criterios LLTTv02Bautista

Prof. Ing Juan Bautista R.

Criterios de diseo de Sistemas de Transmisin hasta

500kV

INTRODUCCIN

Todo el material que se expone, guarda perfecta concordancia con los dispuesto por el COES en su Informe N COES/DP-003-2012 del 26/10/2012.

Se exponen entonces los criterios bsicos y requerimientos para el diseo de:

STTN Sistema de Transmisin Troncal Nacional STTR Sistema de Transmisin Troncal RegionalSTL Sistema de Transmisin Local.


Las soluciones a los problemas de sobrecargas en lneas de transmisin y/o transformadores de potencia del STTN y STTR asociados a una instalacin que se conecte por primera vez al SEIN, sern analizadas en el marco del Plan de Transmisin del periodo correspondiente, realizando las recomendaciones necesarias para asegurar la operatividad del SEIN. Las que correspondan a instalaciones del STL sern analizadas en el marco del Plan de Expansiones de los Agentes involucrados.



Objetivos de los criterios y requerimientos.

Orientar acciones tendientes a obtener mejoras progresivas de la confiabilidad del SEIN.

Garantizar la racionalidad de su desarrollo desde un punto de vista del inters pblico, de modo tal que proyectos individuales no agoten en forma impropia la capacidad de instalaciones y que no afecten innecesariamente o improductivamente al medio ambiente.



Asegurar que las sucesivas modificaciones del sistema con cada una de sus ampliaciones no reduzcan su confiabilidad garantizando la continuidad y calidad del suministro elctrico.

Definir prestaciones mnimas exigibles que aseguren que tanto el diseo de las nuevas instalaciones como su desempeo, sern compatibles con los niveles de confiabilidad crecientes requeridos.



NORMAS Y ESPECIFICACIONES TCNICAS APLICABLES

No obstante las pautas y criterios que se desarrollan en esta presentacin as como respecto del contenido de las Normas y Guas referenciales que se detallan, los proyectistas de ampliaciones de STTN, del STTR y del STL deben considerar preeminentemente:

Cdigo Nacional de Electricidad Suministro yCdigo Nacional de Electricidad Utilizacin (CNE Suministro y CNE Utilizacin) vigentes en nuestro pas.

El equipamiento en subestaciones del Sistema de Transmisin Troncal deber ser especificado de acuerdo con las normas internacionales IEC y/o las que cumplan con ellas.



CRITERIOS PARA EL DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISIN


Lneas de TransmisinLas capacidades de transmisin por lmite trmico, en alterna, de las lneas del STTN y STTR se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1 Capacidades de Transmisin por Lmite Trmico de las Lneas Troncales

Tensin Nominal (kV) Capacidad de Transmisin (MVA/terna)

500 1400 220 450 138 150

Las capacidades de las lneas que correspondan al STL sern adaptadas al tamao de la instalacin.

Los criterios de diseo para cumplir stas capacidades:El clculo de la capacidad de corriente de los conductores de fase se realizar utilizando la norma IEEE 738 Standard for Calculating the Current-Temperatureof Bare Overhead Conductors (Ref. [4]).

Para cumplir con las capacidades de transmisin de las lneas del STTN y STTR (indicadas en la Tabla 1), as como de las lneas del STL, la temperatura en los conductores de fase no debern superar el lmite trmico de 75 C (*) para las capacidades de transmisin indicadas y en las siguientes condiciones ambientales:


La temperatura mxima media de la regin de implantacin de la lnea. Corresponde al promedio de las mximas anuales durante un perodo mnimo de 10 aos. Radiacin solar mxima Viento mnimo de 0,61 m/s perpendicular al conductor

Todas las lneas de transmisin, tendrn al menos un cable de guarda del tipo OpticalGround Wire OPGW (D.S. N 034-2010-MTC). Prof. Ing Juan Bautista R.


Subestaciones

La capacidad nominal de corriente de los equipos de patio del STTN y STTR debern ser compatibles con la capacidad de transmisin de la lnea, cumpliendo con lo requerido en la Tabla 1.

Tabla 1 Capacidades de Transmisin por Lmite Trmico de las Lneas Troncales

Tensin Nominal (kV) Capacidad de Transmisin (MVA/terna)

500 1400 220 450 138 150


Subestaciones

Las capacidades que correspondan al STL sern adaptadas al tamao de la instalacin excepto en subestaciones vinculadas al Punto de Conexin, en la que deber primar los criterios de diseo establecidos en este punto.



Subestaciones

El sistema de barras deber ser dimensionado con una capacidad no menor al doble de la capacidad de transmisin de la lnea.



Limitaciones de Conexin al Sistema de Transmisin Troncal y Local


Conexiones inadmisibles

En los STTN y STTR:

No se admitirn conexiones en T o mediante transformador de potencia en derivacin.

En el STL, stas conexiones en niveles de 60 kV de tensin nominal, sern evaluadas en el estudio de Pre Operatividad.



