Como se Despacha la Electricidad Líneas de transmisión Son los elementos encargados de transmitir la energía eléctrica, desde los centros de generación hasta los centros de consumo, a través de distintas etapas de transformación de voltaje, las cuales también se interconectan con el sistema eléctrico de potencia. Los voltajes de transmisión utilizados en Peru son 138 kV 220 kV, 500 kV. Una de las formas de clasificar las líneas de transmisión es de acuerdo a su longitud, siendo: Línea corta: menos de 80 km. Línea media entre 80 y 240 km. Línea larga: 240 km o más. Sistema de Transmisión en Perú Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Líneas de transmisión Vano Regulador (Ruling span RS) Vano viento (Vano horizontal o medio) Vano Peso (Vano Vertical o gravante) Cargas en Estructuras Cargas en Estructuras Diseño de Líneas de Transmisión ‐ Tareas Involucradas Diseño de Líneas de Transmisión ‐ Tareas Involucradas Tareas Previas: ✓ Selección de la Ruta ✓Estudio de Impacto Ambiental y sociocultural ✓ Referencias: Normas, artículos técnicos Cigre, IEEE, Gobierno y Compañías, Regulaciones. ✓ Servidumbre ✓Perisología: Ministerio del Ambiente, Entes Gubernamentales (Gobernación, Alcaldías, consejos comunales, comunidades indígenas) Calculo Eléctrico: ✓Ampacidad del Conductor ✓Efecto Corona ✓ Campos Eléctricos y Magnéticos (EMF) Calculo Mecánico: ✓Conductores ✓ Estructuras ✓Localización de Estructuras Selección de la Ruta Mapas de cartografía Nacional Estudio de rutas Mapas con rutas propuestas Mapas bases Mapas con información complementaria Actividades previas Planos con perfil topográfico Levantamiento topográfico Planos de cartografía nacional con ruta de la línea y enlace con puntos de cartografía Nacional. Planimetría General de la Línea Selección de la Ruta Parámetros Técnicos: Tipo de suelo, Cruces especiales, paralelismo con líneas eléctricas, paralelismo con gasoductos y oleoductos, ángulos de deflexión, mantenimiento, características topográficas, grado de dificultad de construcción. Evaluación de Opciones Para matriz de selección Parámetros Ambientales: Afectación al paisaje, uso de la tierra, vegetación, relieve, hidrografía (Cruces con cuerpos de agua), suelos (potencial de erosión) Parámetros de Propiedades y Catastro: Autorizaciones/ Permisos, régimen de propiedad/tenencia (privado o publico), Nivel de conflictividad, Impacto sobre la unidad de producción, área a utilizar (contratada o no contratada) Parámetros de seguridad: Delimitación de la zona de seguridad, sinergia con otras instalaciones, Interferencias. Parámetros Económicos: Se evalúan los costos por Km de línea. Análisis de Opciones ANÁLISIS INTEGRAL DE OPCIONES LINEA DE TRANSMISIÓN A 115 kV (1T) EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE LAS OPCIONES DE RUTA INDICES PONDERADOS % DE PESO TECNICOS PROPIEDAD Y CATASTRO SEGURIDAD INDUSTRIAL AMBIENTE ECONOMICO TOTAL 10% 20% 20% 40% 10% 100% OPCION Nº 1 Ponderado Total 142,35% 124,40% 318,34% 223,34% 103,46% 0,14 0,25 0,64 0,89 0,10 2,02 OPCION Nº 2 Ponderado Total 100,00% 104,12% 100,00% 140,70% 110,46% 0,10 0,21 0,20 0,56 0,11 1,18 OPCION Nº 3 Ponderado Total 125,38% 100,00% 99,79% 100,00% 100,00% 0,13 0,20 0,20 0,40 0,10 1,02 Análisis de Opciones (Continuación) OPCION Nº 1 Nº 2 Nº 3 INDICE TECNICOS Parámetro de Indice Ponderado Ingeniería 26,75 142,35% 18,79 100,00% 23,56 125,38% INDICE DE PROPIEDAD Y CATASTRO Parámetro Prop. OPCION Indice Ponderado y Catastro Nº 1 336,80 124,40% Nº 2 281,90 104,12% Nº 3 270,75 100,00% INDICE SEGURIDAD INDUSTRIAL Parámetro OPCION Indice Ponderado Ambiental Nº 1 170,35 318,34% Nº 2 