MA-INF-001_0 Diciembre, 2013 ANEXO 1-F: Campos Electromagnéticos
ANEXO 1-FCAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
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INFORME
Estudio de Campos Electromagnéticos
“CENTRAL HIDROELÉCTRICA RUCALHUE Y
LÍNEA DE TRANSMISIÓN 2 x 220 KV”
preparado por
Nelson Morales Osorio
Ingeniero Civil Electricista
Profesor Adjunto
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Universidad de Chile
Santiago - Chile
Octubre 2013
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CONTENIDO
1 Antecedentes ................................................................................................... 4 1.1 CABLE DE GUARDIA ................................................................................. 51.2 ESTRUCTURAS ......................................................................................... 5
1.3 DISTANCIA CONDUCTOR – SUELO ....................................................... 101.4 FRANJA DE SERVIDUMBRE ................................................................... 101.5 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA 220 KV ....................................................... 10
2 objetivo ........................................................................................................... 12 3 Estimación de la magnitud del campo eléctrico ............................................... 12 3.1 Campo eléctrico ........................................................................................... 12 3.1.1 Estructura de anclaje remate 2ap .............................................................. 13 3.1.2 Estructura seccionadora ............................................................................ 16 3.1.2.1 Campo magnético.................................................................................. 17 3.1.3 Estructura de anclaje remate 2AP ............................................................. 18 3.1.4 Estructura seccionadora ............................................................................ 19
3.1.4.1 Radio interferencia ................................................................................. 21 4 Campo eléctrico y magnético en Subestación 220 kV ..................................... 23
4.1 VALORES INFORMADOS DE CAMPO ELÉCTRICO EN SUBESTACIONESDE VOLTAJE SIMILAR ...................................................................................... 234.2 VALORES INFORMADOS DE CAMPO MAGNÉTICO ENSUBESTACIONES DE 220 KV ........................................................................... 244.3 SIMULACIÓN PARA EL CAMPO ELÉCTRICO Y EL CAMPO MAGNÉTICO 274.4 RADIO INTERFERENCIA GENERADA POR LA SUBESTACIÓN. ........... 29
5 Normas de referencia aplicables en Chile respecto de la exposición humana acampos electromagnéticos de 50 Hz ...................................................................... 31
6 Valores límites de radio interferencia por instalaciones de alta tensión. ........... 32 7 Campos electromagnéticos en punto de unión con línea de transmisión
Angostura – Mulchén ............................................................................................. 33 7.1 CAMPO ELÉCTRICO ............................................................................... 337.2 CAMPO MAGNÉTICO .............................................................................. 337.3 INTERFERENCIAS DE RADIO Y TELEVISIÓN ........................................ 33
8 Conclusiones .................................................................................................. 34 9 Referencias .................................................................................................... 36
LISTADO DE FIGURAS
Figura 1-1: Planta general Proyecto Rucalhue ................................................................... 4 Figura 1-2: Torre de suspensión 2SL ................................................................................. 6
Figura 1-3: Estructura de anclaje (2AL) ............................................................................. 7
Figura 1-4: Estructura de anclaje - remate (2AP) ............................................................... 8
Figura 1-5: Estructura seccionadora .................................................................................. 9
Figura 1-6: Planta subestación Eléctrica .......................................................................... 11
Figura 1-7: Corte Subestación Eléctrica ........................................................................... 11
Figura 3-1: Modelo con elementos finitos de silueta de torre y sector del estudio ............ 13
Figura 3-2: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 14
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Figura 3-3: Campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo en perfil transversal a la línea .......... 15
Figura 3-4: Modelo con elementos finitos de silueta de torre. Definición de dimensionesdel enmallado de triángulos ............................................................................................. 16
Figura 3-5: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 16
Figura 3-6: Magnitud de campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo ..................................... 17
Figura 3-7: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 18
Figura 3-8: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo .................................. 19
Figura 3-9: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 20
Figura 3-10: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo ................................ 20