Seccionamiento de Lneas de Transmisin

Las opciones para la conexin a un Sistema de Transmisin Troncal son:

a) Conexin a una subestacin existente.b) Conexin a una nueva subestacin, mediante el

seccionamiento de una lnea de transmisin existente.

Para el seccionamiento de una lnea de transmisin del Sistema de Transmisin Troncal se aplica el concepto de Nodo Mallado.


Se define un Nodo Mallado cuando se cumplen las siguientes condiciones:

En 500 kV: cuando estn conectadas tres o ms lneas de 500 kV; o dos lneas de 500 kV y transformacin de 500/220 kV.

En 220 kV: cuando estn conectadas tres o ms lneas de 220 kV; o dos lneas de 220 kV y una transformacin de 500/220 kV.

En 138 kV: cuando estn conectadas tres o ms lneas de 138 kV; o dos lneas de 138 kV y una transformacin de 220/138 kV.



Criterio STTN STTRNmero mximo de nodos no mallados a producirse al seccionar una lnea troncal de transmisin que une dos nodos mallados

Dos (2) nodos no mallados. Tres (3) nodos no mallados.

Potencia mnima para el seccionamiento de una lnea existente.

La conexin deber contar con una potencia mnima del veinticinco por ciento (25%) de la capacidad nominal de la lnea a seccionar.

Limitar el incremento de la longitud de la lnea a seccionar.

El incremento de la longitud de la lnea no deber superar el quince por ciento (15%).

Distancia mnima entre nodos (nodo existente y nodo producido por el seccionamiento)

Mayor a 50 km Mayor a 30 km

Limitacin a seccionar interconexiones internacionales

No se permitir el seccionamiento de lneas de interconexin internacional para la creacin de nodos no mallados.

Limitacin en lneas con compensacin serie

No se permitir el seccionamiento de una lnea con compensacin serie si alguno de los dos tramos resultantes quedara con un grado de compensacin serie mayor al 65%.

Tabla 2.

Para el seccionamiento se aplican los criterios de la Tabla 2.


Nota:

El Titular del Proyecto deber asumir el equipamiento necesario para la adecuacin del sistema (a causa del seccionamiento) como son:

reubicacin de transposiciones, reubicacin de reactores de lnea, cambios de protecciones por el acortamiento de lneas, adaptacin de compensacin serie (se aceptar como solucin la

redistribucin del banco de capacitores existente considerando la subestacin producida por el seccionamiento), etc,

a ser aprobados en el EPO correspondiente..

El seccionamiento de lneas de transmisin del STL sern evaluadas en el estudio de Pre Operatividad.



Conexin de nuevas instalaciones a subestaciones

Para no degradar la confiabilidad del Sistema de Transmisin Troncal y Local las obras de ampliacin y adecuacin que se realicen en la subestacin debern cumplir con todos los criterios de diseo de las instalaciones sealados en el presente captulo.


El nivel de tensin seleccionado para la conexin de una nueva demanda al Sistema de Transmisin Troncal, estar condicionado por la magnitud de la carga, la cual no podr ser menor al 15% de las capacidades de transmisin indicadas en la Tabla 1. En el STL no se consideran limitaciones.


Compensacin en Paralelo (Shunt) de Lneas de Transmisin

El Estudio de Pre Operatividad deber demostrar que el diseo de compensacin reactiva propuesto permite que las lneas que se construyan puedan energizarse desde ambos extremos, excepto cuando en uno de ellos la potencia de cortocircuito sea insuficiente.



COORDINACIN DE AISLAMIENTO


En la coordinacin de aislamiento se deber considerar lo sealado por la norma IEC 60071.

El nivel de aislamiento seleccionado, deber tomar en cuenta la prctica y experiencia de las instalaciones de transmisin construidas en zonas con altitudes y/o niveles de contaminacin similares a las existentes en el Per.



Tabla 3.- Lnea de Fuga Mnimas en Funcin de la Zona Zona Altitud

(m) Nivel de

Contaminacin Lnea de

Fuga (mm/kV) IA-Costa h=1000 Muy alta 31

IB-Selva h=1000 Media 20

II h>1000 Media 20

La lnea de fuga mnima del aislamiento de las instalaciones, desde el punto de vista de contaminacin, debe ser determinada de acuerdo con Norma IEC 60815 (Ref. [2]).

Para considerar el efecto de la zona de ubicacin de la instalacin, se adopta el menor valor indicado en la Tabla 3 adjunta.


CRITERIOS DE DISEO DE SUBESTACIONES


CRITERIOS DE DISEO DE SUBESTACIONES

CRITERIOS DE DISEO Y SELECCIN

En el diseo de una ampliacin debern mantenerse los criterios de diseo de la instalacin existente o mejorarlas.



Niveles de Corriente de CortocircuitoEl equipamiento y las instalaciones debern disearse para soportar como mnimo los niveles de corriente de cortocircuito que se establecen en la Tabla 4.

