Anteproyecto L.T. en 500kV Mantaro-Marcona-Nueva Socabaylla-Montalvo y Subestaciones

7/22/2019 Anteproyecto L.T. en 500kV Mantaro-Marcona-Nueva Socabaylla-Montalvo y Subestaciones

1/317

Informe COES/D/DP-01-2012Propuesta de la Actualizacin del Plan de

Transmisin 2013 - 2022

08/04/2012

Versin Preliminar

ANTEPROYECTO 1

LNEA DE TRANSMISIN EN 500 KV MANTARO

MARCONANUEVA SOCABAYAMONTALVO Y

SUBESTACIONES.


2/317

INFORME PRELIMINARCSL- 121000-1- 6 - IT- 001

Cdigo del Proyecto:121000

Revisin: A

Paginas: 233

Especialidad: Varias

Proyecto: ANTEPROYECTO: LINEA DE TRANSMISIN 500 KV MANTARO-MARCONA-SOCABAYA-MONTALVO Y SUBESTACIONES

Titulo: MEMORIA DESCRIPTIVA

CONTROL DE REVISIN

Rev. FechaElaborado por Revisado por Verificado por

Descripcin de CambioIniciales Firma Iniciales Firma Iniciales Firma

A 21/03/12 C.Q.S. R.A.Z. P.L.CH. Para revisin del Cliente.


3/317

Anteproyecto: Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro-Marcona-Socabaya-Montalvoy Subestaciones

ANTEPROYECTO DE LA LNEA DE TRANSMISION 500 KVMANTARO 500SE MARCONA NUEVASOCABAYA NUEVA

MONTALVO NUEVA

INDICE

1. INTRODUCCION................................................................................................................................ 42. CARACTERISTICAS CLIMATOLOGICAS Y AMBIENTALES ........................................................ 4

2.1 Condiciones Climatolgicas .......................................................................................................... 4

2.2 Condiciones Ambientales ............................................................................................................. 5

2.3 Temperaturas Promedio y Mxima ................................................................................................. 5

3. PRESION DE VIENTO Y ZONAS DE CARGA ................................................................................. 6

3.1 Presin de Viento ............................................................................................................................. 63.2 Zonas de Carga................................................................................................................................. 7

4. TRAZO DE RUTA SELECCIONADO ................................................................................................ 7

4.1 Introduccin ...................................................................................................................................... 7

4.2 Descripcin del Trazo de Ruta ........................................................................................................ 84.2.1 Primer Tramo: SE Mantaro 500SE Marcona Nueva .................................................................... 84.2.2 Segundo Tramo: SE Marcona NuevaSocabaya Nueva ............................................................ 10

4.2.3 Tercer Tramo: SE Socabaya NuevaMontalvo Nueva ................................................................ 114.3 Ubicacin del Trazo segn Sistema Satelital Google Earth ...................................................... 11

5. SELECCIN DEL CONDUCTOR .................................................................................................... 14

5.1 Preseleccin de Conductores ....................................................................................................... 145.1.1 Seleccin del Material .................................................................................................................... 145.1.2 Verificacin de Conductores Preseleccionados ............................................................................ 165.1.3 Tipo de Estructura y Disposicion de Conductores ......................................................................... 22

5.2 Seleccin de Seccin Econmica del Conductor ACAR ........................................................... 235.2.1 Conductores Preseleccionados ..................................................................................................... 235.2.2 Consideraciones para Comparacion Econmica de Conductores ................................................ 245.2.3 Comparacin Econmica ............................................................................................................... 245.2.4 Verificacin de Conductores Seleccionados ................................................................................. 255.2.5 Conclusin ..................................................................................................................................... 26

5 3 Caracteristicas de Conductores de Fases Seleccionados Cable de Fibra Optica tipo OPGW


4/317


7.1 Introduccin .................................................................................................................................... 40

7.2 Caractersticas Climatolgicas y Ambientales ........................................................................... 40

7.3 Clculo Mecnico de Estructuras ................................................................................................. 417.3.4 Configuracin de la Parte Superior de las Eestructuras ................................................................ 42

7.4 Distancias de Seguridad ................................................................................................................ 43

7.5 Arboles de Cargas de las Estructuras ......................................................................................... 437.5.1 Clculo de Cargas en las Estructuras ........................................................................................... 447.5.2 Factores de Sobrecarga y Resistencia .......................................................................................... 44

8. CALCULO DE TASA DE SALIDA DE LINEA ................................................................................. 45

8.1 Introduccin .................................................................................................................................... 45

8.2 Tasa de Descargas Disruptivas por Falla de Apantallamiento .................................................. 46

8.3 Tasa de falla de salida de linea por descargas inversas ........................................................... 46

8.4 Tasa total de descarga disruptivas de la linea ............................................................................ 47

8.5 Tasa total de salidas de servicio de la linea ................................................................................ 47

9. PUESTA A TIERRA ......................................................................................................................... 48

9.1 Caractersticas de Materiales ........................................................................................................ 48

9.2 Configuraciones de puesta a tierra .............................................................................................. 48

9.3 Aplicacin de tipos de puesta a tierra en torres ......................................................................... 48

10. FUNDACIONES ............................................................................................................................... 49

11. METRADO Y PRESUPUESTO ........................................................................................................ 49


5/317


ANTEPROYECTO DE LA LNEA DE TRANSMISION 500 KVMANTARO 500SE MARCONA NUEVASOCABAYA NUEVA

MONTALVO NUEVA

1. INTRODUCCION

EL COES como parte de sus funciones en el Marco del Reglamento de Transmisin requiere

actualizar el Plan de transmisin para el periodo (2013-2022) a fin de determinar losAnteproyectos del Plan Vinculante para el ao 2018, cuyo inicio de ejecucin se realiza dentrode la Vigencia del Plan de Transmisin (entre los aos 2013 y 2014) y los correspondientes al

Plan Robusto al 2022, por esta razn el COES ha contratado a CESEL S.A. para realizar el

Anteproyecto de la Lnea de Transmisin en 500 kV Mantaro - Marcona Nueva SocabayaNuevaMontalvo Nueva.

El anteproyecto de la lnea de transmisin en 500 kV, SE Mantaro 500 SE Marcona Nueva

SE Socabaya NuevaSE Montalvo Nueva, se desarrolla de acuerdo con los alcances previstosen los Trminos de Referencia del COES, el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro y otras

normas internacionales tales como la VDE 0210/12.85, IEC, ASTM, etc.

La longitud aproximada obtenida en gabinete de la lnea de transmisin de 500 kV es 892.885

km, medido a travs del sistema Google Earth, habiendo optado por un trazo de ruta cercano alos accesos disponibles y con un primer tramo con direccin hacia la costa, pasando por

altitudes comprendidas entre 500 a 4 450 msnm, as mismo, el trazo de ruta est alejado dezonas pobladas, terrenos agrcolas y zonas arqueolgicas de importancia.

El conductor de fase a utilizar ser de tipo ACAR para zonas con altitudes hasta 4 000 msnm;

mientras que para altitudes mayores se ha previsto utilizar conductor tipo AAAC. Para la

proteccin contra descargas atmosfricas y telecomunicaciones se utilizarn cables de guardatipo OPGW de seccin 108 mm y cable de acero galvanizado de 70 mm.

2. CARACTERISTICAS CLIMATOLOGICAS Y AMBIENTALES

A continuacin se presentan las caractersticas climatolgicas y ambientales de la zona del

proyecto, que van a regir el diseo de la lnea de transmisin en estudio.


6/317


A continuacin se presentan las caractersticas climatolgicas de los tramos previsto para el

desarrollo del anteproyecto.

Primer Segundo TercerTramo Tramo Tramo

Altitud mxima (msnm) : 4 450 2 460 3 400Altitud mnima (msnm) : 500 35 825Altitud promedio (msnm) : 2 830 954 2280Temperatura ambiente mnima : segn zona de carga, CNE Suministro 2011Temperatura ambiente promedio: segn zona de carga, ver Cuadro N 2.1Temperatura ambiente mxima : segn zona de carga, ver Cuadro N 2.1Velocidad de viento mximo : Variable segn el CNE Suministro 2011.Nivel isoscerunico mximo (*) : 50 tormentas elctricas / ao

(*) Obtenido del Mapa de Niveles Isocerunicos preparado por el Ing. Justo Yanque, ao 2005,

se presenta en el Anexo 1.

2.2 Condiciones Ambientales

La zona del proyecto para el primer tramo desde Mantaro hasta Marcona Nueva se ubica

bsicamente en la regin sierra de media altitud y de gran altitud, la que se caracteriza porpresentar un clima frgido con presencia de descargas atmosfricas; la zona del proyecto para el

segundo tramo entre Marcona Nueva hasta Socabaya Nueva se ubica en las regiones costa ysierra, en donde la zona costera presenta un clima templado sin presencia de lluvias y la zona

serrana es de mediana altitud; y finalmente el tercer tramo entre Socabaya Nueva a MontalvoNueva se ubica en la regin sierra de mediana altitud, con climas fros y con presencia menoresde descargas atmosfricas.

El rango de altitud y la altitud mxima de los tramos donde se ubica el trazo de ruta vara segn

se indica lneas arriba.

La aplicacin de las zonas de carga mecnica establecida por el Cdigo Nacional de ElectricidadSuministro 2011, se efectuar de acuerdo con la altitud en donde se ubica el trazo de ruta de la

lnea en estudio.

2.3 Temperaturas Promedio y Mxima

En este punto se establecen las temperaturas promedio y mxima tomando como referencia


7/317


CUADRO N 2.1 TEMPERATURAS POR ZONA DE CARGA

Altitud H(msnm)

Temperaturas (C)Zona de CargaArea A0(costa)

Zona de CargaArea A0(sierra)

Zona de CargaArea A1

(sierra media)

Zona de CargaArea A2

(sierra alta)Promedio Mxima Promedio Mxima Promedio Mxima Promedio Mxima

H 3 000 20 34 16 303 000 < H 4 000 10 254 001 H < 4 500 5 24

3. PRESION DE VIENTO Y ZONAS DE CARGA

3.1 Presin de Viento

La presin de viento que actuar sobre los diversos elementos de la lnea de transmisin de 500

kV se obtiene segn las reglas 250.B y 250.C del Cdigo Nacional de Electricidad Suministro delao 2011.

Se utiliza la expresin descrita en la regla 250.C del CNE Suministro para el clculo de lascargas de viento sobre los elementos de la lnea de transmisin.