53,51 100,00% Nº 3 53,40 99,79% OPCION Nº 1 Nº 2 Nº 3 OPCION Nº 1 Nº 2 Nº 3 INDICE AMBIENTAL Parámetro Indice Ponderado Ambiental 20.826,07 223,34% 13.119,45 140,70% 9.324,65 100,00% INDICE ECONOMICO Parámetro Indice Ponderado Económico 22.677.200,00 103,46% 24.211.920,00 110,46% 21.919.170,00 100,00% Estudio de Impacto Ambiental y sociocultural El establecimiento de las Normas Ambientales en el Perú, se inicia formalmente con la Constitución Política de 1979, que en su artículo 123º establece lo siguiente: “Todos tienen derecho de habitar en ambiente saludable, ecológicamente equilibrado y adecuado para el desarrollo de la vida y la preservación del paisaje y la naturaleza. Todos tienen el deber de conservar dicho ambiente. Es obligación del Estado prevenir y controlar la contaminación ambiental”. De acuerdo con los principios dictados por la Constitución del país, la República del Perú, dicta el Decreto Legislativo No. 757 o Ley Marco para el Crecimiento de la Inversión Privada. Posteriormente, el 13 de Mayo de 1997, se modifican los artículos 51 y 52 de dicho Decreto y se crea la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental para Obras y Actividades. Estudio de Impacto Ambiental y sociocultural Normas Ambientales a Nivel Nacional Ley General del Medio Ambiente (Ley N° 28611) Ley del Consejo Nacional del Ambiente Ley Marco para el Crecimiento de la Inversión Privada D.L. Nº 757 Ley de Evaluación de Impacto Ambiental para Obras y Actividades Código Penal D.L. Nº 635 Norma sobre Imposición de Servidumbre DGE 025-P-I/1998 Donde se establece la imposición de servidumbre para terceros por ser proyectos de uso colectivo y de interés nacional. Estudio de Impacto Ambiental y sociocultural Normas Ambientales en el Sector Electricidad Ley de Concesiones Eléctricas D.L. Nº 25844 Reglamento de Concesiones Eléctricas Reglamento para la Protección Ambiental en las Actividades Eléctricas D.L. Nº 029-94-EM Guía de estudios de impacto ambiental para las actividades eléctricas Reglamento de Fiscalización de las Actividades Energéticas por Terceros D.S. 029-97-EM Proceso de Ejecución de un Estudio de Impacto Ambiental y sociocultural Fuente: http://www.renova-ambiental.com/2011/10/estudios-de-impacto-ambiental-y.html Normativa Reglamento para la Protección Ambiental en las Actividades Eléctricas D.L. Nº 029-94-EM El Reglamento para la Protección Ambiental en las Actividades Eléctricas, adoptado por Decreto Supremo 029-94-EM, ha sido elaborado por la Dirección General de Asuntos Ambientales en coordinación con la Dirección General de Electricidad del Ministerio de Energía y Minas del Perú, a fin de dictar los lineamientos generales y específicos de política para la protección del medio ambiente en las actividades eléctricas. Norma sobre Imposición de Servidumbre DGE 025-P-I/1998 Donde se establece la imposición de servidumbre para terceros por ser proyectos de uso colectivo y de interés nacional. Ley de Concesiones Eléctricas D.L. Nº 25844 La Ley de Concesiones Eléctricas fue aprobada en Noviembre de 1992 por Decreto Ley N° 25844 a fin de establecer las normas que regulan las actividades eléctricas relacionadas con la generación, transmisión, distribución y comercialización de energía. Normativa IEEE 738. IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. IEEE 539. IEEE Standard Definitions of Terms Relating to Corona and Field Effects of Overhead Power Lines. IEEE 1048. IEEE Guide for Protective Grounding of Power Lines. IEEE 1243. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Transmission Lines. IEEE 1313. Standard for Insulation Coordination—Definitions, Principles, and Rules IEEE 977. Guide to Installation of Foundations for Transmission Line Structures. Servidumbre Las fajas de servidumbre para líneas aéreas se establecen con el propósito de brindar las facilidades para la instalación, operación y mantenimiento de las instalaciones eléctricas de las empresas concesionarias, así como también para salvaguardar la seguridad pública, es decir, la integridad física de las personas y bienes, frente a situaciones de riesgo eléctrico-mecánico. La servidumbre en el Perú es otorgada por el Ministerio de Energía y Minas mediante una Resolución Ministerial, la cual concede el derecho a la empresa concesionaria de ocupar bienes públicos o privados y sus aires para la instalación de líneas de transmisión eléctrica. Los terceros afectados deberán ser indemnizados por acuerdo de las partes, y en el caso que no exista un acuerdo, será el Ministerio el que fije el monto de la indemnización. Los anchos mínimos de faja de servidumbre se encuentran estipulados en el Código Nacional de Electricidad – Suministro sección 219-B pág. 97 y se encuentran en función a la tensión nominal de la línea de transmisión, tal como se muestra en el siguiente cuadro: Servidumbre Anchos mínimos de faja de servidumbres Tabla 219 Código Nacional de Electricidad – Suministro NORMA SOBRE IMPOSICIÓN DE SERVIDUMBRES” Pág. 8 El Gráfico N° 21 nos muestra el caso de la faja de servidumbre para una línea de transmisión de 220 kV. En el gráfico se puede apreciar que lo primero que se debe tener en cuenta es el área debajo de las instalaciones de la torre de transmisión, dicha área debe incluir además el máximo desplazamiento de las fases que se puede producir por efecto de la acción del viento, finalmente a dicha distancia se le debe agregar una distancia de seguridad a cada lado, la suma de todas las distancias mencionadas dan como resultado la longitud del ancho de la faja de servidumbre. Servidumbre Servidumbre Servidumbre Servidumbre Permisologia Para la realización del proyecto, se deben obtener los siguientes permisos: ✓Autorización para la Ocupación del Territorio (AOT). ✓Autorización para la Afectación de Recursos Naturales (AARN). ✓Atender condiciones indicadas en estudio de impacto ambiental y sociocultural. ✓Permisería con Propietarios de Terrenos. ✓Permiseria ante Catastro Municipal Permisologia Permisologia Permisologia Metodología General de Diseño Ampacidad (Norma IEEE 738, CIGRE TB299, IEEE 1283) Calculo Eléctrico Efecto Corona (IEEE 539) Apantallamiento (IEEE 1243) Coordinación de Aislamiento (IEEE 1313) Etapa de Diseño Calculo Mecánico Conductores (Asce 74, Nesc C2) Estructuras (Asce 74, Nesc C2) Localización (Asce 74, Nesc C2) Metodología de Diseño Eléctrico Requerimientos claves de esta etapa: 1) Transportar una potencia en MVA conservando el voltaje. 2) El factor de potencia. 3) La eficiencia, y la regulación de voltaje, en los valores que se especifiquen. Generalmente se establece un valor mínimo de eficiencia y un valor máximo de regulación de voltaje que se deben cumplir. Verificar que la corriente que toma el conductor sea siempre menor que el valor de ampacidad en estado estable calculado de acuerdo con la norma IEEE Std. 738. Metodología de Diseño Eléctrico - Ampacidad Metodología de Diseño Eléctrico - Ampacidad Metodología de Diseño Eléctrico - Ampacidad Cálculos Eléctricos –Código Nacional de Suministro Perú Régimen eléctrico de funcionamiento La sección del conductor deberá elegirse de manera tal que el calentamiento por efecto Joule no produzca una disminución inadmisible de su rigidez mecánica y térmica de