Tabla 4 - Niveles Mnimos de Corriente de Cortocircuito de Diseo Tensin Nominal

(kV) Troncal

Nacional Troncal

Regional Local

500 40 kA (*) -- --

220 40 kA (**) 31,5 kA (***)

138 -- 31,5 kA (***)

60 -- -- (***)

Las capacidades que correspondan al STL sern adaptadas al tamao de la instalacin excepto en el Punto de Conexin, en la que deber cumplir con los criterios de diseo establecidos en este punto

Podrn considerarse niveles superiores solo en caso las condiciones particulares, como parte de la expansin del sistema, as lo requieran.

Para el diseo de la malla de puesta a tierra en subestaciones de 500 kV se considerar una corriente de cortocircuito de 40 kA o el valor estimado en los

estudios elctricos en un horizonte no menor a 25 aos.


Configuraciones del Sistema de Barras

Las configuraciones aceptables en los Sistemas Troncales son:

Para el STTN:

Patio de llaves en 500 kV

Doble barra con doble interruptor. Doble barra con interruptor y medio.

Patio de llaves en 220 kV Doble Barra con interruptor y medio.


Para el STTR:

Patios de llaves en 220 y 138kV

Doble Barra con simple interruptor mas barra de transferencia.

Doble Barra con simple interruptor mas seccionador de transferencia

Doble barra con simple interruptor (sin transferencia)*.

(*) No aplica para 220 kV.

Para el STL:

Patio de llaves en 220, 138 y 60 kV

La propuesta por la empresa Titular (**)

(**) Las configuracin del sistema de barras en el Punto de Conexin ser la adoptada por el sistema de

transmisin que corresponda.


Distancias Elctricas

Para las distancias mnimas y de seguridad se deber considerar lo sealado por la norma IEC 60071 (Ref. [1]).


EQUIPAMIENTO DE ALTA TENSION

Los equipos de patio del STTN y STTR seguirn los criterios y especificaciones generales sealados en el presente numeral.

Las que correspondan al STL podrn proponer otros criterios que sern evaluados en el estudio de Pre Operatividad.

Las subestaciones implementadas con celdas encapsuladas en SF6 en los sistemas troncales, slo sern admitidas en situaciones especiales que debern ser sustentadas en el estudio de Pre Operatividad, o por algn mandato expreso.

InterruptoresMedio de Interrupcin

El mtodo de interrupcin de corriente y de extincin del arco deber ser por autogeneracin de la presin de soplado utilizando el principio de soplado tipo trmico, en combinacin con el tipo soplado (puffer).

Sistema de Accionamiento

Se utilizar el sistema de accionamiento a resortes mediante la carga por un motor elctrico, u otro sistema de accionamiento que ofrezca mayores ventajas operativas.Los interruptores debern contar con dos bobinas de apertura y una de cierre totalmente independientes.


Seccionadores y Cuchillas de Puesta a Tierra

Los seccionadores debern poder abrir y cerrar circuitos con corrientes residuales.

Los seccionadores de 500 kV podrn ser del tipo; pantgrafo vertical, semipantgrafo horizontal o vertical, cuchilla de corte en el plano vertical y tendrn mando motorizado para operacin individual por polo para la cuchilla principal.

El accionamiento de la cuchilla de puesta a tierra podr ser motorizado o manual, de acuerdo a la definicin en cada caso pero solo podr accionarse desde el mismo seccionador.

Solamente los seccionadores de 220 y 138 kV podrn tener un accionamiento nico para las tres fases acopladas mecnicamente.


Transformadores de Corriente

Las caractersticas de linealidad de los ncleos para las funciones de proteccin debern tener una buena respuesta en transitorios , que garantice un reflejo sin saturacin de las corrientes aperidicas mximas en los niveles de cortocircuito considerados.

El nmero de ncleos de proteccin y medicin, as como sus clases de precisin, sern los requeridos segn el equipamiento de proteccin y medicin propuesto.


Transformadores de Tensin

Pueden ser inductivos o capacitivos en bao de aceite.



En 500 kV se utilizarn transformadores de tensin tipo capacitivo. La utilizacin de transformadores del tipo inductivo, ser verificada en el Estudio de Pre Operatividad del proyecto, en el cual se descartar el fenmeno de ferroresonancia. Prof. Ing Juan Bautista R.


Descargadores de Sobretensin

Los descargadores de sobretensin debern ser del tipo Oxido de Zinc y debern instalarse lo ms cerca posible del equipo a proteger.

Transformadores de Potencia.

Los transformadores debern ser de tres arrollamientos. El terciario deber tener el devanado en conexin delta y ser utilizado para la alimentacin de los servicios auxiliares de la Subestacin.

Los transformadores de potencia del STTN debern ser bancos de unidades monofsicas, debiendo preverse un polo de reserva (por subestacin y segn el tipo), que mediante un esquema de conexin en alta tensin y en los circuitos de proteccin y control, sirva de recambio ante una falla de una de las unidades.

