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DISEÑO Y ESTUDIO COMPARATIVO DE INSTALACIÓN DE SUBESTACIONES BLINDADA Y CONVENCIONAL (132/20kV)

Autor: Jorge Fuentes, Pablo.

Director: Juan José Balza Arrabal.

Entidad colaboradora: ICAI-Universidad Pontificia de Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO

El presente proyecto tiene dos objetivos fundamentales. El primero, a grandes rasgos,

concierne al mero diseño de una subestación transformadora de alta tensión, mediante

las dos tecnologías comúnmente utilizadas por todas las compañías eléctricas (GIS y

AIS). Por otra parte, el segundo objetivo global que pretende alcanzar el documento,

es el de estudiar la idoneidad de implantación de un modelo u otro, en una

determinada situación donde la rentabilidad de los tipos de subestación sea pareja, es

decir, una zona en la que sus propias características no determinen de un modo trivial

la tecnología a implantar, existiendo una duda razonable a la hora de la toma de la

decisión.

En definitiva se plantea una situación a priori indeterminada y se pretende aportar

ideas o estrategias para llegar a una determinación. Se estudia la implantación de una

subestación de una forma global.

Se propone el siguiente escenario: “Debido a la futura construcción de un gran núcleo

urbano destinado al turismo, en la provincia de Pontevedra, se requiere de una

subestación transformadora para el abastecimiento de una demanda de 60 MVA. Se

tratará de determinar que subestación implantar, teniendo un precio de suelo

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aproximado de 500 €/m2, considerando un horizonte de explotación de la instalación

de 25 años”.

Partiendo de estas premisas, y disponiendo de unos límites de tensión de 132/20kV,

se procede al diseño de ambas instalaciones (blindada y convencional).

Para ello se plantea que aguas abajo del transformador de potencia, las dos

instalaciones sean iguales, es decir, el transformador y la zona de media tensión, serán

las mismas en ambas subestaciones.

Primero se determina el esquema eléctrico a utilizar. Se adopta la opción de doble

barra con interruptor de acoplamiento, cuya justificación se expone merced a diversos

factores. No en vano, esta configuración resulta ser la más utilizada para situaciones

de este tipo.

Posteriormente se procede a la realización de los cálculos eléctricos requeridos para la

selección de la aparamenta de ambas instalaciones, así como del número de

transformadores de potencia a instalar.

De igual modo se dimensionan las redes de tierra en ambas instalaciones.

Se procede a la selección de la aparamenta de ambas subestaciones a través de

catálogos de fabricantes.

Una vez definidas las dos subestaciones con su aparamenta se obtiene un primer

precio, formado por el valor de la obra electromecánica, una estimación de la obra

civil y una estimación de los costes de mantenimiento.

Así se dispone de dos valores asociados a cada instalación con los cuales se podrá

plantear un estudio económico en función del precio del terreno.

El siguiente paso es el de recopilar precios característicos de suelos de la provincia en

cuestión, para observar la variabilidad del coste final de la instalación según la zona.

De este modo quedan determinados con claridad los emplazamientos donde las

rentabilidades de amabas instalaciones divergen nítidamente. Asimismo con la misma

claridad, queda determinada una zona con características concretas donde los precios

finales de las subestaciones se cruzan. Esta es la situación de estudio concreta que

interesa abordar. Será definida como zona “Rural A” y los precios del suelo oscilan

entre los 1000 y los 200 €/m2. Concretamente para valores cercanos a 500€/m2 las

precios finales son similares.

Para estudiar esta situación, en el proyecto se plantea adoptar una solución basada en

el modelado de determinadas variables, que si bien no tienen influencia directa sobre

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el coste de las instalaciones, sí pueden influir a la hora de decidir. Se trata de crear

una sencilla ecuación, de la que se obtiene un valor para cada subestación, el cual

estará dotado de cierta sensibilidad a estas variables. Es decir, de algún modo se trata

de equiparar el coste el € con las consecuencias de la implantación de la subestación.

Para ello por una parte se asocia a una cierta cantidad de dinero el valor unidad. Por

otra parte se determinan las variables que se estime dispongan de relevancia y se les

asocia un valor ponderado en función de la importancia que se le de a la variable.

Para cada variable se realiza un estudio, de tal modo que se determine el valor que

adopta para la situación a estudio en cada subestación. Por último se suman todas las

variables correspondientes a cada tipo de instalación, hallando así un valor numérico.

Se ha modelado de tal modo que los mayores valores sean los más desfavorables, con

lo que realizando el estudio para las circunstancias de ambas subestaciones

obtenemos un valor para la subestación convencional y un valor para la subestación

blindada. Aquel que resulte mayor para el escenario de comparación será el más

desfavorable, por tanto no se recomienda su implantación.