PV = K x V x Sf x A (a)

Donde:PV = Carga en NewtonK = Constante de Presin, K = 0.613 hasta 3 000 msnmK = 0.455 mayor a 3 000 msnmV = Velocidad del viento en m/sSf = Factor de forma,

1.00 para conductores, cables de guarda, aisladores; y3.20 para estructuras en celosa, aplicada sobre la suma de reas

proyectadas.La presin de viento a aplicar segn el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2 011, varasegn la altitud en donde se ubica el trazo de ruta a lo largo de la lnea de transmisin, que

presentan diversas caractersticas de acuerdo a las zonas de carga:

Z d 0 ltit d d 3 000 id l l id d d i t


8/317


Zona de carga rea 0; PV = 414.39 Pa 42.26 kg/m

Zona de carga rea 1; PV = 382.66 Pa 39.02 kg/mZona de carga rea 2; PV = 451.47 Pa 46.04 kg/m

Para estructuras de acero galvanizado en celosa (torres metlicas), las presiones de viento sonlas siguientes:

Zona de carga rea 0; PV = 1 326.04 Pa 135.22 kg/mZona de carga rea 1; PV = 1 224.51 Pa 124.86 kg/mZona de carga rea 2; PV = 1 444.70 Pa 147.33 kg/m

El resumen de la aplicacin de la presin de viento se muestra en el siguiente cuadro, de

acuerdo con la tabla 250-1.B del CNE Suministro 2011.

CUADRO N 3.1 PRESION DE VIENTO

ELEMENTO DE LA LINEA DETRANSMISION PRESION DE VIENTO (kg/m)

Zona de Carga rea 0 rea 1 rea 2

Estructuras de acero en celosa 135.22 124.86 147.33Conductor de fase 42,26 39.02 46.04Cable de fibra ptica OPGW 42.26 39.02 46.04Cable de guarda de Ao. Go. 42.26 39.02 46.04Cadena de aisladores Standard 42.26 39.02 46.04

3.2 Zonas de Carga

De acuerdo con el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2011, se plantea la presencia de

tres zonas de carga para el Anteproyecto de la lnea de transmisin de 500 kV.

Las zonas de carga mecnica son las siguientes: reas de carga A0, A1 y A2.

El primer tramo de lnea entre la Mantaro 500 - Marcona Nueva, se presentan las tres zonas decarga; mientras en el segundo tramo de lnea entre Marcona Nueva Socabaya Nueva se

presenta slo la zona de carga A0 y el tercer tramo entre Socabaya Nueva - Montalvo Nueva

presenta la zona de carga A0, con una pequea longitud de zona de carga A1. Adems, seconsidera para la zona de carga A0 dos altitudes mximas, de 1 000 msnm y 3 000 msnm.


9/317


- En el tramo entre Mantaro a Marcona Nueva, se tratar de ubicar el trazo de ruta lo ms

directo posible hacia la costa, tratando de evitar zonas con altitudes mayores de 4 500 msnm,con el fin de evitar zonas de carga con excesivas exigencias mecnicas de acuerdo con elCNE Sministro 2011;

- En general en todos los tramos de la lnea, se tratar de evitar pasar por zonas pobladas, enespecial de centros poblados alto andinos y de localidades ubicadas en las regiones de costa ysierra;

-- En el tramo Mantaro Marcona Nueva, se evitar ubicar el trazo de ruta de la lnea de

transmisin por rea de reservas naturales, en especial de la Reserva Nacional Pampa Galera,ubicado cerca de la localidad de Puquio;-- Se tratar de obtener alineamientos de gran longitud con la finalidad de reducir estructuras

angulares;-- Se tratar de limitar los ngulos de desvo topogrfico a 60 grados sexagesimales, con la

finalidad de evitar estructuras angulares muy pesadas;-

- Se tratar de evitar cruzar con lneas de transmisin de alta tensin y lneas primariasubicadas en la zona del proyecto; en los cruces con ros importantes y carreteras se efectuarlo ms transversal posible y por el sitio ms adecuado;

-- Se tratar de ubicar el trazo de ruta de la lnea de transmisin de 500 kV, cerca de

carreteras nacionales o caminos rurales, con la finalidad de tener accesos disponibles para laslabores de ingeniera y montaje; sin embargo, en tramos donde no existan accesoscarrozables, se tendr que considerar la ejecucin de caminos de acceso solo para los sitiosde ubicacin de los equipos de montaje de conductores y cables de guarda.

4.2 Descripcin del Trazo de Ruta

El trazo de ruta de la lnea de transmisin se ha efectuado mediante el sistema satelital Google

Earth, en donde se pueden observar con bastante detalle, las localidades, carreteras, ros,quebradas, etc., que se ubican en la zona del proyecto.

El trazo de ruta de la lnea de transmisin de 500 kV Mantaro 500Marcona NuevaSocabayaNueva Montalvo Nueva, se muestra mediante imgenes extradas del Google Earth, en elAnexo 2.

La longitud total aproximada del trazo de ruta de la lnea es 892.885 km (medido a travs delsistema satelital Google Earth)


10/317


se ubica en paralelo con la lnea de transmisin existente de 220 kV Mantaro Cotaruse,

hasta el vrtice V12 ubicado cerca de la localidad de Nueva Florida.

La SE Mantaro se ubica a una altitud aproximada de 2 275 msnm, el trazo de ruta de la

lnea se orienta con direccin hacia el sur, ubicndose en altitudes superiores a los 4 000msnm hasta un poco despus del vrtice V8; luego en los siguientes vrtices desciende

hasta 2 150 msnm aproximadamente. El sub tramo se caracteriza por la presencia de pocaslocalidades cercanas al trazo de ruta de la lnea en estudio. En donde a partir del vrtice

V11 el trazo se ubica en el departamento de Ayacucho.

b. Sub tramo: Vrtice V12V21

El trazo de ruta de la lnea de transmisin de 500 kV, a partir del vrtice V12 se orienta

hacia el sur oeste y se ubica en paralelo hasta la zona de Casacancha cerca de la carreteraasfaltada que llega a la ciudad de Ayacucho, cerca al vrtice V15; en este subtramo el trazo

de ruta presenta una altitud que vara desde 3500 a 4350 msnm; pasa por el lado izquierdode la represa Cuchoquesera (del proyecto Canchis) y ms al sur a 3.0 km aproximados de

la localidad de Chusqui.

En la zona del subtramo, con excepcin de la carretera hacia Ayacucho, se presentanpocos caminos de acceso carrozables, debido principalmente a la poca presencia de

localidades, en especial entre los vrtices V18 al V19.

Cerca de los vrtices V20 y V21 se ubican las localidades Unamarca y Tambo Quemado

respectivamente.

A partir del vrtice V19 ubicado cerca de los 4000 msnm, y con direccin hacia el vrticeV21 la altitud disminuye hasta menos de 3000 msnm.

c. Sub tramo: Vrtice V21SE Marcona Nueva

El presente subtramo de la lnea de 500 kV, se ubica en altitudes que van desde 3 000 a500 msnm; el cual se caracteriza por ubicarse en paralelo a la carretera Nazca Puquio

entre el vrtice V22 hasta antes del vrtice V23.

El trazo de ruta de la lnea se orienta hacia el oeste pasando cerca de las localidades deTaruga, El Pajonal y Porona; desde el vrtice V22 al V23 va en paralelo a la quebrada de


11/317


4.2.2 Segundo Tramo: SE Marcona NuevaSocabaya Nueva

El trazo de ruta del segundo tramo de la lnea de transmisin de 500 kV, se inicia en losterrenos de la futura SE Marcona Nueva, y se ubica casi en paralelo con el trazo de ruta de la

lnea actualmente en construccin (actualmente se han replanteados en campo la ubicacin de

las estructuras) de la lnea de transmisin 500 kV Chilca - Marcona Nueva Ocoa Montalvo.

Se definirn bsicamente dos subtramos: una desde la SE Marcona Nueva al vrtice V-37, que

es donde la lnea en estudio se separa de la lnea de 500 kV en construccin, tramo Marcota

NuevaOcoaMontalvo.

El segundo subtramo: va desde lel vrtice V-37 hasta la SE Socabaya Nueva.

La longitud aproximada del trazo de ruta del segundo tramo de la lnea es 443.940 km (medidoa travs del sistema satelital Google Earth).

a. Sub tramo: SE Marcona NuevaVrtice V-31

El trazo de ruta de la lnea de transmisin de 500 kV, en su segundo tramo se inicia en los

terrenos previstos para la construccin de la SE Marcona Nueva, que actualmente seencuentra en construccin, luego el trazo se orienta hacia el sur este y se ubica en paralelo

a la futura lnea de 500 kV MaraconaOcoaMontalvo, que actualmente se ha superado

la etapa de replanteo de estructuras.

Como se observa, en las imgenes satelitales del Google Earth, el terreno por donde seubica la lnea es bastante desrtico y con algunas quebradas en donde se nota la presencia

de sembros y algunas localidades que se ubican lejos del trazo de ruta de la lnea de 500kV.

Si bien entre los vrtices V-1 al V-8, el trazo se ubica muy lejos del mar (ms de 20 km), al

tratarse de una zona mayormente desrtica, debe considerarse como una zona de alta

contaminacin.

Desde el vrtice V-9 hasta el vrtice V-31, el trazo de ruta del tramo en estudio se ubica enparalelo al trazo de ruta de la lnea de 500 kV en construccin y a su vez est en paralelo a

la costa marina y a la carretera Panamericana Sur.


12/317


b. Sub tramo: Vrtice V31SE Socabaya Nueva

A partir del vrtice V-31, ubicado cerca de la localidad de Caman, el trazo de ruta de lalnea de 500 kV se orienta hacia el este, llegando hasta cerca de la SE Reparticin, en

donde se cruza la lnea de transmisin de 138 kV Reparticin Mollendo y luego despusdel vrtice V-4 41 se cruza la lnea de transmisin 138 kV Cerro Verde Reparticin; luego

a partir del vrtice V-43 se ubica el trazo en paralelo con la lnea de transmisin 220 kVCotaruse Socabaya, hasta llegar a los terrenos previstos para la SE Socabaya Nueva,

que se ubica frente al ro Socabaya y a la SE Socabaya existente.

En esta ltima parte, a partir del vrtice V-31 hasta la SE Socabaya Nueva, los accesossern a travs de la carretera Panamericana Sur y otras caminos existentes.

4.2.3 Tercer Tramo: SE Socabaya NuevaMontalvo Nueva

La ubicacin de la SE Socabaya Nueva frente a la SE Socabaya existente, nos permite ubicar

el trazo de ruta de la lnea de transmisin de 500 kV, en paralelo con la lnea de 220 kVexistente SocabayaMontalvo.

Este tramo se caracteriza por utilizar parcialmente los accesos previstos para la lnea de

transmisin 220 kV existente; con algunas excepciones en donde es necesario ubicar el trazoalgo alejado de la lnea existente.

El acceso principal hasta el vrtice V-6 es a travs de la carretera asfaltada Arequipa Chapi;sin embargo, el acceso ms cercano son los caminos previstos para el mantenimiento de la

lnea de 220 kV existente Socabaya Montalvo. A partir de los caminos existentesmencionados se efectuarn derivaciones hacia el trazo de ruta de la lnea 500 kV en estudio,

habindose previsto longitudes menores.

El cruce del ro Tambo se efectuar muy cerca de la lnea de 220 kV existente, considerndoseesta parte como de mayor dificultad, pero totalmente realizable.