Los transformadores sern aislados en aceite, con refrigeracin natural forzada, ONAN/ONAF/OFAF y debern poseer conmutadores de tomas bajo carga con regulador automtico de tensin.

Cada unidad deber equiparse con un sistema contra explosin y prevencin de incendio y un sistema de recuperacin de aceite (mediante bombeo) en caso de derrame.

Asimismo, deber considerar la instalacin de muros cortafuego a fin de aislar los transformadores entre s.


Los interruptores de conexin de los transformadores de potencia 500/220 kV debern contar con un dispositivo de sincronizacin de maniobra en ambos devanados para reducir la corriente de energizacin.

Asimismo, los interruptores de conexin de los transformadores de potencia con tensin primaria de 220 kV contarn con un dispositivo de sincronizacin de maniobra segn se determine en las simulaciones de energizacin de transformadores del Estudio de Pre Operatividad.


Los interruptores sealados debern ser de accionamiento uni-tripolar.

Para garantizar la continuidad del servicio elctrico, tomando en cuenta las limitaciones de transporte a ciertas zonas, se recomienda adoptar mdulos de transformacin para los diferentes niveles de tensin, que permitan el reemplazo de unidades de transformacin en casos de averas en los sistemas troncales de transmisin, de las capacidades y configuraciones que se listan a continuacin:


Mdulos de Transformacin con tensin primaria de 500 kV, tipo Banco de Unidades Monofsicas:

Mdulos de Transformacin con tensin primaria de 220 kV, tipo Banco de Unidades Monofsicas:

3 x 150/150/50 MVA 3x200/200/67 MVA

3 x 250/250/80 MVA

3 x 30/30/10 MVA 3 x 50/50/15 MVA

3 x 100/100/30 MVA


Mdulos de Transformacin con tensin

15/10/8 MVA 30/30/15 MVA 45/45/15 MVA

Mdulos de Transformacin con tensin primaria de 220 kV, tipo Trifsico:

p

50/50/30 MVA 100/100/30 MVA

Mdulos de Transformacin con tensin primaria de 138 kV, tipo Trifsico:


Reactores en Paralelo (Shunt)

Los reactores en 500 kV debern ser unidades monofsicas aisladas en aceite y con refrigeracin natural, ONAN.

A diferencia de los reactores de barra, los reactores de lnea debern poseer un reactor de neutro dimensionado para optimizar las condiciones de recierre unipolar.

Asimismo, debern poseer una celda equipada con un interruptor y seccionador.

Reactores en Paralelo (Shunt)

Cada reactor (de lnea o de barra) deber equiparse con un sistema contra explosin y prevencin de incendio y un sistema de recuperacin de aceite (mediante bombeo) en caso de derrame. Asimismo, deber considerar la instalacin de muros cortafuego a fin de aislar los reactores entre s.

Los interruptores de conexin de los reactores (de lnea y de barra) debern ser de accionamiento uni-tripolar y contar con un dispositivo de sincronizacin de maniobra para reducir la corriente de desconexin del reactor.



Condensadores en Serie

Los condensadores en serie debern tener los valores nominales de tensin y corriente que se fijen como resultado de los estudios elctricos realizados para definir el grado de compensacin, el cual no deber superar el 65%.

Los aspectos de diseo de la configuracin y estructura sern aspectos a considerar por el fabricante para cumplir con las normas internacionales de fabricacin de estos equipos.


Condensadores en Paralelo

Los condensadores conectados en paralelo sern trifsicos y conectados en doble estrella.

Para la medicin de la corriente de desbalance, los neutros de cada estrella, estarn conectados entre s y aislados de tierra y se utilizar un dispositivo para detectar unidades de condensador averiados. Asimismo, debern contar con un reactor de amortiguamiento en serie con cada fase y los interruptores de conexin tendrn un dispositivo de sincronizacin de maniobra para reducir la corriente de insercin.

Los valores nominales de tensin y potencia reactiva sern los que se fijen como resultado de los estudios elctricos.


Compensador Sncrono

Los compensadores sncronos conectados en paralelo en determinadas barras del sistema para mejorar los niveles de cortocircuito y/o el control de la tensin tendrn la capacidad nominal y los lmites reactivos resultantes de los estudios elctricos.


Equipos Automticos de Compensacin Reactiva

La ubicacin, tipo y el rango nominal de operacin de los equipos automticos de compensacin reactiva conectados en paralelo en determinadas barras del sistema para mejorar el control de la tensin, sern resultado de los estudios elctricos. Dependiendo de la aplicacin podrn tener el control trifsico o el control fase por fase, asimismo, el nmero de filtros de armnicos ser un aspecto a considerar por el fabricante, con el criterio de cumplir con las normas internacionales de fabricacin de estos equipos, para no provocar armnicos que viajen hacia el sistema de transmisin.



Cables Desnudos y Barras

Las barras y conductores utilizados en los STTN y STTR debern ser del tipo flexible. Solo en casos excepcionales sustentados en el proyecto se podr utilizar barrajes del tipo rgido. En el STL no existen restricciones.


