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LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
INTRODUCCIÓN
Ing. Carlos Huayllasco Montalva
LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Profesor: Carlos Alberto Huayllasco Montalvaemail: [email protected]: 999-441-318Sistema de Calificación:
Examen Parcial : Peso 1Examen Final : Peso 1Examen Sustitutorio
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LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
El profesor incidirá en el conocimiento de los conceptos que se manejan en instalaciones eléctricas y líneas de transmisión
Se entrega un CD con las exposiciones del curso, un Texto complementario del curso e información relevante para el alumno
BIBLIOGRAFÍA
• Ministerio de Energía y Minas – Dirección General de Electricidad. CÓDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD –SUMINISTRO, Lima: año 2002
• Harper, Enrique. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN y DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA ELÉCTRICA, Editorial Limusa
• Gonzales Amancio, Gerardo. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN, Editorial Universitaria
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BIBLIOGRAFÍA
• Westinghouse Electric Corporation. ELECTRICAL TRANSMISSION AND DISTRIBUTION REFERENCE BOOK
• Stevenson, William D. Jr. ANÁLISIS DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA, Mc Graw - Hill
• REA Bulletin 62-1. DESIGN MANUAL FOR HIGH VOLTAGE TRANSMISSION LINES, US – Department of Agriculture
DEFINICIÓN DE INGENIERÍA
“PROFESIÓN EN LA CUAL EL CONOCIMIENTO DE LAS CIENCIAS MATEMÁTICAS Y NATURALES ADQUIRIDO MEDIANTE EL ESTUDIO, LA EXPERIENCIA Y LA PRÁCTICA, SE APLICA CON BUEN JUICIO A FIN DE DESARROLLAR LAS FORMAS EN QUE SE PUEDEN UTILIZAR, DE MANERA ECONÓMICA, LOS MATERIALES Y LAS FUERZAS DE LA NATURALEZA EN BENEFICIO DE LA HUMANIDAD”
ABET 1985
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DEFINICIÓN DE INGENIERÍA
“TANTO EL INGENIERO COMO EL CIENTÍFICO RECIBEN UNA EDUCACIÓN COMPLETA EN MATEMÁTICAS Y CIENCIAS NATURALES, SÓLO QUE EL CIENTÍFICO USA SU CONOCIMIENTO PRINCIPALMENTE PARA ADQUIRIR NUEVOS CONOCIMIENTOS, MIENTRAS QUE EL INGENIERO LO APLICA PARA DISEÑAR Y DESARROLLAR DISPOSITIVOS, ESTRUCTURAS Y PROCESOS UTILIZABLES. MIENTRAS EL CIENTÍFICO BUSCA CONOCER, EL INGENIERO ASPIRA A REALIZAR ”EIDE Y OTROS 1979
DEFINICIÓN DE INGENIERÍA
“LA INGENIERÍA SE CONSIDERA TANTO UN ARTE COMO UNA CIENCIA. ABARCA EN SÍ UN SISTEMA DE PRINCIPIOS, MÉTODOS Y TÉCNICAS QUE NO PUEDEN APRENDERSE SIMPLEMENTE ESTUDIANDO, SIENDO NECESARIO, AL MENOS EN PARTE, LA EXPERIENCIA Y LA PRÁCTICA PROFESIONAL...LOS INGENIEROS BUSCAN SOLUCIONES ECONÓMICAS, DE MODO QUE SUS BENEFICIOS EXCEDAN A LOS GASTOS ”
WRIGHT 1989
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FUNCIONES DEL INGENIERO
- INVESTIGACIÓN- DESARROLLO- DISEÑO- PRODUCCIÓN- OPERACIONES- VENTAS - ADMINISTRACIÓN- ENSEÑANZAWRIGHT 1989
El investigador descubre lo que existe, el científico inventa lo que no existe
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“Nunca consideres el estudio como un deber, sino como la oportunidad para penetrar en el maravilloso mundo del
saber”Albert Einstein
DEFINICIÓN DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN
Enlace físico conductivo soportado por estructuras que permite transportar la energía eléctrica entre un punto de generación y transformación, entre centros de transformación, hasta centros de consumo.