Entre los vrtices V-13 al V-15 el trazo de ruta de la lnea de 500 kV va en paralelo con

separacin promedio de 500 m con la lnea de transmisin de 220 kV existente, luego del

vrtice V-15 el trazo se separa para dirigirse hasta la SE Montalvo Nueva.

La longitud aproximada del tercer tramo del trazo de ruta de la lnea es 102 189 km (medido a


13/317


TRAZO DE RUTA LINEA DE TRANSMISION DE 500 KV MANTAROMARCONA NUEVA

SOCABAYA NUEVAMONTALVO NUEVAPRIMER TRAMO: SE MANTARO 500 - SE MARCONA NUEVA

NVRTICE

ANGULODE

DESVIO()

COORDENADASUTM WGS84 ALTITUD

APROX.(msnm)

DISTANCIAPARCIAL

ADELANTE(m)

DISTANCIAACUMULADA

(m)OBSERVACION

ESTE(m)

NORTE(m)

SE 500 KV 538 343 8 632 043 2 285 44.50 44.5 SE Mantaro 500 kVV-1 30 538 341 8 631 984 2 278 1 033.01 1077.51V-2 40 537 760 8 631 127 2 432 5 113.11 6190.62V-3 34 537 145 8 626 053 2 968 7 174.87 13365.49V-4 13 540 125 8 619 516 4 044 3 262.70 16628.19V-5 03 541 963 8 616 817 4 047 9 045.89 25674.08V-6 41 546 687 8 609 093 4 348 4 334.94 30009.02V-7 24 550 854 8 607 902 4 247 5 588.36 35597.38V-8 12 555 149 8 604 323 4 137 16 258.90 51856.28V-9 10 565 111 8 591 506 3 410 7 970.74 59827.02V-10 18 568 749 8 584 424 2 543 6 080.77 65907.79

V-11 29 573 159 8 580 245 2 246 17 568.77 83476.56V-12 34 578 610 8 563 553 2 420 17 829.84 101306.4V-13 08 574 342 8 546 249 3 588 5 672.08 106978.48V-14 12 573 435 8 540 652 3 875 11 060.46 118038.94V-15 17 573 557 8 529 597 3 864 20 406.36 138445.3V-16 17.5 567 379 8 510 149 4 092 39 666.58 178111.88V-17 20 566 157 8 470 502 3 608 16 334.17 194446.05V-18 35 571 086 8 454 933 3 828 60 171.47 254617.52V-19 32 553 097 8 397 502 3 927 21 795.90 276413.42

V-20 38 536 394 8 383 520 3 522 11 183.70 287597.12V-21 10 533 671 8 372 685 3 028 11 182.04 298779.16V-22 56 532 593 8 361 442 2 362 13 481.67 312260.83V-23 15 520 829 8 354 856 1 634 9 357.52 321618.35V-24 19 511 734 8 352 689 870 19 928.48 341546.83V-25 50 494 970 8 341 902 483 5 131.38 346678.21V-26 30 494 223 8 336 817 507 77.15 346755.36

SE 500 KV 494 174 8 336 779 507 SE Marcona Nueva 500

SEGUNDO TRAMO SE MARCONA NUEVA - SE SOCABAYA NUEVA

NVRTICE

ANGULODE

DESVIO


APROX.

DISTANCIAPARCIAL

ADELANTE

DISTANCIAACUMULADA OBSERVACION

ESTE NORTE


14/317


V-13 02 647 867 8 209 082 361 5967.29 208158.72V-14 10 653 275 8 206 560 506 4109.79 212268.51V-15 04 656 724 8 204 323 472 2994.64 215263.15V-16 21 656 093 8 202 489 565 5479.36 220742.51V-17 05 664 272 8 200 702 519 1583.77 222326.28V-18 07 665 733 8 200 090 405 1228.34 223554.62V-19 04 665 920 8 199 776 535 1432.73 224987.35V-20 05 668 283 8 199 335 491 1098.02 226085.37V-21 04 668 306 8 198 936 454 1718.56 227803.93V-22 01 670 950 8 198 435 355 7576.65 235380.58V-23 21 678 227 8 196 326 638 12175.70 247556.28V-24 27 688 057 8 189 142 392 10658.43 258214.71

V-25 7.5 688 499 8 187 002 612 7090.90 265305.61V-26 47 705 580 8 186 586 633 5253.06 270558.67V-27 15 709 943 8 182 550 435 3908.52 274467.19V-28 06 712 182 8 180 361 446 8663.97 283131.16V-29 02 719 872 8 180 339 192 10681.73 293812.89V-30 09 729 523 8 171 782 106 8561.51 302374.4V-31 39 736 688 8 167 091 279 5300.56 307674.96V-32 05 741 971 8 167 543 257 4843.31 312518.27V-33 20 746 816 8 167 502 668 9039.31 321557.58

V-34 22 755 323 8 170 568 1 019 24497.83 346055.41 Cruce LT 138 kVV-35 14 779 829 8 170 121 1 225 33848.85 379904.26V-36 07 812 653 8 161 759 1 082 15024.35 394928.61V-37 38 187 403 8 160 172 1 241 14534.27 409462.88V-38 44 199 535 8 168 191 1 576 827.33 410290.21 Cruce LT 138 kVV-39 44 200 351 8 168 055 1 593 3055.78 413345.99V-40 33 202 877 8 169 779 1 741 3680.02 417026.01V-41 45 206 557 8 169 909 1 910 9693.71 426719.72 Cruce LT 138 kVV-42 39 213 012 8 177 051 2 226 6377.46 433097.18

V-43 14 219 307 8 178 195 2 290 3882.55 436979.73V-44 08 223 181 8 177 909 2 523 2850.13 439829.86V-45 32 225 977 8 177 354 2 399 2406.41 442236.27V-46 21 227 772 8 175 750 2 498 1561.79 443798.06V-47 12 229 225 8 175 177 2 380 142.73 443940.79

SE 500 KV 229 476 8 174 946 2 339 SE Socabaya Nueva

TERCER TRAMO: SE SOCABAYA NUEVASE MONTALVO NUEVA

NVRTICE

ANGULODE

DESVIO()


APROX.(msnm)

DISTANCIAPARCIAL

ADELANTE(m)

DISTANCIAACUMULADA

(m)OBSERVACION

ESTE(m)

NORTE(m)

SE 500 KV 229 565 8 174 848 2 349 89.58 89.58 SE Socabaya NuevaV-0 02 229 636 8 174 784 2 353 263.14 352.72


15/317


V-14 18 282 889 8 106 204 1 760 5333.15 98521.87V-15 13 285 807 8 101 739 1 639 3295.52 101817.39V-16 35 286 969 8 098 665 1 389 371.69 102189.08

SE 500 KV 287 290 8 098 436 1 378 SE Montalvo Nueva

5. SELECCIN DEL CONDUCTOR

La seleccin del conductor de fase de la lnea de transmisin de 500 kV Mantaro Marcona

Nueva Socabaya Nueva Montalvo Nueva, se efectuar tomando en cuenta las diferenteszonas por donde se ubica el trazo de ruta de la lnea; por lo tanto se ha previsto analizar material

con caractersticas adecuadas para las diferentes zona del proyecto, plantendose la utilizacin

principalmente de conductores tipo ACSR, AAAC y ACAR, similares a los conductoresexistentes y proyectados de lneas de transmisin en zonas por donde se plantea el trazo de

ruta de la lnea de 500 kV en estudio.

La primera etapa para la seleccin del conductor de fase, consiste en determinar el tipo de

material y la geometra de las estructuras, as mismo se determinar la seccin mnima deconductores por su capacidad amperimtrica y su gradiente superficial, considerando lasdiferentes caractersticas de clima y ambiente. De acuerdo con la experiencia en nuestro pas,

se tiene previsto analizar haces de 3 y 4 conductores por fase.

Con los calibres de conductores que cumplan con las condiciones previas, se obtiene la seccin

ptima mediante una comparacin de costos de material y montaje de conductores y estructurassoporte para cada tipo de conductor preseleccionado; asimismo, se considera que las

fundaciones de las estructuras tendrn una influencia en el resultado que ser proporcional alpeso de estructuras y no se consideran otros elementos como el cable de fibra ptica OPGW,

cable de acero galvanizado, cadenas de aisladores y ferretera, que sern similares en laseleccin de conductor.

5.1 Preseleccin de Conductores

5.1.1 Seleccin del Material

La seleccin del material del conductor, se efectuar de acuerdo con las caractersticas de las

zonas donde se ubica el trazo de ruta de la lnea de transmisin de 500 kV.


16/317


Los tensados EDS para cada tipo de material son los utilizados frecuentemente y est de

acuerdo con la tabla 3 de la norma VDE 0210/12.85 Planning an Design of Overhead Power

Lines with rated Voltajes above 1 kV, en donde para cada tipo de conductor en estudio seestiman los siguientes valores:

Conductores de aleacin de aluminio tipo AAAC normalmente se utiliza un tensado EDSfinal del 18 al 20 % de su tiro de rotura;

Conductor tipo ACAR normalmente se utiliza un tensado EDS final entre 16 al 18 % de sutiro de rotura;

Conductor tipo ACSR normalmente el tensado EDS final es igual mayor a 20% de su tirode rotura.

En caso de utilizar el conductor ACAR, este tipo de conductor presenta un menor tensado, elque se refleja en menores costos de estructuras y fundaciones; sin embargo, implica tener

mayores flechas y por lo tanto vanos de menor longitud, con el consiguiente incremento delnmero de estructuras.

En la zona costera predomina el punto de vista de contaminacin salina, en donde el conductortipo ACAR presenta un buen comportamiento; en este caso se toma en cuenta que el trazo deruta de la lnea de transmisin de 500 kV del tramo entre la SE Marcona Nueva a SE Socabaya

Nueva, una gran parte se ubica a lo largo de la costa sur, con altitud de 35 a 2 600 msnm en laSE Socabaya Nueva. Asimismo, en el ltimo subtramo del tramo entre Mantaro a Marcona

Nueva el trazo de ruta se ubica transversalmente en la zona costera, por lo tanto, la incidencia

de la abrasin salina sobre los conductores es mucho menor; sin embargo, se debe de

considerar que los conductores estn expuestos al ensuciamiento debido principalmente al polvolevantado por el viento, considerando que en la costa el trazo de ruta se ubica en pampasdesrticas, agravndose por la falta de lluvias en toda la zona costera.

Con la finalidad de considerar los costos de los materiales en la evaluacin para la seleccin del

conductor, se presentan los precios unitarios promedios de las ltimas importaciones para lneasnacionales, siendo estos costos de conductores puestos en almacn.

ACAR = 4.457 US$/kgAAAC = 4.113 US$/kgACSR = 3.233 US$/kg

En la evaluacin para la seleccin del conductor se debe de tener en cuenta que la longitud del

trazo de ruta de la lnea de 500 kV, en el primer tramo Mantaro Marcona Nueva, la tercera


17/317


000 msnm; en este caso las catenarias con tensados ligeros se acomodan mejor en terrenos

ondulados, lo que disminuye la ventaja prevista para conductores de los tensados fuertes

como los presentados por los conductores tipos ACSR y AAAC.