En el caso del presente proyecto, se ha realizado para el escenario propuesto con

anterioridad, donde el precio de terreno ascendía a 500€/m2, y se han tomado como

variables ponderadas, a parte del precio final de cada instalación, el impacto

ambiental, condiciones geográficas, condiciones climatológicas y grado de

aceptación de la población próxima a la subestación.

Una vez realizados las ponderaciones y cálculos se determina que la instalación más

conveniente a implantar es la GIS.

De dicha subestación, se desarrollarán sus planos, pliegos de condiciones y obra civil.

DESIGN And COMPARATIVE STUDY OF ARMORED And

CONVENTIONAL INSTALLATION OF SUBSTATIONS

(132/20kV)

The present project has two main targets. First, in broad strokes, it

concerns the mere design of a transforming substation of high tension, in

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order to means of the two technologies commonly used by all the electrical

companies (GIS and AIS). On the other hand, the second global objective

that it tries to reach the document, is the one to study the suitability of

implantation of a model or another one, in a certain situation where the

yield of the types of substation is even, that is to say, a zone in which their

own characteristics, do not determine of a trivial way the technology to

implant, existing a reasonable doubt at the time of the taking of the

decision.

An indetermine situation really considers a priori and it is tried to

contribute to ideas or strategies to arrive at a determination.The

implantation of a substation of a global form studies.

The following scene sets out: "Due to the future construction of a great

urban nucleus destined to the tourism, in the province of Pontevedra, it is

required of a transforming substation for the supplying of a demand of 60

MVA. will be to determine that substation to implant, having a price of

approximated ground of 500 €/m2, considering a horizon of operation of

the installation of 25 years”

Starting off of these premises, and having limits of tension of 132/20kV, it

is come to the design of both facilities (armored and conventional).

For it one considers that waters under the power transformer, the two

facilities are equal, that is to say, the transformer and the zone of average

tension, will be the same ones in both substations.

First the electrical scheme is determined to use. The option of double bar

with connection switch is adopted, whose justification is exposed thanks to

diverse factors. Not in vain, this configuration turns out to be used for

situations of this type.

Later it is come to the accomplishment of the required electrical

calculations for the selection from aparament of both facilities, as well as

from the number of transforming of power to install.

Equally the earth networks are determine the proportions in both facilities.

It is come to the selection from aparament of both substations through

catalogues of manufacturers.

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Once defined the two substations with its aparament obtains a first price,

formed by the value of the electromechanical work, an estimation of the

civil work and an estimation of the maintenance costs.

Thus it is had two associated values to each installation with which an

economic study based on the price of the land will be able to be raised.

The following step is the one to compile prices characteristic of grounds of

the province at issue, to observe the variability of the final cost of the

installation according to the zone.

This way they are left with clarity the locations certain where the yields of

you loved facilities diverge clearly. Also with the same clarity, it is left a

zone with concrete characteristics certain where the final prices of the

substations are crossed. This is the concrete situation of study that

interests to approach. It will be defined as Rural zone "To" and the prices

of the ground oscillate between the 1000 and the 200 €/m2. Concretely for

values near 500€/m2 the final prices are similar.

In order to study this situation, in the project one considers to adopt a

solution based on the modeled one of determined variable, that although

they do not have direct influence on the cost of the facilities, yes can

influence at the time of deciding. One is to create a simple equation, from

which a value for each substation is obtained, which will be equipped with

certain sensitivity these variables. That is to say, some way is to compare

the cost € with the consequences of the implantation of the substation.

For it on the one hand the value is associated to a certain amount of money

unit. On the other hand the variables are determined that are considered

have relevance and a value weighed based on the importance is associated

to them.

For each variable a study is made, in such a way that the value is

determined that it adopts for the situation to study in each substation.

Finally they add all the variables corresponding to each type of installation,

finding therefore a numerical value. Which has been modeled in such a

way that the greater values are most unfavorable, with making the study

for the circumstances of both substations we obtain a value for the

conventional substation and a value for the armored substation. That it is

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greater for the comparison scene will be most unfavorable, therefore its

implantation is not recommended.

In the case of the present project, it has been made for the proposed scene

previously, where the price of land ascended to 500€/m2, and they have

been taken like weighed variables, to part of the final price of each

installation, the environmental impact, geographic conditions, climatologic

conditions and degree of acceptance of the population next to the

substation.

Once made the calculations, determines that the most advisable installation

to implant is the GIS.

Of this substation, their planes, sheets of conditions will be developed and

builds civilian.