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ESQUEMA GENERAL DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS
CONSTITUCIÓN DE INSTALACIÓN DE DISTRIBUCIÓN
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FRECUENCIA DEL SISTEMA ELÉCTRICO EN EL PERÚ
60 Hz
50 Hz
Arequipa
UNI – Escuela de Minería
UNAC – Mirando al Mar
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DENOMINACIONES DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
• Transporte en Corriente Alterna
– MachuPicchu 138 kV
– Cañon del Pato 138 kV
• Subtransmisión
– Independencia – Cañete 60 kV
C. Generación Centro de Consumo
Centro de Consumo Centro de Consumo
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DENOMINACIONES DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
C. Generación C. Generación
Centro de Consumo Centro de Consumo
• Interconexión
– Lima – Chimbote 220 kV (Región Norte – Región Centro)
NIVELES DE TENSIÓN
BT ≤ 1 kV
1 kV < MT ≤ 35 kV
35 kV < AT ≤ 230 kV
MAT > 230 kV
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NIVELES DE TENSIÓN NORMALIZADOS
Francia: 45 – 63 – 90 – 150 – 225 – 400 750 kV
Inglaterra: 33 – 66 – 132 – 275 – 400 kV
Alemania: 30 – 60 – 110 – 220 – 400 kV
Rusia: 35 – 110 – 150 – 220 – 300 – 400 – 500
750 1 150 kV
Perú: 30 – 60 – 138 – 220 500 kV
USA: 34,5 – 69 – 115 – 138 – 150 – 230
287 – 345 – 400 – 500 – 765 – 800
1050
ÓRDENES DE MAGNITUD
60 kV Transmite 20-30 MW 50-70 km
138 kV Transmite 60-70 MW 80-100 km
220 kV Transmite 130-160 MW 200-300 km
500 kV Transmite 2000-3000 MW 500-800 km
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COMPONENTES DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN AÉREA (LTA)
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra
COMPONENTES DE UNA LTAConductor
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra Aluminio Desnudo - AAC
Cobre Desnudo
ACSR – AAAC - ACAR
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COMPONENTES DE UNA LTAAislador
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra
Polimérico
Rígido
Suspendido
Line Post
CADENA DE AISLADORES EN SUSPENSIÓN
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CADENA DE AISLADORES EN ANCLAJE
COMPONENTES DE UNA LTASoporte
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra
Estructura con dos subconductores
Torre Metálica
Poste de Madera
Poste Metálico
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COMPONENTES DE UNA LTACable de Guarda
• COPPERWELD– Acero recubierto con
cristales de cobre que penetran las hebras del acero, forma capa que evita corrosión
• ALUMOWELD– Acero recubierto con
cristales de aluminio
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra
COMPONENTES DE UNA LTACable de Guarda
+ +
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COMPONENTES DE UNA LTACable de Guarda
++ +
COMPONENTES DE UNA LTAFundación o Cimentación
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra
Zapata, Cimiento, Fundación
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COMPONENTES DE UNA LTAPuesta a Tierra
Cable de Guarda
Cadena de Aisladores
Conductor
Soporte
Fundación
Puesta a Tierra
OTROS MATERIALES – FERRETERÍAGrapas de Suspensión, Anclaje y Ángulo
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OTROS MATERIALES – FERRETERÍAAmortiguadores de Vibración
Vibración Eólica
Conductor
Viento
DESARROLLO DE UN PROYECTO DE UNA LTA
• Informes Preliminares
• Planeamiento:– Estudios de Prefactibilidad
– Estudios de Factibilidad
• Ingeniería:– Estudio a Contratación de Obra, o
– Estudio Ejecutivo o de detalle
• Ejecución de Obra:– Replanteo
– Ejecución
– Pruebas y Puesta en Servicio
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INFORMES PRELIMINARES
– Líneas están relacionadas con ubicación de una Central o parte de un Sistema
– Estudio del Mercado Eléctrico
– Aprovechamiento hidráulico
– Tipos de líneas
INFORMES PRELIMINARES
– Existe posibilidad de aprovechamiento hidroenergético o utilización del sistema (en ocasiones varían las consideraciones de cargas y entonces la configuración del sistema)
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INFORMES PRELIMINARESRepresa de Itaypu
– Potencia, longitud, tensión, número de ternas, en forma de planificación
PLANEAMIENTO
– Algunas investigaciones de campo (reconocimiento y selección de ruta)
– Intervienen los Informes Preliminares como documentos de base
– Se determina con mayor precisión la potencia, tensión, ternas, longitud y materiales (soporte, conductor, aislador, etc.)