Figura 4-1Distribución de campo eléctrico en una subestación de 400/220 kV [3] .......... 24
Figura 4-2: Campo magnético en el borde de subestaciones [5] ...................................... 25
Figura 4-3: Campo magnético medido y simulado en subestación de 220 kV [6] ............. 25
Figura 4-4: Campo magnético medido y simulado en posición y=130 m [6] ................... 26
Figura 4-5: Campo magnético medido y simulado en posición x=75 m [6] ..................... 26
Figura 4-6: Trayectoria considerada en la simulación ...................................................... 27
Figura 4-7: Campo eléctrico a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’ ........................... 28
Figura 4-8: Inducción magnética a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’ .................... 29
Figura 4-9: Puntos de medida de radio interferencia en subestación Snakefarm ............. 30
Figura 4-10: Radio interferencia medida en el borde de subestación Snakefarm ............. 30
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1-1: Características principales de Línea de transmisión Proyecto Rucalhue ........... 5
Tabla 1-2: Características del cable de potencia. ............................................................... 5
Tabla 1-3: Características del cable de guardia ................................................................. 5
Tabla 1-4: Altura de los conductores sobre el suelo ......................................................... 10
Tabla 3-1: Cuadro resumen campo eléctrico LT doble circuito 220 KV ............................ 13
Tabla 3-2: Cuadro resumen campo magnético de línea de transmisión 2x220 kV ........... 18
Tabla 3-3: Radio Interferencia en la línea de 2x220 kV .................................................... 23 Tabla 4-1: Valores máximos de campo eléctrico en el interior y borde de subestaciones de
220 kV y de 66 kV. ........................................................................................................... 24
Tabla 5-1 Límites de exposición humana a campos electromagnéticos de 50 hz ........... 31
Tabla 6-1: Valores de Interferencias de Radio, recomendados por Asociación de NormasCanadienses y acogida como Regulación del Gobierno Federal [8] ................................ 32
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1 ANTECEDENTES
El proyecto denominado "Sistema de Transmisión Proyecto Rucalhue" consta de unalínea eléctrica de doble circuito 2x220 kV y la Subestación Elevadora 220 kV de la central
hidroeléctrica de pasada Rucalhue. La línea eléctrica se conectará a la línea de doble Acircuito 2x220 kV Angostura - Mulchén a través de una estructura que seccionará a estalínea. El proyecto se ubica en la comuna de Santa Bárbara y Quilaco, región del Biobío,
tal como se aprecia en la Figura 1-1.
Figura 1-1: Planta general Proyecto Rucalhue
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El sistema eléctrico en el que operará el proyecto tiene las siguientes características:
Tabla 1-1: Características principales de Línea de transmisión Proyecto RucalhuePotencia reg. normal : 116 MVACantidad de circuitos : 2
Cable de potencia : AAAC FlintCant. cab. potencia por fase : 2Cable de guardia : OPGWCant. cab. guardia por fase : 1Longitud del trazado : 1,52 km
El cable de potencia corresponde a un AAAC Flint; sus características principales semuestran en la Tabla 1-2.
Tabla 1-2: Características del cable de potencia.Tipo Aleación de Aluminio
Sección 375,35 mm²Diámetro 25,16 mmPeso 1,035 kg/mTensión nominal de rotura 11.023,03 kgfCant. X diám. de alambres 37x3,59 mmCoef. Dilatación lineal 23·E10-61/°CMod. Elasticidad 6.250 kg/mm²
1.1 CABLE DE GUARDIA
Las características principales del cable de guardia se muestran en la Tabla 1-3.
Tabla 1-3: Características del cable de guardiaCable OPGW1Tipo de fibra Monomodo ITU-T G.6522Tipo de cable Núcleo óptico Tubo central de aluminio
Armadura Alumoweld3Cantidad de fibras 24 (de 24 a 6 fibras por tubo)
1.2 ESTRUCTURAS
Se utilizarán 11 estructuras de acero reticulado del tipo auto-soportadas con disposiciónvertical según el siguiente detalle: 1 estructura de suspensión 2SL 1 estructuras de anclaje 2AL 5 estructuras de anclaje 2AP
1 estructura de seccionamiento 2ES estructuras de anclaje AP
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Las características principales de las estructuras, esto es, medidas y geometría, semuestran a continuación:
Figura 1-2: Torre de suspensión 2SL
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Figura 1-3: Estructura de anclaje (2AL)
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Figura 1-4: Estructura de anclaje - remate (2AP)
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Figura 1-5: Estructura seccionadora
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1.3 DISTANCIA CONDUCTOR – SUELO
La distancia mínima entre el conductor y el suelo deberá determinarse considerando eltipo de región que atraviesa, según lo establecido en la Tabla 1-4.
Tabla 1-4: Altura de los conductores sobre el sueloRegiones poco transitadas 7,32Regiones transitadas 7,82Cruces sobre caminos y calles 8Cruces sobre vías férreas 12Cruces sobre caminos mineros 16
1.4 FRANJA DE SERVIDUMBRE
Se recomienda una franja de servidumbre de 39 m para la línea proyectada.
1.5 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA 220 KV
Esta subestación consta de dos barras una principal y una de transferencia, cinco pañosde línea y un paño de acoplador. Sus dimensiones son (118,7x78,3 – 39,2x30,9 ) = 8082m².