En el primer tramo entre MantaroMarcona Nueva se presentan dos subtramos con altitudesque superan los 4000 msnm; en este caso se recomienda la utilizacin de un conductor tipo

AAAC con alta resistencia a la rotura y con peso unitario menor que el conductor ACSR, estacualidad permite al conductor soportar cargas elevadas de viento y hielo solicitados por el CNE

Suministro 2011; adems, el conductor AAAC utiliza un tensado EDS al 18% del tiro de roturay el conductor ACSR utiliza un tensado EDS al 20% de su tiro de rotura, esta diferencia a favor

del AAAC permite esforzar menos a las estructuras.

En niveles de altitud igual o menor a 4000 msnm, se recomienda utilizar el conductor tipo

ACAR que se adapta muy bien a las condiciones del terreno de la zona sierra que presenta unperfil de tipo ondulado y en la zona costera por su buen comportamiento frente a la

contaminacin salina.

El conductor tipo ACSR no se recomienda en zona costera, debido a la contaminacin salinaque puede deteriorar los hilos de acero galvanizado del mencionado conductor; mientras el tipo

AAAC tampoco presenta un buen comportamiento en zonas con alta contaminacin salina.

En conclusin, se preseleccionan conductores tipo ACAR, para ser utilizados en zonas con

altitudes hasta 4000 msnm y el tipo AAAC para zonas que se ubican en altitudes mayores a4000 msnm.

En el segundo tramo, entre Marcona Nueva a Socabaya Nueva, cuyas caractersticasprincipales del trazo de ruta son: altitud mxima de 2460 msnm y en gran parte del trazo seubica paralelo a la costa y a una lnea de 500 kV actualmente en construccin, se recomienda

usar el conductor tipo ACAR.

En el tercer tramo, entre la SE Socabaya Nueva Montalvo Nueva, se recomienda la

utilizacin del conductor tipo ACAR, debido a que permitir obtener menores esfuerzos enestructuras y cimentaciones, con catenarias que se amoldarn al perfil ondulado de los

terrenos; la altitud mximo del tramo es 3400 msnm.

5.1.2 Verificacin de Conductores Preseleccionados

L d t l i d tili d ti ACAR AAAC l l d


18/317


Se verifica la capacidad de corriente de conductores ACAR y AAAC preseleccionadosutilizando el mtodo de clculo basado en el programa de cmputo Std. 738 2006 de laIEEE.

En el Anexo 2 se muestra el resumen de los clculos efectuados, en donde se obtiene lacapacidad amperimtrica de conductores ACAR y AAAC que transportan como mnimo 1400MVA (para 3 conductores por fase 466.67 MVA por conductor y para 4 conductores por fase350.00 MVA por conductor).

La capacidad trmica de los conductores se determina mediante el programa de la IEEEStandard 738-2006, denominado Clculo de Relaciones Corriente Temperatura deConductores Areos Desnudos, cuyos datos de ingreso se muestran a continuacin.

Conductor ACAR (zonas costa y sierra)

Velocidad de viento: 0.61 m/sEmisividad: 0.5Absortividad solar: 0.5Temperatura ambiente mxima del aire: 34 C (30C)Dimetro exterior del conductor segn Cuadro N 5.1, mmResistencia en ca de conductor R (25C): segn Cuadro N 5.1, ohm/kmResistencia en ca de conductor R (75C): segn Cuadro N 5.1, ohm/kmDireccin que recorre la lnea: este a oesteLatitud de la zona del proyecto: 12.0 (13.0)Altitud promedio sobre el nivel del mar: 1000 msnm (3000 msnm)Tipo de atmosfera: industrial

Conductor AAAC (zona sierra alta)

Velocidad de viento: 0.61 m/sEmisividad: 0.5Absortividad solar: 0.5Temperatura ambiente mxima del aire: 24 CDimetro exterior del conductor segn Cuadro N 5.2, mmResistencia en ca de conductor R (25C): segn Cuadro N 5.2, ohm/kmResistencia en ca de conductor R (75C): segn Cuadro N 5.2, ohm/kmDireccin que recorre la lnea: este a oeste

Latitud de la zona del proyecto: 14.0Altitud promedio sobre el nivel del mar: 4000 msnmTipo de atmosfera: limpia

A continuacin se presentan las caractersticas principales de los conductores ACAR yAAAC que son evaluados por capacidad trmica.


19/317


CUADRO N 5.1

CARACTERSTICAS DE CONDUCTOR ACAR (SEGN NORMA ASTM)

Calibre(MCM)

N y dimetrode hilos Dimetro

(cm)Seccin(mm)

Peso(kg/m)

Carga deRotura

(kg)

Resistencia ca 60 Hz

AluminioAleacin

620125C 75C

600 18 x 3.23 19 x 3.23 2.263 304 0.838 7 131 0.1052 0.1241650 18 x 3.37 19 x 3.37 2.357 329 0.908 7 762 0.0973 0.1148700 18 x 3.49 19 x 3.49 2.445 354 0.978 8 099 0.0905 0.1067750 18 x 3.62 19 x 3.62 2.532 380 1.048 8 651 0.0846 0.0997800 18 x 3.73 19 x 3.73 2.614 405 1.117 9 185 0.0796 0.0937850 18 x 3.85 19 x 3.85 2.695 431 1.187 9 715 0.0750 0.0883900 18 x 3.96 19 x 3.96 2.774 456 1.257 10 274 0.0709 0.0834950 18 x 4.07 19 x 4.07 2.848 481 1.327 10 857 0.0674 0.07931000 18 x 4.18 19 x 4.18 2.923 507 1.397 11 452 0.0643 0.07551100 18 x 4.38 19 x 4.38 3.065 557 1.537 12 574 0.0587 0.06891200 18 x 4.58 19 x 4.58 3.202 608 1.677 13 748 0.0542 0.0633

1250 18 x 4.67 19 x 4.67 3.270 633 1.745 14 294 0.0521 0.05661300 18 x 4.76 19 x 4.76 3.332 659 1.815 14 851 0.0504 0.05891400 33 x 3.85 28 x 3.85 3.463 709 1.955 15 013 0.0467 0.05451500 33 x 3.98 28 x 3.98 3.585 760 2.095 16 044 0.0439 0.0511

CUADRO N 5.2

CARACTERSTICAS DE CONDUCTOR AAAC (SEGN NORMA ASTM)

Calibre(MCM)

N Hilos ydimetro(# x mm)

Dimetro(cm)

Seccin(mm)

Peso(kg/m)

Carga deRotura

(kg)

Resistencia ca60 Hz

25C 75C600 MCM 37 x 3.23 2.263 304 0.838 9 311 0.1132 0.1321

650 MCM 37 x 3.37 2.356 329 0.908 10 136 0.1049 0.1221700 MCM 37 x 3.49 2.445 355 0.978 10 417 0.0973 0.1135750 MCM 37 x 3.62 2.532 380 1.048 11 208 0.09098 0.1060800 MCM 37 x 3.73 2.614 405 1.117 11 900 0.08545 0.0996900 MCM 37 x 3.96 2.774 456 1.257 13 413 0.07625 0.08871000 MCM 37 x 4.18 2.923 507 1.397 14 944 0.06898 0.08017


20/317


CUADRO N 5.3

RESULTADOS DE BALANCE TERMICO DEL CONDUCTOR ACAR

Calibre(MCM)

Seccin(mm)

Dimetro(cm)

Ampacitancia (A)Zona Costa

H = 1 000 msnm34C

AtmsferaIndustrial

Zona SierraH = 3 000 msnm

30 CAtmsfera

Clara

600 304 2.263 628.9 593.9650 329 2.356 660.9 623.6

700 354 2.445 692.3 652.6

750 380 2.532 722.8 680.8

800 405 2.614 751.8 707.6

850 431 2.695 780.8 734.4

900 456 2.774 809.4 760.9

950 481 2.848 826.8 776.6

1000 507 2.923 862.6 809.9

CUADRO N 5.4

RESULTADOS DE BALANCE TERMICO DEL CONDUCTOR AAAC

Calibre(MCM)

Seccin(mm)

Dimetro(cm)

Ampacitancia (A)

Zona sierra AltaH = 4 000 msnm24 C

Atmsfera Clara600 MCM 304 2.263 599.5

650 MCM 329 2.356 629.8

700 MCM 355 2.445 659.2

750 MCM 380 2.532 688.1

800 MCM 405 2.614 715.4

900 MCM 456 2.774 769.31 000 MCM 507 2.923 819.7

1 100 MCM 557 3.070 876.6

1 200 MCM 608 3.208 922.8

1 300 MCM 659 3.337 969.01 010 8


21/317


MVAennAP 1000/)5003(

Donde, A es la capacidad amperimtrica para el conductor analizado y n el nmero deconductores por fase, de acuerdo con la ubicacin prevista en el trazo de ruta de la lneaplanteada.

En el Cuadro N 5.5 se presentan los resultados de la preseleccin de conductores conmenores secciones que cumplen con la solicitacin mnima por ampacitancia, de acuerdocon la potencia de diseo de 1400 MVA.

CUADRO N 5.5

CONDUCTORES DE MENOR SECCION QUE CUMPLEN CON POTENCIA SOLICITADA

Zonao

Regin

Conductor AltitudPromedio(msnm)

Temp.Mxima

(C)

Amp.(A)

Potencia(MVA)Tipo y calibre

Seccin(mm)

Dimetro(cm)

N Cond.Por Haz

Costa ACAR 600 MCM 304 2.263

3

1 000 34 628.9

1 633.93

4 2 178.57

Sierra 304 2.2633

3 000 30 593.91 543.00

4 2 057.33SierraAlta AAAC 600 MCM 304 2.263

34 000 24 599.5

1 557.554 2 076.73

Para las zonas costa y sierra se consideran latitudes de 12 y 13 respectivamente y unaaltitud promedio 3000 msnm. Para la zona sierra alta se considera latitud de 14 y altitudpromedio de 4000 msnm

Para la zona costa y sierra el conductor de menor calibre seleccionado es el ACAR 600MCM; mientras que para la zona sierra alta el conductor de menor calibre seleccionado es elAAAC 600 MCM; en ambos casos para haces de 3 y 4 conductores.

Los clculos se muestran en las salidas del programa de cmputo de la IEEE Standard 738del Anexo 2.

c. Verificacin por Gradiente Superficial

Se efecta la verificacin del valor de gradiente superficial de los conductores ACAR yAAAC preseleccionados considerando la altitud de la zona donde se ubica el trazo de ruta


22/317


mxima de 4000 msnm, con una temperatura promedio de 5C, para una zona de carga A2se considera una altitud mxima 4450 msnm a una temperatura de 2.75C.

La verificacin de los conductores por gradiente superficial se efectuar mediante hoja declculo preparado conforme a documentacin tcnica que se incluye en el Anexo 4, endonde los resultados se presentan en los Cuadros N 5.6, N 5.7, N 5.8 y N 5.9.