Para reducir las descargas del tipo Corona en el diseo de los conductores se deber verificar que el valor mximo de gradiente superficial no supere el valor de gradiente crtico de 18,5 kV/cm (zonas con altitud hasta 1000 msnm). En zonas con altitudes mayores a 1000 msnm, este valor deber corregirse por altitud.


Para los casos de proyectos de ampliacin en subestaciones existentes se deber verificar el diseo de las barras por capacidad de corriente y por cortocircuito.

El clculo por capacidad de corriente se deber realizar en el escenario de mxima transferencia que origine la mayor distribucin de corrientes en los conductores de barra, de modo tal que no se supere el 90% de la capacidad nominal.

OBRAS CIVILES

Entorno Fsico

El terreno deber seleccionarse para alojar las instalaciones del proyecto y las ampliaciones futuras segn el crecimiento del sistema de transmisin, de la cual forma parte la subestacin.


Para la previsin de espacios futuros en la subestacin de un Sistema de Transmisin Troncal se tomar en cuenta los proyectos consignados en el Plan de Transmisin y los lmites inferior y superior del nmero de celdas a considerar en el diseo de las subestaciones conectadas a los STTN y STTR indicados en la Tabla 5.

Tabla 5 - Nmero de Celdas a Considerar en el Diseo de Subestaciones

N de Celdas 138 kV 220 kV 500 kV

Lmite inferior 4 6 4

Lmite superior 8 16 10


El lmite inferior determinar el rea mnima para la construccin de una subestacin en su fase inicial, y el lmite superior establecer un rea mxima razonable de ampliacin para la construccin en su fase final y que depender de las condiciones de espacio disponible en el terreno seleccionado.

La disposicin de las celdas en el patio deber permitir una apropiada salida de las lneas que convergen en la subestacin en condiciones iniciales y futuras.Para subestaciones del STL, se debern prever los espacios considerados en el Plan de Expansin de la empresa Titular.


Cimentaciones y Estructuras de Soporte

Las cimentaciones y estructuras soporte para el equipamiento de alta tensin debern estar diseadas para operar al menos bajo las siguientes condiciones ssmicas:

Aceleracin horizontal : 0,5 g Aceleracin vertical : 0,3 g Frecuencia de oscilacin : 10 Hz

En ese sentido, las medidas que se adoptarn para el diseo debern considerar principalmente el refuerzo de las estructuras soporte, la especificacin de aisladores con alta resistencia mecnica y la incorporacin de amortiguadores ssmicos en la base de las estructuras soporte, que amortigen las frecuencias de oscilacin natural en el equipo originados por los movimientos producidos por el sismo.


CONTROL, PROTECCIN Y COMUNICACIONES

Control

Los requisitos mnimos de equipamiento del Sistema de Control a considerar en el diseo de subestaciones se consignan en el Captulo 3 del Anexo 1.

Proteccin y Comunicaciones

Los requisitos mnimos de equipamiento del Sistema de Proteccin y Comunicaciones a considerar en el diseo de subestaciones se consignan en el Captulo 2 del Anexo 1.



SERVICIOS AUXILIARES

El dimensionamiento de los Servicios Auxiliares (SS.AA.) deber considerar los siguientes criterios:

Los transformadores de SS.AA. se conectarn a los arrollamientos terciarios de los transformadores de potencia. En el caso que exista un nico transformador se utilizar como fuente alternativa alimentacin externa.

El sistema de servicios auxiliares de corriente alterna se disear con neutro rgidamente puesto a tierra, para operar nominalmente a 380/220V - 60Hz. Los lmites de servicio sern de Un +10%, -15%.

El sistema de servicios auxiliares de corriente contnua de control de patio se disear con ambos polos aislados de tierra, para operar en tensiones nominales de 220 o 110 V para mando y proteccin y 48 V para comunicaciones. Los lmites de servicio sern de Un 10%. La capacidad de descarga de las bateras se ajustar a las necesidades de cada proyecto, respetando una autonoma mnima de 5 horas, hasta la tensin final por elemento correspondiente al tipo de bateras adoptado.

Para STTN que cuenta con Sistema de Control Distribuido los SS.AA. estarn comprendidos por:

Caseta de Servicios Auxiliares (Edificio de Control):

- Alimentacin en alterna de los transformadores de SS.AA. y grupo electrgeno.- Tablero general, tableros de distribucin de circuitos (en alterna y contnua), tablero de transferencia automtica.

- Cargadores-rectificadores independientes y redundantes: para mando y proteccin (220 o 110 V contnua), control y comunicaciones (48 V contnua). - Alimentacin en contnua proveniente de los bancos de bateras independientes para mando y proteccin (220 o 110 V), control y comunicaciones (48 V).


- Tableros en contnua para las comunicaciones y control de la subestacin.