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Figura 1-6: Planta subestación Eléctrica
Figura 1-7: Corte Subestación Eléctrica
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2 OBJETIVO
El propósito de este estudio es estimar la magnitud de los campos electromagnéticosprovocados por la operación de la subestación y de la línea de alta tensión de doblecircuito con una tensión nominal de 220 kV.
Para determinar la magnitud del campo eléctrico y del campo magnético en el entorno dela línea y barras de la subestación, se utiliza un programa computacional que aplica elmétodo de elementos finitos [1]. El cálculo de nivel de perturbación a frecuencias de radioy televisión se determina aplicando métodos aproximados de conocimiento general [2]para la línea y tomando valores informados en la literatura para subestaciones de nivel devoltaje similar.
Finalmente se presentan las normas de referencia aplicables en Chile respecto de laexposición humana a campos electromagnéticos de 50 Hz y los valores límites
recomendados de radio interferencia provocada por instalaciones de alta tensión. Losvalores medidos o estimados tanto para la línea como para la subestación, se confrontancon las recomendaciones y límites admisibles para establecer una conclusión respecto dela emisión electromagnética de baja y alta frecuencia provocada por la operación de lalínea y la subestación.
3 ESTIMACIÓN DE LA MAGNITUD DEL CAMPO ELÉCTRICO
La caracterización del campo eléctrico o magnético de frecuencia industrial eninstalaciones de potencia se representa por un perfil de valores de campo evaluados a 1metro de altura sobre el suelo, en función de la distancia a las fuentes emisoras.Ocupando la metodología de elementos finitos [1], se evalúa el campo eléctrico ymagnético en el entorno de la línea de 2x220 kV, en dirección transversal a su eje y a unmetro de altura sobre el nivel del terreno, condiciones normalizadas. Se analiza laEstructura de anclaje - remate (2AP) por ser la más frecuente, y la estructuraseccionadora, por ser la de menor altura.
3.1 CAMPO ELÉCTRICO
En baja frecuencia, el campo eléctrico es causado por el voltaje aplicado a losconductores respecto de tierra y en consecuencia su magnitud depende directamente delvoltaje presente en la línea y de la altura de los conductores. Se ha considerado sistemaequilibrado en voltajes, la flecha media de conductor y evaluación del campo en el centrodel vano. La línea transversal en la figura indica la superficie del suelo.
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En la tabla siguiente se presenta el cuadro resumen de los valores encontrados con lasestructuras para la línea de transmisión de doble circuito en 220 KV. Se consideró 39 m elancho de la franja de servidumbre, para evaluar en el borde de la franja.
Tabla 3.1-1: Cuadro resumen campo eléctrico LT doble circuito 220 KVCampo eléctrico [V/m]
Estructura Máximo En borde de franja(a 19,5 m del eje)
anclaje - remate (2AP) 4250 850
seccionadora 4630 1135
A continuación se incluye el detalle del estudio.
3.1.1 Estructura de anclaje remate 2ap
Figura 3.1.1-1: Modelo con elementos finitos de silueta de torre y sector del estudioDefinición de dimensiones del enmallado de triángulos
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Figura 3.1.1-2: Disposición de líneas equipotenciales
La Figura 3.1.1-2 muestra la disposición de líneas de igual potencial en un planotransversal a la línea; se incorpora la silueta de la torre para identificar la posición de losconductores, pero el cálculo se efectúa en el centro del vano. Entre líneas existe unadiferencia uniforme de voltaje; se observa que la mayor densidad de líneas (el mayorcampo eléctrico) está concentrado en la proximidad inmediata de los conductores,reduciéndose drásticamente al alejarse de ellos. Esto se evidencia en la figura siguiente,
mostrando la variación del campo eléctrico según un perfil transversal al eje de la líneahasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de altura sobre el suelo. Se incluye en el gráfico la siluetade la torre para identificar la posición referencial de los conductores.
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Figura 3.1.1-3: Campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo en perfil transversal a la línea
El máximo valor de campo eléctrico es 4250 V/m justo bajo la línea y en el borde de lafranja, el valor se reduce a 850 V/m.
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3.1.2 Estructura seccionadora
Figura 3.1.2-1: Modelo con elementos finitos de silueta de torre. Definición dedimensiones del enmallado de triángulos
Figura 3.1.2-2: Disposición de líneas equipotenciales
La Figura 3.1.2-2 muestra la disposición de líneas de igual potencial, con diferencia devoltaje uniforme entre líneas; se observa que la mayor densidad de líneas (el mayor
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campo eléctrico) está concentrado en la proximidad inmediata de los conductores,reduciéndose drásticamente al alejarse de ellos. Esto se evidencia en la figura siguiente,mostrando la variación del campo eléctrico según un perfil transversal al eje de la líneahasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de altura sobre el suelo. Se incluye en el gráfico la siluetade la torre para identificar la posición referencial de los conductores.