CUADRO N 5.6

RELACION GRADIENTE SUPERFICIAL DE CONDUCTOR / GRADIENTE CRTICO

DISRUPTIVO PARA CONDUCTOR ACAR - ZONA COSTA

ReginAltitud

Promedio(msnm)

Temp.Media(C)

NmeroConductores

ACAR porFase

CalibreConductor

ACAR(MCM)

Peso deHaz de

Conductores(kg/m)

GradienteCrtico

DisruptivoEo

(kV/cm)

GradienteSuperficial

Haz deConductoresEc (kV/cm)

RelacinentreEc/Eo

Costa 1 000 204 850 4.748 14.92 16.74 0.891

3 1250 5.235 15.24 16.93 0.900

CUADRO N 5.7

RELACION GRADIENTE SUPERFICIAL DE CONDUCTOR / GRADIENTE CRTICODISRUPTIVO PARA CONDUCTOR ACAR - ZONA SIERRA

Regin AltitudMxima(msnm)

Temp.Media(C)

Nmero

ConductoresACAR por

Fase

Calibre

ConductorACAR(MCM)

Peso de

Haz deConductores

(kg/m)

Gradiente

CrticoDisruptivoEo

(kV/cm)

Gradiente

SuperficialHaz deConductoresEc (kV/cm)

RelacinentreEc/Eo

Sierra 3 000 104 1 000 5.588 13.43 14.41 0.932

3 1 500 6.285 13.65 14.58 0.937

CUADRO N 5.8

RELACION GRADIENTE SUPERFICIAL DE CONDUCTOR / GRADIENTE CRTICODISRUPTIVO PARA CONDUCTOR ACAR - ZONA SIERRA MEDIA

Altitud TempNmero Calibre Peso de

GradienteCrtico

GradienteSuperficial Relacin


23/317


CUADRO N 5.9

RELACION GRADIENTE SUPERFICIAL DE CONDUCTOR / GRADIENTE CRTICODISRUPTIVO PARA CONDUCTOR AAAC - ZONA SIERRA ALTA

ReginAltitudMxima(msnm)

Temp.Media(C)

NmeroConductores

AAAC porFase

CalibreConductor

AAAC(MCM)

Peso deHaz de

Conductores(kg/m)

GradienteCrtico

DisruptivoEo

(kV/cm)

GradienteSuperficial

Haz deConductoresEc (kV/cm)

RelacinentreEc/Eo

SierraAlta

4 450 5 4 1 300 7.268 12.38 11.90 0.9613 1 900 7.542 12.53 12.27 0.979

En la seleccin de conductores ACAR (hasta 4 000 msnm) y AAAC (> 4 000 msnm) seanalizan las opciones para 3 y 4 conductores por fase.

En los Cuadros N 5.6, N 5.7, N 5.8 y N 5.9, se preseleccionan los conductores cuyagradiente superficial se ubican dentro del rango aceptable con respecto a la gradiente crticadisruptiva, los conductores son los siguientes:

Zona costa - altitud mxima 1 000 msnm

Cuatro (4) conductores por fase ACAR 850 MCM yTres (3) conductores por fase ACAR 1250 MCM

Zona sierra - altitud mxima 3 000 msnm


Zona sierra - altitud mxima 4 000 msnm


Zona sierra alta - altitud mxima 4450 msnm

Cuatro (4) conductores por fase AAAC 1300 MCM yTres (3) conductores por fase AAAC 1900 MCM

La evaluacin econmica, se realiza para los materiales ACAR y AAAC con 3 y 4


24/317


proteccin contra descargas atmosfricas. En el segundo tramo solo se colocar el cable de

fibra ptica OPGW y en el tercer tramo se incluirn los dos cables de guarda similar al primer

tramo.

En el Anexo 5, se presenta el clculo mecnico de conductores, cable de fibra ptica tipoOPGW y cable de acero galvanizado; en el Anexo 6 se presentan la seleccin del vano ptimo,

dimensiones de las estructuras y los pesos aproximados de estructuras de suspensin yangulares.

5.2 Seleccin de Seccin Econmica del Conductor ACAR

La seleccin de la seccin econmica del conductor se efecta slo para los haces de

conductores tipo ACAR preseleccionados, previstos para zona costera con altitud mxima de

1000 msnm y para la zona sierra hasta una altitud mxima de 3000 msnm (para zona de cargaA0), utilizando el siguiente procedimiento:

Se calculan los costos totales de los conductores para cada haz preseleccionado;

Se calculan los costos de instalacin para cada haz de conductores preseleccionado;

Se calculan los costos de las estructuras que soportarn cada haz preseleccionado, endonde para el mismo material de conductores se considera que a mayor seccin, losrequerimientos en los soportes son mayores;

Se calculan los costos de instalacin de las estructuras para cada haz de conductorespreseleccionado;

El calibre del conductor y el nmero de subconductores por fase ser determinado por elmenor costo obtenido en la suma de los costos tomados en cuenta para la comparacineconmica.

5.2.1 Conductores Preseleccionados

Los haces de conductores ACAR preseleccionados para los tramos tipo costa y tipo sierra, conaltitud mxima de 1000 msnm y 3000 msnm respectivamente, ambos ubicados en la zona de

carga A0 son los siguientes:

Zona costa - altitud mxima de 1000 msnm


25/317


5.2.2 Consideraciones para Comparacion Econmica de Conductores

Para efectuar la comparacin de los haces de conductores preseleccionados, se toman encuenta las siguientes consideraciones:

Costo referencial de los conductores ACAR es 4,457 US$/kg;Costo referencial de las estructuras de acero galvanizado en celosa es 2 000 US$/Tm;El tensado utilizado para los conductores ACAR es 18 % del EDS en condicin inicial;El vano medio ptimo es 450 m;La longitud de comparacin es 5,00 km;Los costos de la fundaciones de estructuras son proporcionales al peso de estas, por lo

tanto no se toman en cuenta;Los costos de la ferretera para 3 y 4 conductores por fase, no se toman en cuenta por serpequeos comparados con los materiales principales.

5.2.3 Comparacin Econmica

Se efecta la comparacin econmica para una longitud de un tramo tpico de 5,00 km de

longitud, para los haces de conductores ACAR y AAAC preseleccionados, obteniendo elsiguiente resultado.

Zona costa - altitud promedio 1000 msnm (altitud mxima 1 600 msnm)


En el Cuadro N 5.10 se presenta la comparacin econmica en base a los costos desuministro y montaje de los principales elementos de la lnea, es decir, conductores de fase y

estructuras soporte.

CUADRO N 5.10

COMPARACION ECONOMICA DE CONDUCTORES ACAR (TRAMO 5 KM)HAZ DE 3 X 1 250 MCM Y HAZ DE 4 X 850 MCMZONA COSTA - ALTITUD PROMEDIO 1 000 MSNM

CALIBRECONDUCTOR

MATERIALCONDUCTOR

MATERIALESTRUCTURAS

MONTAJECONDUCTOR

MONTAJEESTRUCTURAS

TOTAL(US$) COMPARACION


26/317


Tres (3) conductores por fase ACAR 1500 MCM

En el Cuadro N 5.11 se presenta la comparacin econmica en base a los costos desuministro y montaje de los principales elementos de la lnea, es decir, conductores de fase y

estructuras soporte.

CUADRO N 5.11

COMPARACION ECONOMICA DE CONDUCTORES ACAR (TRAMO 5 KM)HAZ DE 3 X 1 500 MCM Y HAZ DE 4 X 1000 MCMZONA SIERRA - ALTITUD MAXIMA 3 000 MSNM

CALIBRECONDUCTOR

MATERIALCONDUCTOR

(US$)

MATERIALESTRUCTURAS

(US$)

MONTAJECONDUCTOR

(US$)

MONTAJEESTRUCTURAS

(US$)

TOTAL(US$) COMPARACION

3 x 1500 MCM 140061.23 64240.00 99000.00 25696.00 328997.23 107.7%

4 x 1000 MCM 124528.58 60600.00 96000.00 24240.00 305368.58 100.0%

En donde, por comparacin de pesos totales por fase se obtiene lo siguiente:

Peso de conductores ACAR 4 x 1 000 MCM = 4 x 1.397 = 5.588 kg/m


Para la seleccin de conductores ubicados en altitudes de 3000 a 4000 msnm y de 4001 a4450 msnm; la seleccin de conductores de efecta en base al menor peso total por cada haz

de conductores conforme a los resultados obtenidos anteriores,

Zona sierra - altitud mxima 4000 msnm

Se comparan los pesos totales de cada haz de conductores preeleccionados.



Zona sierra alta - altitud mxima 4450 msnm

Se comparan los pesos totales de cada haz de conductores preeleccionados.

Peso de conductores AAAC 4 x 1 300 MCM = 4 x 1.817 = 7.268 kg/m

A d T i i 00 kV M M S b M l


27/317


En el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2011, en la regla 212. Tensiones Inducidas Campos Elctrico y Magntico, se establecen los valores mximos de las radiaciones no

ionizantes referidas a los campos elctricos y magnticos.

En zonas de trabajo (exposicin ocupacional), as como en lugares pblicos (exposicin

poblacional), no se deben superar los valores mximos de exposicin a campos elctricos ynagnticos a 60 HZ, de acuerdo con la siguiente tabla.

Tipo de Exposicin

Intensidad de Campo

Elctrico(kV/m)

Densidad de Flujo

Magntico( T)Poblacional 4.2 83.3Ocupacional 8.3 416.7

Con respecto al ruido audible los valores mnomos de la relacin seal ruido recomendado

por la IEC a 80 m del eje de la lnea es 22 dB.

Para la radio interferencia el valor mximo recomendado en condiciones de buen tiempo a 15m de la fase externa, segn la norma canadiense es de 60 dB.

En el Anexo 4 A, se muestran los clculos de verificacin de campo magntico, campo

elctrico, ruido audible y radio interferencia, los tres ptrimeros desarrollados mediante los

programas del texto EPRI AC Transmisin Line Referente Book 200 kV and Above, tercera

edicin.

5.2.5 Conclusin

Los conductores seleccionados para la lnea de transmisin 500 kV MantaroMarcona Nueva

Socabaya NuevaMontalvo Nueva, se establece para cada altitud de ubicacin del trazo de

ruta de la lnea y en concordancia con las zonas de carga mecnica establecidas en el CdigoNacional de Electricidad Suministro 2 011

Para la zona costa con niveles con altitud promedio de 1 000 msnm y altitud mxima de 1 600msnm, el haz de conductor seleccionado es ACAR 4 x 850 MCM. En esta zona slo llevar elcable de fibra ptica OPGW para telecomunicaciones.

Para la zona sierra con nivel de altitud mxima de 3 000 msnm, el haz de conductor

A t t L d T i i 500 kV M t M S b M t l


28/317


5.3 Caracteristicas de Conductores de Fases Seleccionados, Cable de Fibra Opticatipo OPGW y Cable de Acero Galvanizado EHS

Las caractersticas de los conductores de fase seleccionados y las caractersticas de los cablesde guarda se muestran a continuacin.