cortocircuito. Densidad de corriente admisible en los conductores. Las densidades de corriente máximas en régimen permanente no sobrepasarán los valores señalados en las Tablas 2-X y 2-XII. Para una temperatura ambiente diferente a 30°C, se deberán aplicar los factores de corrección dados en las Tablas 2-XI y 2-XIII. Metodología de Diseño Eléctrico - Ampacidad Metodología de Diseño Eléctrico – Selección del Conductor ✓Cantidad de Potencia a ser Transmitida. ✓Evaluación Económica de Perdidas, eficiencia y Regulación. ✓Crecimiento esperado de la Carga. ✓Condiciones de Contingencia en Redes anilladas. ✓Consideraciones de efecto Corona. Conductor AAC Conductor ACSR Y ACAR Protección Contra Descargas Atmosféricas Protección Contra Descargas Atmosféricas UEP_Bulletin_1724E-200 Protección Contra Descargas Atmosféricas UEP_Bulletin_1724E-200 Distancias Mínimas y Aislamiento 235.C.2.a. Distancias de seguridad correspondientes a la tensión 235.C.2.a(1) Para las tensiones entre 50 y 550 kV, la distancia de seguridad entre alambres de línea, conductores o cables de circuitos diferentes deberá incrementarse en 10 mm por kilovolt que exceda de 50 kV. EXCEPCIÓN: Para las tensiones a tierra que excedan de 98 kV de c.a. o 139 kV c.c., las distancias de seguridad menores a aquellas requeridas. El incremento de la distancia de seguridad para las tensiones que excedan de 50 kV especificado en la Regla 235.C.2.a(1) aumentará en 3 % por cada 300 m que sobrepase de 1 000 m sobre el nivel del mar. 235.C.2.a(3) Todas las distancias de seguridad para las líneas de más de 50 kV se basará en la máxima tensión de operación. Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento Distancias Mínimas y Aislamiento TIPS: La distancia Horizontal paralela a cualquier instalación no debe ser menor de 50 m. Ver Norma CADAFE NLAV - 1985 Efecto Corona ✓Corona ocurre cuando la intensidad del campo eléctrico en la superficie del conductor, excede la capacidad dieléctrica del aire. ✓Corona se intensifica en los puntos de fijación. ✓Corona se produce con más frecuencia en ciertas condiciones meteorológicas desfavorables. Efecto Corona Consideraciones de efecto Corona • Audible Noise (AN) • Radio Noise – Radio Frequency Interference (RFI) – Television Frequency Interference (TVI) • Solutions to Corona Ruido Audible ✓ componente de baja frecuencia - 120 Hz zumbido ✓Componente de alta frecuencia - chisporrotea y chasqueando ✓Descarga y chispas ✓El más obvio durante las condiciones meteorológicas específicas Efecto Corona Radio/TV Noise ✓Descarga y chispas ✓Ocurre durante las condiciones meteorológicas específicas ✓Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) - La línea no debe interferir con los servicios de seguridad de radio. Soluciones ✓Instalar Accesorios (“grading” apantallamiento de efecto corona) ✓Colocar varios conductores por fase ✓Manejo cuidadoso del conductor durante la instalacion ✓Apretar bien todos los herrajes Efecto Corona en la conexión de un aislador Corona (Grading) Rings Electric Magnetic Fields (EMF) ✓EMF se produce siempre que haya un voltaje y una corriente través de un conductor ✓EMF no se limita sólo a las líneas de energía, se produce en todo aparatos eléctricos ✓EMF debido a las líneas de energía es diferente de los debido a celulares. Características del campo Eléctrico ✓Cargas estáticas ✓La carga es proporcional al tamaño del objeto ✓La carga es proporcional al Voltaje de la Línea Soluciones al los campos eléctricos ✓Instalar cables de Tierra paralelos a la linea de transmisiòn ✓Instalar varios conductores por fase ✓Cambiar la geometria del conductor ✓Incrementar