Figura 3.1.2-3: Magnitud de campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo
El máximo valor de campo eléctrico es 4630 V/m justo bajo la línea y en el borde de lafranja, el valor se reduce a 1135 V/m.
3.1.2.1 Campo magnético
La potencia de 116 MVA por circuito define 305 Amperes de corriente por conductor. Paraeste estudio se consideró el valor máximo de corriente del conductor Flint, que es 690
Amperes. El análisis se realiza considerando el instante de máxima corriente efectiva porfase y sistema equilibrado en corrientes. La línea transversal en la figura indica la
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superficie del suelo. En la tabla siguiente se presenta el cuadro resumen de los valoresencontrados con las torres respectivas. El detalle del análisis se muestra a continuación.
Tabla 3.1.2.1-1: Cuadro resumen campo magnético de línea de transmisión 2x220 kVInducción magnética [micro Tesla]
Estructura Máximo En borde de franja(a 19,5 m del eje)
anclaje - remate (2AP) 4,47 1,57seccionadora 4,10 1,49
3.1.3 Estructura de anclaje remate 2AP
Figura 3.1.3-1: Disposición de líneas equipotenciales
La Figura 3.1.3-2 muestra la disposición de líneas de igual potencial magnético; seobserva que la mayor densidad de líneas (el mayor campo magnético) está concentrado
en la proximidad inmediata de los conductores, reduciéndose drásticamente al alejarse deellos. Esto se evidencia en la figura siguiente, mostrando la variación de la inducciónmagnética según un perfil transversal al eje de la línea hasta ± 50 m del eje y a 1,0 m dealtura sobre el suelo. Se incluye en el gráfico la silueta de la torre para identificar laposición referencial de los conductores.
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Figura 3.1.3-2: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo
El máximo valor de inducción magnética es 4,47 micro Tesla justo bajo la línea y en el
borde de la franja, el valor se reduce a 1,57 micro Tesla.
3.1.4 Estructura seccionadora
La Figura 3.1.4-1 muestra la disposición de líneas de igual potencial; se observa que lamayor densidad de líneas (el mayor campo magnético) está concentrado en la proximidadinmediata de los conductores, reduciéndose drásticamente al alejarse de ellos.
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Figura 3.1.4-1: Disposición de líneas equipotenciales
Esto se evidencia en la figura siguiente, mostrando la variación de la inducción magnéticasegún un perfil transversal al eje de la línea hasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de altura sobreel suelo. Se incluye en el gráfico la silueta de la torre para identificar la posición relativa delos conductores.
Figura 3.1.4-2: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo
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El máximo valor de inducción magnética es 4,10 micro Tesla justo bajo la línea y en elborde de la franja, el valor se reduce a 1,49 micro Tesla.
3.1.4.1 Radio interferenc ia
La descarga corona en líneas de transmisión de alta tensión corresponde a descargaseléctricas parciales en el aire alrededor de los conductores de las líneas aéreas,producidas por la alta magnitud de campo eléctrico que provoca ionización del aire en lasuperficie de los conductores. Este fenómeno genera campos electromagnéticos de altafrecuencia en la banda de frecuencia de radio y televisión.
A continuación se incluye el resultado de la aplicación del software LINEAS, de desarrollopropio, que permite determinar campo eléctrico en la superficie de los conductores delíneas de Alta Tensión y radio interferencia. El programa ocupa el Método de Simulación
de Cargas [2] para determinar el campo eléctrico superficial y el procedimiento CIGREpara evaluar el nivel de interferencia [2]. El valor de radio interferencia característico deuna línea está normalizado, para medida o estimación según norma ANSI a una f recuencia de medida de 1,0 MHz, una distancia directa de 15 metros del conductor máspróximo y una altura de antena de 2 metros. La estructura analizada corresponde a laestructura de anclaje remate 2AP, la más frecuente.