5.3.1 Conductor de Fase

N DESCRIPCION Ubicacin de Lnea de Transmisin 500 kVcosta/sierra sierra media sierra alta altiplano

1. Altitud mxima (msnm) 1 600 3 000 4 000 4 4502. Zona de Carga (CNE 2011) Area A0 Area A0 Area A1 Area A23. Tipo ACAR ACAR ACAR AAAC4. Nmero de subconductores 4 4 4 45. Calibre (MCM) 850 1 000 1 200 1 3006. Seccin (mm) 431 507 608 6597. Dimetro (mm) 26.95 29.23 32.02 33.378. Peso lineal (kg/m) 1.187 1.397 1.677 1.8179. Peso lineal haz de subconductores (kg/m) 4.748 5.588 6.708 7.26810. Nmero de hilos aluminio (#) 18 18 1811. Nmero de hilos Aleacin de Al. (#) 19 19 19 6112. Dimetro de hilos aluminio (mm) 3.73 4.18 4.6713. Dimetro hilos de aleacin de Al. (mm) 3.73 4.18 4.67 3.7114. Tiro de rotura (kg) 9 715 11 452 13 748 19 19515. Resistencia en DC a 20C (ohm/km) 0.0721 0.0613 0.0514 0.0498416. Coeficiente de dilatacin lineal (C- ) 0.000023 0.000023 0.000023 0.00002317. Mdulo de elasticidad inicial (kg/mm) 4600 4600 4600 5000

5.3.2 Cables de Guarda y de Telecomunicacin

a. Cable de Acero Galvanizado EHS

Las caractersticas del cable de acero galvanizado EHS que se utilizar como cable deguarda para proteccin contra descargas atmosfricas son las siguientes:

Tipo : Acero galvanizadoGrado : EHS (Extra High Strength)

Norma de fabricacin : ASTM A363Seccin nominal : 70 mmSeccin real : 73.58 mm

Anteproyecto: Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro Marcona Socabaya Montalvo


29/317


Hilos metlicos : Una sola capa compuesta por: nueve(09) hilos de alumoweld y seis (06)

hilos de aleacin de aluminioSeccin aluminio (nominal / real) : 108 mmDimetro externo : 14,00 mmPeso propio : 0,602 kgf/mMnima carga de rotura (RTS) : 9 597 kgfCapacidad de cortocircuito : 16 kA, 0,3 sTemperatura del conductor mximo : 180 CModulo de elasticidad : 12 000 kg/mm

b.2 Unidad Central

Nmero de fibras pticas : 24Dimetro exterior del tubo : 9,6 mmDimetro interior del tubo : 6,8 mmMaterial- Espaciador central con surco

helicoidal (opcional) : Aleacin de aluminio

- Tubo : AluminioGradiente de temperatura : Interior hacia exterior

b.3 Fibras pticas

Tipo de fibra ptica : MonomodoNorma : ITU-T-G655Dimetro de revestimiento (cladding diameter) : 125 m 2 mDimetro recubrimiento primario (coating diameter) : 250 mDimetro del recubrimiento secundario : 500 m - 900 mError de concentricidad ncleo/revestimiento : 0,6 m(core cladding concentricity error) :Error de revestimiento de no circularidad : 1,0%(cladding non-circularity error) :Error de concentricidad recubrimiento/revestimiento : 12 m(coating /cladding concentricity error) :Atenuacin maxima : (*1)

- A 1 550 nm : 0,23 dB/km- A 1 625 nm : 0,25 dB/kmLongitud de onda de corte (cut off wavelength) : 1260 nmCoeficientes de dispersin cromtica:- 3 Ventana:1 528 a 1 561 nm : 2,0 a 6,0 ps/(nm km)- 4 Ventana:1 561 a 1 620 nm : 4,5 a 11,0 ps/(nm km)Dispersin de modo de polari acin < 0 2 ps/ km

Anteproyecto: Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro-Marcona-Socabaya-Montalvo


30/317


6. SELECCION DEL AISLAMIENTO

6.1 Premisas de Diseo

El diseo del aislamiento de la Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro - Marcona Nueva Socabaya NuevaMontalvo Nueva, se efecta considerando que el trazo de ruta de la lnea de500 kV se ubica en varios niveles de altitud y en las regiones costa y sierra; por lo tanto, elclculo del aislamiento se efecta para las zonas de carga reas A0, A1 y A2, descrita en elCdigo Nacional de Electricidad Suministro 2 011, Tabla 250-1-B.

El diseo de aislamiento se efecta bsicamente para una cadena de suspensin y una cadenade anclaje, para las condiciones de estado normal de la lnea y para condiciones de cargalongitudinal (rotura de conductores); tomando en cuenta estas consideraciones se efectan losdiseos mecnicos y elctricos para las cadenas de aisladores de suspensin y anclaje.

Considerando que la lnea de 500 kV se ubica en zonas de gran altitud (mayor a 4 000 msnm);para las cadenas de aislamiento que se ubican en la zona de carga rea A2, se realiza laverificacin de la resistencia a la rotura del aislamiento para la condicin extrema de hielo sobre

los conductores y cables de guarda con espesor de manguito igual a 25 00 mm.

En el diseo elctrico se determinan la cantidad de aisladores por cadena para las condicionesde sobretensin a frecuencia industrial hmedo, sobretensin de impulso y por distancia de fugade las cadenas de aisladores establecido para cada zona de carga; mientras que las distanciasa masa se verifican por sobretensin a frecuencia industrila y por sobretensin de maniobra.

6.2 Diseo Mecnico

La determinacin de la resistencia a la rotura de las cadenas de aisladores se efecta para lacadena de suspensin y la cadena de anclaje angular.

6.2.1 Cadena de Suspensin

El clculo de la resistencia de rotura de los aisladores se efecta para la condicin de maximoviento con conductores sanos y para la condicin de carga longitudinal con dos subconductores

rotos del haz de cuatro.

a. Condicin de Mximo Viento

Los clculos se efectan de acuerdo con los conductores seleccionados y sus respectivas



31/317

Anteproyecto: Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro Marcona Socabaya Montalvoy Subestaciones

Zona de carga rea A0 (costa), es para una altitud promedio de 1000 msnm, con un aaltitud mxima de 1 600 msnm.

Los parmetros climatolgicos que se aplican en cada zona de carga, segn la tabla 250-1-B, del Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2011, para la condicin de viento mximoson los siguientes:

Zona de carga rea A0 (para 1 000 msnm y < 3 000 msnm),- Temperatura, 10C- Viento mximo transversal, 26 m/s- Presin de viento PV = 42.26 kg/m

Zona de carga rea 1 (3 000 a 4 000 msnm)- Temperatura, 5C- Viento mximo transversal, 29 m/s- Presin de viento PV = 39.02 kg/m

Zona de carga rea 2 (4 001 a 4 500 msnm)- Temperatura, 0C- Viento mximo transversal, 31.5 m/s- Presin de viento PV = 46.04 kg/m

La carga mnima de rotura de la cadena de suspensin se obtiene mediante la siguienteexpresin:

2

21

2

321 VVTTTfsP (a)

Donde:

P = esfuerzo de rotura del aislador y herrajesT1 = carga transversal debido al viento sobre el conductorT2 = carga transversal debido al viento sobre los aisladoresT3 = carga transversal debido al ngulo de desvoT3 = T x sen /2T = Tiro del conductor en condicin de mximo vientoV1 = peso del conductor, para el vano pesoV2 = peso de aislador + peso de herrajesFs = 2,0; factor de seguridad

El desarrollo y resultados de la ecuacin se muestran en el Cuadro N 6.1 y en el Anexo 7.

b. Condicin de Carga Longitudinal (Rotura de conductores)



32/317

p y yy Subestaciones

Temperatura promedio, 16C y zona de carga rea A0 (sierra);Temperatura promedio, 10 C y zona de carga rea A1;Temperatura promedio, 5C y zona de carga rea A2;

Viento promedio transversal al eje de la lnea, PV = 0,00 kg/mRotura de dos sub conductores de una fase, alternadamente.

La carga mnima de rotura de la cadena de suspensin se obtiene mediante la siguienteexpresin:

22

321

2*

12 LkTTTVVfsP (b)

Donde:

P = esfuerzo de rotura del aislador y herrajes

V1*= 0,75 x V1

El clculo del tiro longitudinal L est afectado por coeficientes de reduccin de tiro y deimpacto por rotura de conductor.

La carga longitudinal L en la cadena de aisladores de suspensin despus de la rotura dedos subconductores del haz, es afectada por el coeficiente de reduccin de tiro y el factorde seguridad (fs), siendo los valores los siguientes: coeficiente de reduccin, k = 0,70 yfactor de seguridad, fs = 2,00.

Para el instante de la rotura de dos conductores ACAR AAAC de una fase, la carga

longitudinal L es afectado por el coeficiente de impacto debido a la rotura de unconductor, cuyo valor estimado es, = 3,50.

En la frmula (b) cuando se calcula el esfuerzo de la cadena en el momento de presentarseuna carga longitudinal como productor de la rotura de dos subconductores del haz; en estecaso el coeficiente de impacto remplaza al coeficiente ken la expresin descrita en (b).

Los clculos para la condicin de carga longitudinal, se muestran en el Anexo 7.

c. Verificacin para Condicin de Slo Hielo (Zona de Carga rea A2)

El verificacin de la cadena de aislador de suspensin para la condicin de slo hielo seefecta slo para el siguiente haz de conductores de tipo AAAC 4 x 1300 MCM.



33/317

y Subestaciones

Dimetro de cada subconductor incluido manguito de hielo, 83.37 mmPeso unitario de cada subconductor incluido manguito de hielo, 6.003 kg/mTiro para vano medio de 500 m, en condicin de slo hielo, 9 204.54 kg

En condicin de slo hielo, la resistencia mecnica mnima de la cadena de aisladores desuspensin ser igual a 300 kN.

6.2.2 Cadena de Anclaje

a. Condicin de Carga Longitudinal (Rotura de Conductores)

El diseo mecnico de la cadena de aisladores de anclaje se efecta para los siguienteshaces de conductores

Haz de conductores ACAR 4 x 850 MCM, zona de carga rea A0 (costa)Haz de conductores ACAR 4 x 1 000 MCM, zona de carga rea A0 (sierra)Haz de conductores ACAR 4 x 1 200 MCM; zona de carga rea A1Haz de conductores AAAC 4 x 1 300 MCM , zona de carga rea A2

El esfuerzo de rotura de la cadena de aisladores de anclaje se verifica para la cargalongitudinal debido a la rotura de dos subconductores del haz, se efecta considerando lossiguientes parmetros climatolgicos:

Temperatura promedio, zona de carga rea A0 (costa), 20 C;Temperatura promedio, zona de carga rea A0 (sierra), 16 C;Temperatura promedio, zona de carga rea A1, 10 C;Temperatura promedio, zona de carga rea A2, 5 C;Viento promedio transversal al eje de la lnea, PV = 0,00 kg/m

Rotura de dos subconductores del haz de una fase

En donde se debe de cumplir que:

L = P / (c)

P = Esfuerzo mnimo de rotura del aislador y herrajesL = Mximo carga longitudinal antes de la rotura de la cadena

= Coeficiente de impacto en caso de rotura de la cadena de anclaje, seasume 3,50 para el haz de conductores

Los resultados del clculo mecnico se presentan en los Cuadros N 6.1, N 6.2, N 6.3 y elAnexo 7.