Casetas de Campo:

- Alimentacin en alterna de los circuitos del tablero de distribucin en CA de la Caseta de Servicios Auxiliares.- Tablero de distribucin de circuitos en alterna y contnua.- Cargadores-rectificadores redundantes para mando y proteccin (220 o 110 V contnua).- Alimentacin en continua proveniente de los bancos de bateras para mando y proteccin (220 o 110 V).- Tableros en contnua para la proteccin y mando.


Para STTR y STL que cuenta con sistema de control Centralizado en el Edificio de Control los SS.AA. estarn comprendidos por:- Alimentacin en alterna de los transformadores de SS.AA. y grupo electrgeno.- Tablero general, tableros de distribucin de circuitos (en alterna y contnua), tablero de transferencia automtica.- Tablero de distribucin de circuitos en alterna.- Cargadores-rectificadores independientes y redundantes: para mando y proteccin (220 o 110 V contnua), control y comunicaciones (48 V contnua). - Alimentacin en continua proveniente de los bancos de bateras independientes para mando y proteccin (220 o 110 V), control y comunicaciones (48 V).- Tableros de distribucin de circuitos en contnua.



SISTEMAS DE SEGURIDADMalla de Puesta a TierraLas subestaciones debern contar con malla de tierra profunda que asegure al personal contra tensiones de toque y paso, permitiendo la descarga segura a tierra de las sobretensiones de origen atmosfrico o las corrientes producidas por cortocircuitos a tierra. Por tanto, se deben considerar los criterios de seguridad: tensiones de toque y paso y potenciales transferidos, sealados por el CNE Suministro y el CNE Utilizacin vigentes.Los valores de corriente mxima para el clculo de la malla de puesta a tierra se consignan en la Tabla 4.


Tabla 4 - Niveles Mnimos de Corriente de Cortocircuito de Diseo Tensin Nominal

(kV) Troncal

Nacional Troncal

Regional Local

500 40 kA (*) -- --

220 40 kA (**) 31,5 kA (***)

138 -- 31,5 kA (***)

60 -- -- (***)

(*) Para el diseo de la malla de puesta a tierra en subestaciones de 500 kV se considerar una

corriente de cortocircuito de 40 kA o el valor estimado en los estudios elctricos en un horizonte

no menor a 25 aos.

(**) Podrn considerarse niveles superiores solo en caso las condiciones particulares, como parte de

la expansin del sistema, as lo requieran.

(***) Las capacidades que correspondan al STL sern adaptadas al tamao de la instalacin excepto

en el Punto de Conexin, en la que deber cumplir con los criterios de diseo establecidos en

este punto.


.Malla de Puesta a Tierra

Se considerarn los siguientes criterios:

La seccin mnima de los conductores de tierra deber ser determinada con la metodologa de la Seccin 9 de la IEEE Std. 80 (Ref. [3]).

Con la finalidad de cumplir con los criterios de seguridad (tensiones de toque y paso y potenciales transferidos), en el clculo de la malla de puesta a tierra se considerar el drenaje de corriente de falla por los cables de guarda de las lneas que acometan a la subestacin. Este clculo ser incluido en el Estudio de Pre Operatividad.

El tiempo mnimo de despeje de fallas a considerar ser de 0,5 s.

Proteccin contra Descargas Atmosfricas

Todas las subestaciones del STTN y STTR debern contar con blindaje contra descargas atmosfricas para la proteccin de sus equipos de patio. Las zonas perifricas del patio que estn fuera de sta zona de proteccin sern protegidas mediante pararrayos.En subestaciones del STL debern contar con blindaje contra descargas atmosfricas solo en zonas de alta concentracin de descargas (zona Sierra y Selva).


CRITERIOS DE DISEO DE LNEAS DE TRANSMISIN


CRITERIOS DE DISEO Y SELECCIN

Capacidad de Corriente de las Fases

El clculo de la capacidad de corriente de los conductores de fase se realizar utilizando la norma IEEE 738 Standard for Calculating theCurrent-Temperature of Bare Overhead Conductors (Ref. [4]).

Para cumplir con las capacidades de transmisin de las lneas del STTN y STTR (indicadas en la Tabla 1), as como de las lneas del STL, la temperatura en los conductores de fase no debern superar el lmite trmico de 75 C (*) para las capacidades de transmisin indicadas y en las siguientes condiciones ambientales:


La temperatura mxima media de la regin de implantacin de la lnea. Corresponde al promedio de las mximas anuales durante un perodo mnimo de 10 aos.

Radiacin solar mxima Viento mnimo de 0,61 m/s perpendicular al conductor

Toda lnea del STTN o STTR deber disearse para una temperatura del conductor de fase de 75C (ACAR, AAAC, ACSR), respetndose a esta temperatura las distancias de seguridad desde el momento del tendido de los conductores.

Con el fin de asegurar el cumplimiento de las distancias de seguridad, durante el diseo de la distribucin de estructuras, se recomienda considerar un margen de reserva mnimo de 0,30 m.