CAMPO ELECTRICO Y POTENCIAL INDUCIDO EN TORNO A LINEAS DE TRANSMISION
Número total de conductores : 6
Número de conductores activos : 6Numero de cables de guardia : 1
Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4 Fase 5 Fase 6Numero de subconductores 2 2 2 2 2 2Radio del subconductor (cm) 1,2580 1,2580 1,2580 1,2580 1,2580 1,2580Separación entre subcond, (cm) 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00Ubicación lateral conductor (m) -5,510 -7,9800 -6,4500 5,5100 7,9800 6,4500
Altura conductor (m) 28,000 21,000 14,000 28,000 21,000 14,000
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RADIO HAZ (cm) : 20.000RADIO COND. EQUIV. (cm): 7.094
Matriz de coeficientes (amplif. por (2 ã E0))6.6713 1.8885 1.0966 1.6446 1.2072 .8636
1.8885 6.3836 1.5871 1.2072 1.0350 .85891.0966 1.5871 5.9782 .8636 .8589 .87121.6446 1.2072 .8636 6.6713 1.8885 1.09661.2072 1.0350 .8589 1.8885 6.3836 1.5871.8636 .8589 .8712 1.0966 1.5871 5.9782
Matriz de capacitancias (amplif. por 1/(2 ã E0)).1740 -.0391 -.0141 -.0286 -.0141 -.0085-.0391 .1830 -.0364 -.0141 -.0107 -.0099-.0141 -.0364 .1844 -.0085 -.0099 -.0154-.0286 -.0141 -.0085 .1740 -.0391 -.0141-.0141 -.0107 -.0099 -.0391 .1830 -.0364
-.0085 -.0099 -.0154 -.0141 -.0364 .1844
Potenciales de conductores ( KVolts)( 127.0170, .0000 ) 127.0170( -63.5085, 110.0000 ) 127.0170( -63.5085, -110.0000 ) 127.0170( -63.5085, -110.0000 ) 127.0170( -63.5085, 110.0000 ) 127.0170( 127.0170, .0000 ) 127.0170
Cargas en conductores (Cb)/(2 ã E0)
( 27.1188, -1.1521 ) 27.1433( -13.9614, 24.5011 ) 28.1997( -11.9905, -24.4465 ) 27.2287( -12.5617, -24.0616 ) 27.1433( -14.2379, 24.3415 ) 28.1997( 27.1665, -1.8392 ) 27.2287
Gradientes superficiales (kVef./cm)( 11.4565, -.4867 ) 11.4669( -5.8981, 10.3506 ) 11.9131( -5.0655, -10.3276 ) 11.5030( -5.3068, -10.1650 ) 11.4669
( -6.0149, 10.2832 ) 11.9131( 11.4767, -.7770 ) 11.5029
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Cálculo de Radio interferencia
Fase 1 2 3 4 5 6
RI [dB/1μV/m] 13,92 16,98 18,32 16,49 22,53 25,65
4,966 7,063 8,241 6,676 13,381 19,1658,320 15,131 20,861
RI fase
[dB/1μV/m]
18,40 23,60 26,39
RI línea seco
[dB/1μV/m]
26,49
RI línea lluvia
[dB/1μV/m]
43,49
Tabla 3.1.4.1-1: Radio Interferencia en la línea de 2x220 kV
Estructura de anclaje remate 2AP.
Radio InterferenciaTiempo seco
Radio InterferenciaCon lluvia
dB/ 1 μV/m dB/ 1 μV/m
26,49 43,49
4 CAMPO ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO EN SUBESTACIÓN 220 KV
4.1 VALORES INFORMADOS DE CAMPO ELÉCTRICO EN SUBESTACIONES DEVOLTAJE SIMILAR
En la Figura siguiente se reproduce un mapa a color del campo eléctrico medido en lasubestación Rosiori, de 400/220 kV [3]. Se puede apreciar que la magnitud de campoeléctrico en su contorno no supera el valor 2 kV/m, con valores inferiores a la derecha dela figura, donde se ubica el patio de 220 kV.
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Figura 4-1Distribución de campo eléctrico en una subestación de 400/220 kV [3]
A nivel de países cercanos, se reproduce a continuación un cuadro de valores de la
referencia [4], que indica valores máximos de campo eléctrico medidos en el interior y enel borde de subestaciones de 220 kV y de 66 kV.
Tabla 4-1: Valores máximos de campo eléctrico en el interior y borde desubestaciones de 220 kV y de 66 kV.
Lugar E (kV/m)Interior de ET 220/66 kV – lado 220 kV 5,2Interior de ET 66/23 kV – lado 66 kV 0,32Debajo de línea de 220 kV 1,8Debajo de línea de 66 kV 0,47
4.2 VALORES INFORMADOS DE CAMPO MAGNÉTICO EN SUBESTACIONES DE 220KV
En la figura siguiente se presenta registro de valores medidos en subestaciones dedistintos niveles de voltaje, entre los cuales está 220 kV. [5]
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Figura 4-2: Campo magnético en el borde de subestaciones [5]
Se observa que para 220 kV la magnitud de inducción magnética en el borde esaproximadamente 17,5 micro Tesla (175 mili Gauss).