Anteproyecto: Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro-Marcona-Socabaya-MontalvoS b t i


34/317

y Subestaciones

CUADRO N 6.1

CALCULO MECANICO DE CADENAS DE AISLADORES

ZONA DE CARGA AREA A0 (< 3 000 MSNM)

Tipo decadena

Fuerzas en laCadena de Aisladores P (kN) (*)

FuerzaCalculada

(kN)

FuerzaAsumida

(kN)Normal Fs Rotura Fs k

Suspensin114.21 2,00 78,78 2,00 0,70 -----

130 160------- ----- 129,80 ----- ----- 3,50

Anclaje ------- ----- 72,13 2,00 ----- ----- 144 2 x 160------- ----- 144.27 ----- ----- 3,50

CUADRO N 6.2

ZONA DE CARGA AREA A1 (3 000 A 4 000 MSNM)

Tipo decadena


FuerzaCalculada

(kN)

FuerzaAsumida

(kN)Normal Fs Rotura Fs k

Suspensin132.74 2,00 93.80 2,00 0,70 -----

155 160------- ----- 155.21 ----- ----- 3,50

Anclaje------- ----- 86.29 2,00 ----- -----

151 2 x 160------- ----- 151.00 ----- ----- 3,50

CUADRO N 6.3

ZONA DE CARGA AREA A2 (4 001 A 4 500 MSNM)

Tipo decadena


FuerzaCalculada

(kN)

FuerzaAsumida

(Kn)Normal Fs Rotura Hielo Fs k

Suspensin162.31 2,00 120.06 288.98 2,00 0,70 -----

289 2 x 160

------- ----- 215.10 ----- ----- 3,50Anclaje

------- ----- 120.46 2,00 ----- -----210 2 x 160

------- ----- 210.81 ----- ----- 3,50

(*) Todos los valores de la tabla, incluyen el factor de seguridad fs, los coeficientes dereduccin k y de impacto , que se presentan durante la rotura de un conductor de fase.

Anteproyecto: Lnea de Transmisin 500 kV Mantaro-Marcona-Socabaya-MontalvoS b t i


35/317

y Subestaciones

6.3 Clculo Elctrico

6.3.1 Por Sobretensin a Frecuencia Industrial

En el diseo del aislamiento por sobretensin a frecuencia industrial hmedo, el valor del voltajecrtico disruptivo debe ser corregido por factores ambientales.

Los factores de correccin ambiental se efecta con los siguientes parmetros: densidad relativadel aire DRA para la altitud y temperatura determinada y humedad absoluta (Hv) paratemperatura ambiente y humedad relativa del aire.

Finalmente se obtiene el Voltaje No Disruptivo (VND) por sobretensin a frecuencia industrial.

Utilizando el catlogo de fabricantes de aisladores de vidrio y con los valores de los VNDcalculados se obtienen las siguientes cantidades de aisladores para las cadenas de suspensin,los cuales estn de acuerdo con las zonas de cargas establecidos en el CNE Suministro 2 011.

En el Cuadro N 6.4 se presenta un resumen para las diferentes zonas de carga, de los factoresde correccin ambientales, el clculo del voltaje crtico disruptivo, los voltajes crticos disruptivos

corregidos por factores ambientales en valor eficaz y en valor pico y el nmero de aisladorespara la cadena de suspensin y para cada zona de carga.

CUADRO N 6.4

POR SOBRETENSION A FRECUENCIA INDUSTRIAL

Descripcin Smbolo Valores calculadosRegin Costa Sierra Sierra AltiplanoZona de carga rea (CNE Suministro 2 011) A0 A0 A1 A2Altitud msnm 1 000 < 3 000 3 0004 000 4 0014450Densidad Relativa del aire DRA 0.897 0.707 0.637 0.613Temperatura ambiente C 20 16 10 5Factor de correccin por humedad Hv 1.014 1.032 1.050 1.066Voltaje crtico disruptivo Vcfo kVp 592.83 592.83 592.83 592.83Voltaje crtico disruptivo corregido Vcfoc kVrms 473.87 611.89 690.98 728.97Voltaje resistente VND kVrms 445.44 575.18 649.52 685.24

Tipo de aisladorClase IEC U160BSP U160BSP U160BSP U160BSPDimensiones del aislador mm 330 x 146 330 x 146 330 x 146 330 x 146Nmero de aisladores (segn catlogo) N 15 21 24 26

Notas:- Todos los aisladores utilizados son de tipo Fog.



36/317

y Subestaciones

Mediante la siguiente ecuacin se obtiene el valor crtico disruptivo, para una probabilidad del50% de descargas y un 50% de probabilidad de resistencia.

DRA

BILCFO)3.11(

50

Donde:

airedelrelativadensidadDRA

estndardesviacin%3

CUADRO N 6.5

POR SOBRETENSION DE IMPULSO

Descripcin Smbolo Valores CalculadosRegin Costa Sierra Sierra AltiplanoZona de carga rea (CNE Suministro 2 011) A0 A0 A1 A2Altitud msnm 1 000 < 3 000 3 0004 000 4 0014450Nivel Bsico de Impulso (BIL) kV 1550 1550 1550 1550

Densidad Relativa del aire DRA 0.897 0.707 0.637 0.613Temperatura ambiente C 20 16 10 5Voltaje crtico disruptivo CFO kVp 1798 2281 2532 2631Tipo de aisladorClase IEC U160BSP U160BSP U160BSP U160BSPDimensiones del aislador mm 330 x 146 330 x 146 330 x 146 330 x 146Nmero de aisladores tipo Fog N 22 29 31 32

6.3.3 Por Distancia de Fuga

Para el clculo del aislamiento por distancia de fuga total de las cadenas de aisladores desuspensin de la lnea de transmisin de 500 kV se considera 20 mm/kV para la zona sierra conaltitudes superiores a 3000 msnm; 25 mm/kV para la zona sierra con altitudes hasta los 3000msnm y 31 mm/kV para la zona costa con altitud promedio de 1000 msnm y altitud mxima de 1600 msnm.

La distancia de fuga total se calcula mediante la siguiente expresin

Df = KV x Dfu x FA

Donde: KV = tensin mxima de operacin de la lnea, 525 kV;Dfu = distancia de fuga unitaria segn IEC 60815,FA = factor de altitud segn norma IEC.



37/317

y Subestaciones

CUADRO N 6.6

POR DISTANCIA DE FUGA (NORMA IEC 60815)

ZonaDe

Carga(CNE -2 011)

AltitudMxima(msnm)

Factor dealtitud

segun IEC

DistanciaDe Fuga

Norma IEC60815

(mm/kV)

Aisladores Tipo FogDistanciade Fuga

RequeridaDfr (mm)

Nmero deAisladoresde Cadena

SuspensinClase segn

IEC

Distanciade FugaMnima

Da (mm)

Cargamnima

de rotura(kN)

A0 1 000 1.000 31.00 U160BSP 545 160 16 275 30

A0 3 000 1.278 25.00 U160BSP 545 160 16 774 31

A1 4 000 1.445 20.00 U160BSP 545 160 15 172 28

A2 4 460 1.527 20.00 U160BSP 545 2 x 160 16 033 30

Aisladores previstos para diferentes altitudes son los siguientes:

Costa (hasta 1 000 msnm): se usan aisladores tipo Fog. Clase IEC U160BSP; con

dimensiones 330 x 146 mm; distancia de fuga = 545 mm;Sierra (< 3 000 msnm): se usan aisladores tipo Fog, Clase IEC U160BSP; con dimensiones330 x 146 mm; distancia de fuga = 545 mm;Sierra (3 000 4 000 msnm): se usan aisladores tipo Fog, Clase IEC U160BSP; condimensiones 330 x 146 mm; distancia de fuga = 545 mm;Sierra (4 001 4 460 msnm): se usan aisladores tipo Fog, clase IEC U160BSP; condimensiones 380 x 195 mm; distancia de fuga = 545 mm;

Los detalles del clculo se muestran en el Anexo 7

6.4 Aislamiento Selecionado

6.4.1 Tipo y Nmero de Aisladores

Las cadenas de aisladores de suspensin de la lnea de transmisin se determinan segn loscriterios de sobretensin a frecuencia industrial, sobretensin de impulso y por distancia de fuga,habindose seleccionado las siguientes cantidades de acuerdo a la zona de carga establecidoen el CNE Suministro 2 011; tomando en cuenta que las unidades aisladoras son de tipo Fog.

CUADRO N 6.7

NMERO DE AISLADORES PARA CADENA DE SUSPENSION



38/317

y Subestaciones

Para las cadenas de anclaje se adicionarn dos aisladores por razones de seguridad.

En conclusin, para la lnea de transmisin de 500 kV, cuyo trazo de ruta se ubica en altitudes yzonas variables se utilizar el siguiente aislamiento:

Para altitudes hasta 4000 msnm se utilizan aisladores tipo Fog de vidrio templado de 160 kN deresistencia a la rotura y con dimensiones de 330 x 146 mm.

Para altitudes superiores a 4000 msnm se utilizan aisladores tipo Fog de vidrio templado de 160kN de resistencia a la rotura para la suspensin y anclaje; con dimensiones de 330 x 146 mm.En esta altitud se utilizan cadenas dobles de los aisladores, es decir con resistencia mecnica

de 2 x 160 kN.