Los accesorios y dems componentes correspondientes a la ferretera del conductor de fase debern estar dimensionados trmicamente compatibles con el diseo del conductor.

(*) En caso se propongan conductores especiales resistentes a altas temperaturas, el lmite trmico podr ser aumentado en coordinacin con el COES.


Capacidad de Corriente de los Cables de Guarda

Los cables de guarda debern resistir la circulacin de la corriente de corto circuito monofsico franco a tierra ( la parte proporcional que le corresponda segn distribucin de la corriente de falla entre los cables de guarda) en cualquier estructura de la lnea, con una duracin no menor de 0,5 s. Se deber considerar lo sealado por la norma IEC 60865 (Ref. [5]).

Transposiciones

Las lneas de transmisin con longitudes comprendidas entre 70 y 250 km debern ser transpuestas mediante un ciclo completo de transposicin (compuestos por 3 transposiciones simples a las longitudes de 1/6, 3/6 y 5/6 del extremo de la lnea). Para longitudes mayores a 250 km las lneas debern ser transpuestas con dos ciclos completos de transposicin (compuestos por transposiciones simples a las longitudes de 1/12; 3/12; 5/12; 7/12; 9/12 y 11/12 del extremo de lnea).

En el caso de lneas de doble circuito, los ciclos de transposicin debern realizarse en sentidos opuestos. Estas exigencias no aplican a instalaciones del STL en niveles de 60 kVde tensin nominal.


Prdidas Joule

Las prdidas Joule sern calculadas para la capacidad de transmisin de la lnea, considerando un factor de potencia unitario y la resistencia elctrica de los cables calculada a 75C.

Coordinacin de AislamientoEn la coordinacin de aislamiento se deber considerar lo sealado por la norma IEC 60071 (Ref. [1]) y en EPRI AC Transmission Line Reference Book - 200 kV and Above, Third Edition, Electric Power Research Institute (EPRI) (Ref. [6]).

Aislamiento para Tensin Mxima de ServicioPara dimensionar el aislamiento de la lnea de transmisin, las distancias mnimas a las estructuras, deben considerar la mxima oscilacin de la cadena de aisladores por efecto del viento, siendo el valor de la presin de viento la recomendada en el CNE Suministro vigente.


Coordinacin de AislamientoAislamiento para Sobretensiones de Maniobra

El nivel de sobretensin adoptada para el dimensionamiento de las distancias elctricas de las estructuras, deber ser igual o mayor que el nivel de sobretensiones de maniobra indicado por los estudios de transitorios electromagnticos.

Para el diseo de lneas del STTN y STTR, se admitir una falla de aislamiento por cada 1000 maniobras de energizacin de lnea, y una por cada 100 maniobras en el caso de re-energizacin.

Desempeo Frente a Descargas Atmosfricas

El nmero total de fallas (contorneos en el aislador) ocasionadas por sobretensin de origen atmosfrico en lneas del STTN y STTR deber ser menor igual a los indicados en la Tabla:

Tabla 6 Tasas Mximas de Fallas (Contorneos en el Aislador) de Origen Atmosfrico en STTN y STTR

y

Tensin Nominal (kV)

Fallas de Origen Atmosfrico

de un circuito/100 km/ao

Por falla de blindaje Total (Ver Nota)

138 0,02 3

220 0,01 2

500 0,01 1

Nota:

La tasa total de fallas est determinada por fallas de blindaje (provocado por descargas atmosfricas sobre conductores) y fallas debidas a contorneos inversos (provocado por descargas atmosfricas sobre estructuras o cables de guarda).

Cabe aclarar que la tasa de falla est determinada por los contorneos en el aislador, independientemente si stos originan la desconexin de la lnea, e indistintamente si el recierre monofsico sea exitoso o no.


Reduccin de Fallas Simultneas ante Descargas Atmosfricas en Lneas de Doble Circuito

Cuando una lnea del STTN STTR diseada para doble circuito deba recorrer zonas andinas de altitud mayor a 4000 msnm, zonas de selva (alta baja) o zonas con nivel isocerunicomayor a 50, deber emplear estructuras independientes por circuito (dos estructuras de simple terna)

Emisin Electromagntica

La metodologa para el clculo de las emisiones electromagnticas est tratada en EPRI AC Transmission Line Reference Book - 200 kV and Above, Third Edition, Electric Power ResearchInstitute (EPRI)


Efecto Corona

En lneas del STTN y STTR deber verificarse que el valor mximo de gradiente superficial en los conductores, no supere los valores de gradientes crticos siguientes:

16 kVrms/cm, en costa con altitudes hasta 1 000 msnm. 18,5 kVrms/cm, en selva con altitudes hasta 1 000 msnm. 18,5 kVrms/cm, en altitudes mayor a 1 000 msnm.

Este valor est referido al nivel del mar por lo que deber corregirse por altitud.

En lneas del STL, se podr emplear valores de gradiente menores, que sern evaluadas en el estudio de Pre Operatividad.