– Análisis de geología de la superficie de la ruta o rutas alternas
– Estudio de contaminación ambiental (para seleccionar aislador)
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PLANEAMIENTO
– Mediciones de resistividad del terreno (para diseño de puesta a tierra)
R = relación de V/I medida e inyectada respectivamente ()
Método Wenner
= 2 a R
a b = resistividad aparente del suelo (-m)
a = distancia entre electrodos (m)
PLANEAMIENTO
– Informaciones adicionales del tipo ambiental, tormentas, lluvias, niveles isoceráunicos, napafreática
– Costos e inversiones
– Se concluye en la factibilidad económica y técnica
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INGENIERÍA
– Intervienen todos los documentos anteriores como antecedentes
– Mayores investigaciones de campo
– Pruebas del terreno para determinar capacidad mecánica
– Selección de la ruta definitiva:• Planos y mapas de la zona (escalas 1/100 000), del Instituto
Geográfico Nacional
• Aerofotografías (escala 1/17 000, 1/10 000) del Servicio Aerofotográfico Nacional de la Dirección General de Aerofotografía
• Mapas de zonas urbanas o edificaciones especiales y de zonas rurales
• Información geológica general (composición del piso, terrenos alcalinos, humus, etc.)
INGENIERÍA – Fotografías Aéreas
OjosFOTOGRAMETRÍA
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INGENIERÍA – Fotos Satelitales
INGENIERÍA – Fotos Satelitales
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INGENIERÍA – Selección de Ruta
– Utilización de GPS (Sistema de Posicionamiento Global) o (Sistema de Posicionamiento Mundial)
INGENIERÍA – Selección de Ruta
Satélite NAVSTAR GPS
Operado por el Departamento de Defensa de USA
Red de 24 satélites (21 operativos y 3 de respaldo)
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CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Accesibilidad necesaria para facilitar la construcción y el mantenimiento
• Vías de acceso existentes o construidas
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Interferencia que la línea podría causar en el funcionamiento de las líneas telefónicas existentes en la zona del trazo
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CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Evitar en lo posible zonas pobladas y zonas arqueológicas
Se debe gestionar el despeje de la
franja de servidumbre
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Reducir al mínimo posible las servidumbres de paso en áreas cultivadas
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CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Cruces de cursos de agua, causes, carreteras, circuitos de comunicación y transmisión, líneas férreas en las mejores condiciones de seguridad
Mal crucede carretera
Correcto crucede carretera
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Cuidar en lo posible de no ubicar el trazo en zonas que favorecen la formación de dunas
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CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE RUTAS
– Procurar la ruta de menor longitud, evitar los ángulos en número y valor, procurar como mínimo ángulos de 60
A
B
POLIGONAL DE LA LÍNEA
S.E. MAJES
V1
V2V3
V4
V5
V6
V7
V8V9
V10V11
V12S.E. CAMANA
San Martín
Tambillo
Santa Isabel de Siguas
San BernandoAlto Siguas
Pedregal
La Colina
El Pionero
El Alto
San Gregorio
La CabañaHacienda el Medio
San Jacinto
Túpac Amaru
La Pampa
Solidaridad
La Sarria
Santa Rosa
El Cardo
Huarangal
El Monte
Uchumayo
Camaná
La Legua
sé
apuy
huli
La DehezaEl Chorro
La PuntaAmecosupe
Los Cerrillos
Naspas
Pampata
Characta
José Olaya
Pisques
Zarzal
San Juan de Siguas
Pachaqui
Santa Ana
La Ramada
Cornejo
Las Higueritas7 43
17787 44 7 45 7 46 7 47 7 48 7 49 7 50 7 51 7 52 7 53 7 54 7 55 7 56 7 57 7 58 7 59 7 60 7 61 7 62 7 63 7 65 7 66 7 67 7 68 7 69 7 70
7 71 7 72 7 73 7 74
7 64
7 75 7 76 7 77 7 78 7 79 7 80 7 81 7 82 7 83 7 84 7 85 7 86 7 87 7 88 7 89 7 90 7 91 7 92 7 93 7 94 7 95 7 96 7 97 7 98 7 99 8 00 8 01 8 02 8 03 8 04 8 05 8 06 8 07 8 08 8 09 8 10 8 11
17681758174817381728171817081698
1798
1808
1818
1828
1838
1848
1858
1868
1878
1888
1898
1908
1918
1928
1938
1948
1958
1968
18681858
18381828181818081798178817781768175817481738172817181708
1698168816781668165816481638162816181608159815881578
7 89 7 90 7 91 7 92 7 93 7 94 7 95 7 96 7 97 7 98 7 99 8 00 8 01 8 02 8 03 8 04 8 05 8 06 8 07 8 08 8 09 8 10 8 11