En las figuras siguientes se entregan resultados de magnitudes de inducción magnéticasimulados y medidos en subestaciones de 220 kV [6]
Figura 4-3: Campo magnético medido y simulado en subestación de 220 kV [6]
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Figura 4-4: Campo magnético medido y simulado en posición y=130 m [6]
La inducción magnético en el borde es inferior a 10 micro Tesla (100 mili Gauss).
Figura 4-5: Campo magnético medido y simulado en posición x=75 m [6]
Se observa que a pesar de tener una magnitud de campo magnético máximo interiorcercana a 35 micro Tesla (350 mili Gauss), en el borde es inferior a 10 micro Tesla (100mili Gauss).
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4.3 SIMULACIÓN PARA EL CAMPO ELÉCTRICO Y EL CAMPO MAGNÉTICO
La metodología utilizada consiste en una modelación de los conductores energizados de
las barras utilizando elementos finitos y el software utilitario QuickField [1] para la soluciónde campos, al interior de la subestación. Se evalúa el campo eléctrico y el campomagnético en la trayectoria definida por la líneas A – A’ indicada en la Figura siguiente.
Figura 4-6: Trayectoria considerada en la simulación
En la Figura se muestra el perfil del campo eléctrico evaluado a 1,0 m de altura sobre elsuelo, en la trayectoria A – A’. Se indica la ubicación de las barras conductoras y los
bordes de la subestación. A pesar de tener intensidades de campo eléctrico altas en el
interior de la subestación, en el borde se atenúa fuertemente el campo eléctrico, con unmáximo de 860 V/m.
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Figura 4-7: Campo eléctrico a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’
En la Figura se muestra el perfil de la inducción magnética evaluado a 1,0 m de alturasobre el suelo, en la trayectoria A – A’, considerando la máxima capacidad de corriente
del conductor, equivalente a 690 Amperes. Se indica la ubicación de las barrasconductoras y los bordes de la subestación.
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Figura 4-8: Inducción magnética a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’
Similar al campo eléctrico, se observa altas magnitudes de inducción magnética en elinterior de la subestación, sin embargo en el borde se atenúan fuertemente, con unmáximo de 0,910 micro Tesla (9,10 mili Gauss).
4.4 RADIO INTERFERENCIA GENERADA POR LA SUBESTACIÓN.
En la referencia [7] se informa de medidas efectuadas en la subestación Snakefarm, queopera en 230 kV. La Figura siguiente indica el esquema de la subestación y los puntos demedida de radio interferencia.
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Figura 4-9: Puntos de medida de radio interferencia en subestación Snakefarm
La medida a distintas frecuencias, entrega los valores mostrados en la Figura siguiente:
Figura 4-10: Radio interferencia medida en el borde de subestación Snakefarm
De la información anterior se observa que en un diseño convencional de una subestaciónen 230 kV, el máximo nivel de radio interferencia generado en el contorno de lasubestación es de 50 dB/1 μV/m.
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5 NORMAS DE REFERENCIA APLICABLES EN CHILE RESPECTO DE LAEXPOSICIÓN HUMANA A CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS DE 50 HZ
En nuestro país no existe reglamentación relativa a los valores límites permitidos deexposición de las personas a los campos electromagnéticos de frecuencia industrial. No
obstante, la regulación ambiental que rige el tema de emisiones señala que de no existiruna regulación nacional, debe aplicarse como norma de referencia aquella que seencuentre vigente en estados específicos. El Decreto Supremo Nº 95 del MinisterioSecretaría General de la Presidencia, publicado en el Diario Oficial del 07/12/2002, indicaen su Artículo 7:
“Artículo 7.- Las normas de calidad ambiental y de emisión que se utilizarán comoreferencia para los efectos de evaluar si se generara o presenta el riesgo indicado en laletra a) y los efectos adversos señalados en la letra b), ambas del artículo 11 de la ley,serán aquellas vigentes en los siguientes Estados: República Federal de Alemania,
República de Argentina, Australia, República Federativa del Brasil, Confederación deCanadá, Reino de España, Estados Unidos Mexicanos, Estados Unidos de Norteamérica,Nueva Zelandia, Reino de los Países Bajos, República de Italia, Japón, Reino de Suecia yConfederación Suiza. Para la utilización de las normas de referencia, se priorizará aquelEstado que posea similitud, en sus componentes ambientales, con la situación nacionaly/o local.”
La Tabla 5-1 a continuación presenta las principales normas de referencia aplicables enChile, de acuerdo a lo señalado en el Artículo anterior.