6.4.2 CARACTERSTICAS DEL AISLADOR SELECCIONADO

a. Caractersticas de aislador seleccionado

- Tipo : Fog- Material : Vidrio templado

- Clase IEC (Publicacin IEC 60305) : U160BLP- Ensamblaje (Publicacin IEC 60120) : 20- Conexin : Ball & socket- Dimetro de disco : 330 mm- Altura : 146 mm- Distancia de fuga : 545 mm- Carga de rotura mnima garantizada : 160 kN (segn IEC 60383)- Resistencia al impacto : 400 N.m (45 in.lb) (segn ANSI C29.1)- Peso Neto Aproximado : 8,9 kg

Segn IEC 60383

- Voltaje sostenido al Impulso de rayo : 140 kV- Voltaje sostenido de perforacin : 130 kV- Voltaje sostenido a Frecuencia Industrial

Bajo lluvia un minuto : 55 kVEn seco un minuto : 90 kV

Segn ANSI C29-1

- Voltaje de contorneo a frecuencia industrialEn seco : 105 kVBajo lluvia : 65 kV

- Impulso tipo rayo



39/317

y

6.4.3 Caractersticas de Cadenas de Suspensin y Anclaje

Las caractersticas elctricas de las cadenas de aisladores de suspensin y anclaje, obtenido delcatlogo de los fabricantes de aisladores utilizando la Norma IEC, que sern utilizados en laLnea de transmisin en 500 kV son las siguientes:

Para una altitud hasta 4000 msnm, cadena simple con aisladores de vidrio templado, tipo Fog,Clase IEC U160BLP, con dimensiones 330 x 146 mm y distancia de fuga 545 mm, los valoresaproximados de las caractersticas electromecnicas de las cadenas de aisladores desuspensin y anclaje son los siguientes:

CUADRO N 6.8

CARACTERISTICAS DE CADENAS DE SUSPENSION Y ANCLAJE(ZONAS A0 Y A1)

Altitud (msnm) 1 000 3 000 3 000 a 4 000Zona de Carga (CNE Suministro) A0 A0 A1Regin Costa Sierra SierraTipo de Cadena Suspensin Anclaje Suspensin Anclaje Suspensin Anclaje

Nmero de aisladores 30 32 31 33 31 33Voltaje sostenido a frecuencia industrial- Seco (kV) 1215 1275 1245 1305 1245 1305- Hmedo (kV) 770 810 790 830 790 830Voltaje sostenido al impulso tipo rayo (kV) 2420 2580 2500 2660 2560 2660Resistencia electromecnica (kN) 160 160 160 160 160 160Distancia de fuga total (mm) 16 350 17 440 16 895 17 985 16 895 17 985

Para una altitud entre 4 0014 500 msnm, se utilizan cadenas de sus pensin y anclaje doblescon aisladores de vidrio templado, tipo Fog, Clase IEC U160BSP, con dimensiones 330 x 146mm y distancia de fuga 545 mm, los valores aproximados de las caractersticaselectromecnicas de las cadenas de suspensin y anclaje son los siguientes:

CUADRO N 6.9

CARACTERISTICAS DE CADENAS DE SUSPENSION Y ANCLAJE(ZONA A2)

Altitud (msnm) 4 0014 500Zona de Carga (CNE Suministro) A2Regin SierraAltiplanoTipo de Cadena Suspensin Anclaje



40/317

6.5 Distancias a Masa a Frecuencia Industrial Hmedo

Las distancias a masa a frecuencia industrial aproximados se obtienen de las curvas de

Aleksandrok del EPRI AC Transmission Line Reference Book 200 kV and Above (fig. 3.3-7) paralas diferentes zonas de carga y voltaje crtico disruptivo en kVpico, son los siguientes.

CUADRO N 6.10

DISTANCIA A MASA A FRECUENCIA INDUSTRIAL

Zona de carga Voltaje Resistente(kVpico)

Distancia a masa(m)

A0 (1 000 msnm) 670 1.40

A0 (3 000 msnm 865 1.79

A1 (4 000 msnm) 977 1.86

A2 (4 500 msnm) 1 031 2.00

6.6 Distancia a Masa por Sobretension de Maniobra

La Sobretensin de Maniobra Mximo Convencional, en valor pico es

SMV

VSM LL

3

2

Donde: VLL = Voltaje pico nominal del sistema, lnea - lnea

SM = Sobretensin de maniobra en p.u., se asume igual a 2.50

El Voltaje Crtico Disruptivo segn criterio de la IEC es :

3150

VSMCFO

Donde: VSM = Voltaje Resistente, en kVCFOV = Voltaje Crtico Disruptivo, en kV

= Desviacin estndar normalizada con respecto a la VCFO, se asume 5%

Normalmente la sobretensin de maniobra es de origen interno del sistema, entoces el voltajecrtico por sobretensin de maniobra que debe soportar la cadena de aisladores se determina



41/317

La distancia a masa por sobretensin de maniobra se calcula mediante la siguiente expresin

50

50

3400

8

CFOKsm

CFO

D

Donde:

avenconductorparay

lateralestructuraconductorparaaigualFactorKsm

maniobradensobretensipormasaaciadisD

tan25.1

45.1

tan

CUADRO N 6.5

DISTANCIA A MASA POR SOBRETENSION DE MANIOBRA

Descripcin Smbolo Valores CalculadosRegin Costa Sierra Sierra AltiplanoZona de carga rea (CNE Suministro 2 011) A0 A0 A1 A2

Altitud msnm 1 000 < 3 000 3 0004 000 4 0014450Densidad Relativa del aire DRA 0.897 0.707 0.637 0.613Voltaje de maniobra fasetierra VSM kV 1 020 1 020 1 020 1 020Voltaje crtico disruptivo kVp 1338 1 697 1 884 1 958Distancia a masa por VSM cond. fase lateral m 2.98 4.20 4.95 5.27Distancia a masa por VSM cond. ventana m 3.67 5.32 6.37 6.83

7. CALCULO DE ESTRUCTURAS

7.1 Introduccin

En esta seccin se presentan los clculos de las estructuras de acero en celosa con disposicinhorizontal de los conductores de fases para la Lnea de Transmisin 500 kV mantaro MarconaNuevaSocabaya NuevaMontalvo Nueva.

El clculo de estructuras se elabora a partir de los conductores seleccionados, el nmero de

conductores por fase, la disposicin horizontal de la simple terna y cables de guarda previstos,de acero galvanizado EHS y de fibra ptica tipo OPGW que se ubican en la parte superior de lasestructuras.

7 2 Caractersticas Climatolgicas y Ambientales



42/317

los valores obtenidos en lneas de alta tensin desarrollados en la zona del presenteanteproyecto.

7.3 Clculo Mecnico de Estructuras

7.3.1 Criterio de Diseo

Las estructuras metlicas de acero galvanizado en celosa para la Lnea de Transmisin 500 kVse calculan de acuerdo con las reglas establecidas en el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2011 y otras normas internacionales.

7.3.2 Tipos de Estructuras

En la lnea de transmisin de 500 kV en estudio, se van a considerar slo estructuras tpicasautoportantes con terna horizontal y se tiene previsto utilizar familias de estructuras para cadazona de carga definida segn altitud de ubicacin de la lnea.

Para cada zona de carga se utilizan las siguientes familias de estructuras:

Zona de carga rea A0 hasta 1 000 msnm: estructuras de suspensin simple SA, estructuraangular A30, estructura angular A60 y estructura Terminal A60/2.

Zona de carga rea A0 hasta 3 000 msnm: estructuras de suspensin simple SA/1, estructuraangular A30/1, estructura angular A60/1 y estructura Terminal A60/21.

Zona de carga rea A1 de 3 000 a 4 000 msnm: estructuras de suspensin simple SB,estructura angular B30, estructura angular B60 y estructura Terminal B60/2.

Zona de carga rea A2 de 4 001 a 4 450 msnm: estructuras de suspensin simple SC,estructura angular C30, estructura angular C60 y estructura Terminal C60/2.

7.3.3 Hiptesis de Carga de Estructuras

Las hiptesis previstas para determinar los rboles de carga de los diferentes tipos deestructuras sern de acuerdo a la tabla 250-1-B del Cdigo Nacional de Electricidad Suministro2 011, para las condiciones de viento, hielo y temperatura en funcin a la zona de carga laaltitud en msnm que se encuentra la instalacin



43/317

CUADRO N 7.1CONDICIONES DE CARGA

Zonade

Carga

Altitud(msnm)

Temperatura (C)Presin de

Viento(kg/m)

Espesor demanguito deHielo (mm)

MximoPorcentajede tensinrotura (%)

EDSInicial

Asociadaa vientoy/o hielo

A0 Hasta 1 000 20 10 42.26 0.00 60

A0 1 000 - 3 000 161005

42.260.0012.25

0.000.000.00

606060

A1 3 000 - 4 000 10500

39.020.009.75

06.003.00

606060

A2 4 001 - 4 500 50-5-5

46.040.0011.15

0.0025.0012.0

606060

En el Anexo 8 se muestran las hiptesis de carga y las prestaciones de las estructuras descritasen el punto 7.3.2.

7.3.4 Configuracin de la Parte Superior de las Eestructuras

a. Distancia Entre Fases

La distancia entre fases de la simple terna horizontal se calcula en funcin deldesplazamiento lateral de la cadena de suspensin, que determina la longitud de la crucetalateral y el espacio necesario para la cadena en V ubicado en la parte central de laestructura.

Aplicando las distancias de aislamiento a masa, se calculan las distancias mnimas deseparacin de fases (D) de la estructura de suspensin S y de las estructuras de anclajeA30 y A60, es importante tambin considerar la distancia de separacin entre fases que seutiliz en la seleccin del conductor en especial para el cumplimiento de las caractersticasdel gradiente superficial del haz de conductores.

b. Distancia de Seguridad a Estructura

Las distancias de seguridad a la estructura se definen, para las condiciones desobretensin a frecuencia industrial y sobretensin de impulso, relacionando cada condicinal ngulo de oscilacin de las cadenas de aisladores de suspensin, y que se determina de



44/317

impulso siempre son menores a la debida por sobretensin de maniobra ygeneralmente no se consideran.

En el Cuadro N 7.2 se presentan distancias de seguridad promedios para el nivel de 500kV, segn distancias de aislamiento obtenidos en el punto 6.5 y refrendados por datosprcticos obtenidos de proyectos similares.

CUADRO N 7.2

DISTANCIAS DE SEGURIDAD A ESTRUCTURA

Condicin deLnea de

Transmisin de500 kV

Velocidadde Viento

Mximongulo deOscilacin

()

Distancia de Seguridad a Estructura (m)Altitudmxima

1 000msnm

Altitudmxima

3 000msnm

Altitudmxima

4 000msnm

Altitudmxima

4 450msnm

Frecuencia Industrial60 Hz

Mxima 50,00 1,30 1.80 1.85 2.00

Sobretensin deManiobra - fases

lateralesMedia 25,00 3.19 4.53 5.36 5.72

Sobretensin deManiobra - fasecentral

Media 0,00 3.95 5.78 6.96 7.49

7.4 Distancias de Seguridad

Las distancias de seguridad al suelo se han establecido conforme a las reglas se la seccin 23

del Cdigo Nacional de ElectricidadSuministro 2011.

CUADRO N 7.3

DISTANCIA DE SEGURIDAD AL SUELO

Descripcin

Altitud (msnm)

1 000 3 000 4 000 4 450

- En reas no transitadas por vehculos- Al cruce de calles y caminos rurales- Al cruce de carreteras y avenidas

Al d d f il l t

10.27 m11.77 m12.27 m13 27

11.42 m12.92 m13.42 m14 42

12.08 m13.58 m14.08 m15 08

12.40 m13.90 m14.40 m15 40



45/317

7.5.1 Clculo de Cargas en las Estructuras

Se desarrollan los rboles de cargas de todas las familias de estructuras y de todos los tipos de

estructuras.

En el Anexo 9 se presentan los rboles de carga de las estructuras de la lnea de tran

Anteproyecto L.T. en 500kV Mantaro-Marcona-Nueva Socabaylla-Montalvo y Subestaciones

Documents

Transcript of Anteproyecto L.T. en 500kV Mantaro-Marcona-Nueva Socabaylla-Montalvo y Subestaciones