Radio Interferencia

Se deber cumplir con lo establecido en las siguientes normas internacionales:

IEC CISPR 18-1 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment Part 1: Description of Phenomena. (Ref. [7]). IEC CISPR 18-2 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment. Part 2: Methods of Measurement and Procedure for Determining Limits. (Ref. [8]). IEC CISPR 18-3 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment - Part 3: Code of Practice for Minimizing the Generation of Radio Noise. (Ref. [9]).

Ruido Audible

El ruido audible en el lmite de la faja de servidumbre deber cumplir con lo indicado en el CNE Utilizacin vigente, para lneas del STTN y STTR aplicar el lmite correspondiente a zona residencial, mientras que para lneas del STL aplicar el lmite segn la zona que atraviesa.


Campo Elctrico

El campo elctrico medido a un metro del nivel de suelo y al lmite de la faja de servidumbre, deber cumplir con lo indicado en CNE Suministro vigente. Para lneas del STTN y STTR aplicar el lmite correspondiente a exposicin poblacional, mientras que para lneas del STL aplicar el lmite segn la zona que atraviesa.

Campo Magntico

El campo magntico medido a un metro del nivel del suelo y al lmite de la faja de servidumbre, deber cumplir con lo indicado en el CNE Suministro vigente. Para lneas del STTN y STTR aplicar el lmite correspondiente a exposicin poblacional, mientras que para lneas del STL aplicar el lmite segn la zona que atraviesa.

Requerimientos Mecnicos

El proyecto mecnico de una lnea debe cumplir con lo sealado en el CNE Suministro vigente, en lo referido a las cargas mecnicas sobre las estructuras, cables, aisladores y fundaciones. Asimismo, con la finalidad de complementar los criterios indicados se recomienda la norma IEC 60826 (Ref. [10]) y lo siguiente:

a) Cuando se trate de estructuras metlicas reticuladas, establecer al menos una hiptesis de viento diagonal a 45 50 respecto del eje transversal, segn las caractersticas geomtricas del cuerpo de la torre.

b) Para las torres de suspensin, plantear una hiptesis de contencin de fallas ante cada de torre adyacente que complemente a la hiptesis de rotura de fases.

Dispositivos Amortiguadores de Vibraciones Elicas

Los conductores de fase y cables de guarda de la lnea de transmisin, debern contar con dispositivos que amortigen las vibraciones elicas.

Cimentaciones

El diseo de las cimentaciones de las estructuras debe considerar que los cimientos son el ltimo componente en la cadena de fallas. Asimismo, el diseo debe contemplar los parmetros geomecnicosde los suelos a lo largo del trazo.

Requerimientos Electromecnicos

Descargas Atmosfricas

Los cables de guarda de cualquier tipo y formacin, en los STTN y STTR, debern tener un desempeo frente a descargas atmosfricas igual superior al cable de acero galvanizado de extra alta resistencia (Extra High Strength) de dimetro 9,53 mm. Los cables de guarda que correspondan al STL podrn emplear dimetros menores, que sern evaluadas en el estudio de Pre Operatividad.

Todos los elementos sujetos a descargas atmosfricas directas, incluidos conjuntos flexibles de estructuras atirantadas (tipo Cross-rope Chainette), cables OPGW, etc, debern garantizar la conservacin de sus capacidades mecnicas requeridas para su operacin.

Corrosin

La clase de galvanizado recubrimiento de proteccin, ser compatible con la agresividad del medio ambiente en la zona de implantacin de la instalacin.


CRITERIOS DE DISEO PARA LNEAS DE TRANSMISIN EXPUESTAS A LA

ACUMULACIN DE HIELO

En zonas donde la lnea de transmisin est expuesta a la acumulacin de hielo, se deber evaluar el empleo de separadores entre fases, ampliar las distancias entre fases u otra solucin.

Relacin de Normas Tcnicas

[1] IEC 60071: Insulation co-ordination, IEC International Standard.[2] IEC/TS 60815: Selection and Dimensioning of High-Voltage Insulators Intended for Use in Polluted Conditions, IEC Technical Specification.[3] IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding, IEEE Std 80.[4] IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors, IEEE Std 738.[5] IEC 60865: Short-circuit Currents Calculation of Effects, IEC International Standard.

Relacin de Normas Tcnicas

[6] EPRI AC Transmission Line Reference Book - 200 kV and Above, Electric Power Research Institute (EPRI).[7] IEC CISPR 18-1 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment - Part 1: Description of Phenomena., IEC CISPR Technical Report.[8] IEC CISPR 18-2 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment - Part 2: Methods of Measurement and Procedure for Determining Limits., IEC CISPR Technical Report.[9] IEC CISPR 18-3 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment - Part 3: Code of Practice for Minimizing the Generation of Radio Noise., IEC CISPR Technical Report.[10] IEC 60826: Design Criteria of Overhead Transmission Lines, IEC International Standard.

Gracias

Documents

criterios LLTTv02Bautista