Tabla 5-1 Límites de exposición humana a campos electromagnéticos de 50 hz
País
Público general Exposición ocupacional
Campo Eléctrico Inducciónmagnética
CampoEléctrico
Inducciónmagnética
[V/m] [µTesla] [V/m] [µTesla]
Alemania 5.000 100 5.000 100
Argentina 3.000 25 3.000 25
Australia 5.000 100 10.000 500
Canadá No existe No existe No existe No existe
España CEU CEU CEU CEUItalia 5.000 10 5.000 10
Japón 3.000 No existe ICNIRP ICNIRPU.S.A. 2.000 15 - 20 2.000 15 - 20
Reino de los PaísesBajos (Gobierno)(Consejo de Salud)
ICNIRP8.000
ICNIRP120
ICNIRP40.000
ICNIRP600
Suiza 5.000 100 5.000 1
ICNIRP 5.000 100 10.000 500
IEEE 5.000 904 20.000 2710
Consejo de UniónEuropea (CEU)
5.000 100 10.000 500
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Una de las normas más restrictivas en cuanto a magnitudes permisibles es la norma Argentina “Manual de Gestión Ambiental Sist. Transporte Eléctrico EAT - Res. SE 15/92 y77/98”, que se tomará como referencia, considerando por lo tanto los límites 3000 [V/m]
para campo eléctrico y 25 [micro Tesla] (250 [mili Gauss]) para inducciónmagnética.
6 VALORES LÍMITES DE RADIO INTERFERENCIA POR INSTALACIONES DE ALTATENSIÓN.
En la referencia [8], se propone la siguiente recomendación para el límite de campoelectromagnético perturbador de alta frecuencia (radio interferencia) emitida por líneas detransmisión y subestaciones, según su nivel de tensión:
Tabla 6-1: Valores de Interferencias de Radio, recomendados por Asociación deNormas Canadienses y acogida como Regulación del Gobierno Federal [8]
Voltaje nominal entre fases Nivel de Radio Interferencia(KV) (dB/ 1μV/m)
Menos de 70 4370 – 200 49
200 – 300 53400 – 600 60Sobre 600 63
Para líneas de transmisión, valores indicados a 15 m de la fase externa y a 1,0 MHzPara subestaciones, valores medidos a 15 m del cerco del recinto de la subestación
Para una línea de transmisión o subestación de 220 kV, el valor límite corresponde a 53[dB/1μV/m].
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7 CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS EN PUNTO DE UNIÓN CON LÍNEA DETRANSMISIÓN ANGOSTURA – MULCHÉN
En el punto de unión de la Línea de Transmisión 2x220 kV de la Central Rucalhue con laLínea de Transmisión Angostura – Mulchén, se concluye lo siguiente:
7.1 CAMPO ELÉCTRICO
Dado que ambas líneas corresponden al mismo nivel de voltaje, no se produce unasuperposición de valores de campo eléctrico, sino que una continuación de perfiles decomportamiento similar a los evaluados en este informe, no representando por lo tanto unefecto agregado.
7.2 CAMPO MAGNÉTICO
Como el campo magnético es provocado por la corriente que circula por los conductores,al integrarse la potencia aportada por la central Rucalhue al flujo de potencia normal por lalínea Angostura – Mulchén, se incrementará la corriente por el tramo común.
Los campos electromagnéticos de la LTE de Angostura – Mulchén fueron calculados parauna potencia de 450 MW y la Central Hidroeléctrica Angostura genera 316 MW; siRucalhue inyectará a la LTE 90 MW, se obtienen 396 MW, inferior a los 450 MW con quedeterminó el efecto de los campos magnéticos en el entorno de la línea Angostura-Mulchén. Por lo tanto, el estudio para la línea Angostura- Mulchén cubre la incorporaciónde la central Rucalhue.
7.3 INTERFERENCIAS DE RADIO Y TELEVISIÓN
Las interferencias de radio y televisión son provocadas por el campo eléctrico sobre losconductores, el que depende del voltaje de la línea. Como este voltaje se mantiene, laincorporación de la Central Rucalhue no representa modificación en las interferenciasevaluadas para la línea Angostura-Mulchén.