ESCALA GRAFICA
20 Km100 2 4 6 81
POLIGONAL DE LA LINEAV1V2V3
V4
V5
V6
V7
V8V9
V10
V11
V12
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31
PERFIL DEL TERRENO
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE PERFIL Y PLANIMETRÍA
Escala Horizontal
1/2000
Escala Vertical
1/200 ó
1/500
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32
TIPOS Y DIMENSIONES DE ESTRUCTURAS
Se determinan y calculan cargas mecánicas, aislamiento, sistema de puesta a tierra, fundaciones o cimentaciones
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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33
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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34
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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35
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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36
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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37
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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38
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
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39
ESTRUCTURAS DE TRANSMISIÓN TÍPICAS
PUESTA A TIERRA
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40
TRABAJOS DE GABINETE
Se desarrolla con información acumulada; ubicación de estructuras usando la plantilla de la catenaria
TRABAJOS DE GABINETE
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41
ELABORACIÓN DE DOCUMENTOS
– Especificaciones técnicas para suministro de materiales y equipos
– Especificaciones técnicas de transporte
– Especificaciones técnicas de montaje
ELABORACIÓN DE DOCUMENTOS
– Presupuesto de materiales y equipos, transporte y montaje (técnicas de presupuesto)
Tipo Estructura Cant.
Suspensión 40 1 40 0 3 120 0 0 1 40Ángulo hasta 15 1 1 1 0 3 3 0 0 1 1Ángulo 16° a 45° 4 1 4 0 0 3 12 2 8 1 4Ángulo 46° a 60° 4 1 4 1 4 0 3 12 2 8 1 4Ángulo 61° a 90° 2 0 1 2 0 3 6 3 6 1 2Retención 2 0 0 0 3 6 3 6 1 2
TOTAL 49 6 123 36 28 53
Ret
enid
as R
2
Pue
sta
a T
ierr
a
Sop
orte
20
m, 1
000
N
Sop
orte
20
m, 1
200
N
Ais
lado
r S
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je
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42
ELABORACIÓN DE DOCUMENTOS
EJECUCIÓN DE OBRA
– Replanteo: Seguimiento en el terreno de la ruta de la línea y modificación según presencia de obstáculos
– Ejecución: Construcción por uno, dos o más frentes, optimización del uso de equipos
Inicio
Final
Un solo frente
Dos frentes
Cuatro frentes
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43
EJECUCIÓN DE OBRA
– Pruebas y Puesta en Servicio
Secuencia de Fases
EJECUCIÓN DE OBRA
– Pruebas y Puesta en Servicio
Resistencia por Fase
R = V / (2 x I)
R = Resistencia por faseV = Tensión medida en el vóltmetroI = Corriente medida en el ampérmetro
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44
EJECUCIÓN DE OBRA
– Pruebas y Puesta en Servicio
Resistencia DieléctricaRc = n R
Rc = Resistencia de la cadena de aisladoresn = Número de cadenas de aisladores por fase del tramo
que se mideR = Resistencia medida con el megóhmetro
EJECUCIÓN DE OBRA
– Pruebas y Puesta en Servicio
Impedancia Directa
Z = V / IZ = Impedancia directa/faseV = Valor de tensión medidaI = Valor de la corriente medida
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45
EJECUCIÓN DE OBRA
– Pruebas y Puesta en Servicio
Impedancia Homopolar
Zo = Ua / IoZo = 3 Ua / Ia
Impedancia homopolar, / fase
EJECUCIÓN DE OBRA
– Pruebas y Puesta en Servicio
Impedancia Mutua y Propia
Impedancia Mutua ( Zm )Zm = Uo / Ia , / faseImpedancia Propia ( Za )Za = Ua / Ia , / fase
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46
EJECUCIÓN DE OBRA
Pruebas y Puesta en Servicio
– Prueba de tensión graduada
– Prueba de tensión brusca
– Prueba en cortocircuito
– Prueba de funcionamiento
– Pruebas de comunicación
– Pruebas de protección
– Repuestos y herramientas
– Documentación técnica
DEFINICIONES SLUMP - SI
Wattaje o VatiajePotencia
AmperajeCorriente o
Intensidad de Corriente
VoltajeTensión
1,245.221 245,22
MvaMVA
KvkV
vatiowatt
amperioampere
voltiovolt
IncorrectoCorrecto
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47
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADESSLUMP - SI