la altura del conductor ✓Cambiar el espaciamiento de fases. ✓Nota: En lineas sin puesta a tierra, no se elimina el campo Electrico. Caracteristicas de Campo Magnetico Flujo continuo de Corriente Es proporcional a la corriente de la linea Generalmente los valores son menores que las exposiciones en el hogar. Soluciones al los campos Magnéticos ✓Cambiar la geometria del conductor ✓Incrementar la altura del conductor ✓Cambiar el espaciamiento de fases. ✓Nota: En lineas sin puesta a tierra, no se elimina el campo Magnetico. EMF Information • No known interference issues with GPS equipment • Health Effects – Since early 1970’s extensive research has been performed – Some studies have suggested a statistical association between EMF and certain diseases – Other studies have failed to show this relationship – Ongoing research has detected no cause‐and‐effect relationship between EMF and diseases • Additional resources – National Institute of Health – “EMFs – Electric and Magnetic Fields Associated with the Use of Electric Power: Questions and Answers” (PDF) by the National Institute for Environmental Health Safety and the National Institutes of Health, June 2002 – World Health Organization Metodología de Diseño Mecánico Calculo mecánico de los conductores (Tensiones, Flechas) Diseño Mecánico Cálculo Mecánico de la estructuras (Árbol de Carga) Localización de Estructuras (Distancias mínimas al suelo, arboles y estructuras) Metodología de Diseño Mecánico Requerimientos claves de esta etapa: ✓ Seleccionar un vano regulador apropiado. ✓ Verificar que se cumplan las hipótesis de cálculo mecánico del conductor y cable de guarda seleccionado. ✓ Las separaciones mínimas entre fases. ✓ Las distancias de los conductores al apoyo. ✓ Distribuir el menor número de apoyos sobre el perfil longitudinal del terreno. ✓ Verificar que el vano entre cada par de apoyos ubicados no sobrepase el valor máximo admisible. ✓ Conservar las distancias verticales de seguridad al terreno y/o obstáculos. Metodología de Diseño Mecánico Metodología de Diseño Mecánico Metodología de Diseño Mecánico Metodología de Diseño Mecánico Metodología de Diseño Mecánico Ejemplo de Cargas de Hielo Localización de Estructuras en el Pasado Localización de Estructuras en el Presente Localización de Estructuras en el Presente Referencias adicionales para los criterios de diseño • EPRI transmission line reference books – 345 kV and above (red book) – 115‐138 kV compact line design (blue book) 138 kV compact line design (blue book) – Wind induced conductor motion (orange book) • REA Design Manual for High Voltage Transmission Lines (REA Bulletin 62‐1) • ASCE Guidelines for Electrical Transmission Line Structural Loading (Manual No. 74) • The Lineman The Lineman s’ and Cableman Cableman s’ Handbook McGraw Handbook, McGraw‐Hill • OSHA Code of Federal Regulations, Title 29, Part 1926 Referencias adicionales para los criterios de diseño - Seguridad Espaciamiento‐ NESC rules 231‐235 Cargas Estructurales (Viento & Hielo) Resistencia Mecanica ‐ Madera, Acero & Concreto National Electrical Safety Code (NESC) ANSI C2, Part 2 Safety Rules for the Installation and Maintenance of Overhead Electric Supply and Communication Lines Section 23 Section 25 Section 26 Clearances Loading Strength Requirements Requerimientos de espaciamiento en Líneas de transmisión ✓Supporting structures to other objects (Rule 231) ✓Conductor to ground, roads, rails, or water (Rule 232) ✓Conductors and wires on different structures (Rule 233) ✓Conductors from buildings, bridges, rail cars (Rule 234) ✓Conductors and wires on same structure (Rule 235)