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8 CONCLUSIONES
De los resultados obtenidos en la investigación bibliográfica y en las simulacionesefectuadas para estimación de la magnitud de los efectos provocados por subestaciones ylíneas de los niveles de voltaje y potencia similares a las instalaciones de la Central
Hidroeléctrica Rucalhue, se concluye:
Campo eléctrico:- el valor máximo de campo eléctrico en el borde de la franja de servidumbre de la
línea de transmisión 2x220 kV es de 1,135 [kV/m] (1.135 [V/m])
- La magnitud de campo eléctrico existente a un metro de altura sobre el suelo en elborde inmediato de la subestación elevadora de 220 kV, se estima no supera 1,8 [kV/m](1.800 [V/m])
Estos valores son inferiores al límite ICNIRP de 5,0 kV/m consideradointernacionalmente como seguro y no supera aún al límite más restrictivo de 3,0kV/m establecido en Argentina.
Campo eléctrico
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Borde línea Borde
subestación
Límite
Argentina
Limite ICNIRP
[ V / m ]
Inducción Magnética:En el borde de la franja de servidumbre de la línea de transmisión de 220 kV, se obtieneuna magnitud máxima de 1,57 micro Tesla (15,70 mili Gauss).
La magnitud de inducción magnética a un metro de altura sobre el suelo en el borde de lasubestación es inferior a 20 micro Tesla (200 mili Gauss).
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Estos valores son inferiores al límite ICNIRP de 1000 mili Gauss consideradointernacionalmente como seguro y aún al límite más restrictivo de 25 micro Tesla (250mili Gauss) establecido en Argentina.
Inducción Magnética
0
200
400
600
800
1000
1200
Borde l ínea Borde
subestación
Límite
Argentina
Limite ICNIRP
m i l i G a u s s
Radio interferencia:Valores estimados de acuerdo a norma (15 m de distancia lateral del conductor externo, 1MHz) para la línea de 2 x 220 kV, mediante modelo de cargas para los conductores de lalínea y cálculo de gradiente superficial, determinan 43,49 [dB /1µV/m] para la radiointerferencia.
De acuerdo a valores medidos en instalaciones similares, la radio interferencia en el bordede la subestación de 220 kV sería de 50 [dB/1µV/m].
Estos valores son inferiores al valor 53 [dB/1µV/m] considerado máximo permitido a 15 mdel cerco del recinto de la subestación de 220 kV o a 15 m de distancia lateral delconductor más cercano de una línea de transmisión de 220 kV.
Radio interferencia
0
10
20
30
40
50
60
Borde línea Borde subestación Límite Norma
d B / 1 u V / m
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9 REFERENCIAS
[1] Students' QuickField (TM) Finite Element Analysis System Tera Analysis Company,www.quickfield.com
[2] N. Morales, "Fenómeno corona en líneas de transmisión y sus efectos". PublicaciónT(P)/9, Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile. Noviembre 1986.
[3] Calin Munteanu, Gheorghe Visan, Ioan T. Pop, Vasile Topa, Emil Merdan, Adina Racasan:“Electric and Magnetic Field Distribution inside High and Very High Voltage Substations”
Proceedings, 20th Int. Zurich Symposium on EMC, Zurich 2009, pp 277 - 280
[4] Patricia L. Arnera, Pedro B Issouribehere, Carlos Jara, Rocío Bery, Alba Inchausti :“Evaluación de campos eléctricos y magnéticos en instalaciones de la Administración
Nacional de Electricidad – ANDE – Asunción, Paraguay”
[5] Guillermo Aponte , Adolfo Escobar, Henry Bolaños Y Alberto Mora: “Evaluación DelCampo Magnético Al Que Están Expuestos Los Trabajadores De Subestaciones YCircuitos Energizados De Las Empresas De Energía EPSA (Empresa de Energía delPacifico S.A. EPSA , Cali – Colombia)
[6] I.O. Habiballah, M.M. Dawoud, K. Al-Balawi, A.S. Farag “Magnetic Field Measurement &Simulation of a 230 kV Substation” Proceedings of the International Conference on Non-Ionizing Radiation at UNITEN (ICNIR 2003) Electromagnetic Fields and Our Health 20th – 22nd October 2003
[7] CARTER R. T. ; GRILLE A. W. ; BAZILE G. M. ; PERKINS M. D. ; MAUSER S. F. ;“ Analysis of radio interference and substation modifications for uprating a 115-KVsubstation to 230 KV” IEEE Transactions on Power Delivery (IEEE trans. PowerDeliv.) 1987, vol. 2, no2, pp. 544-550 (5 ref.)
[8] Association canadienne de normalisation, « Valeurs limites et methods de mesure dubruit électromagnétique (0,15 à 30 MHz) produit par les reseaux de courantalternatif »CAN3- C108.3.1 – M84. Octobre 1984.
[9] IEEE Subcommitte Report,”A comparison of methods for calculating audible noise of highvoltage treansmission lines”, IEEE Trans. PAS. Vol.101, Nº 10, October 1982, pp.4090 -4099
