seleccion de conductores

ANEXO N 4SELECCIN PRELIMINAR DE CONDUCTORES

SELECCIN PRELIMINAR DE CONDUCTORES PARA LAS LNEASCONTENIDO

11.0CONDUCTOR PARA LA LT CAJAMARCA NORTE CACLIC EN 220 kV

11.1.CARACTERSTICAS DE LOS CONDUCTORES EVALUADOS

11.2.EVALUACIN DE LOS CONDUCTORES POR AMPACITANCIA

41.3.RADIACIONES, INTERFERENCIA DE RADIO Y TELEVISIN Y PRDIDAS POR EFECTO CORONA

51.4.PRDIDAS Y REGULACIN DE LA TENSIN EN LA LNEA

61.5.EVALUACIN ECONMICA DE ALTERNATIVAS

92.0CONDUCTOR PARA LA LT CACLIC MOYOBAMBA EN 138 kV

92.1.CARACTERSTICAS DE LOS CONDUCTORES EVALUADOS

102.2.EVALUACIN DE LOS CONDUCTORES POR AMPACITANCIA

122.3.RADIACIONES, INTERFERENCIA DE RADIO Y TELEVISIN Y PRDIDAS POR EFECTO CORONA

122.4.PRDIDAS Y REGULACIN DE LA TENSIN EN LA LNEA

132.5.EVALUACIN ECONMICA DE ALTERNATIVAS

163.0VERIFICACIN MECNICA DE LOS CONDUCTORES

163.1.ESFUERZOS DE DISEO

173.2.LT CAJAMARCA NORTE - CACLIC EN 220 KV

173.2.1Hiptesis de Trabajo

173.3.LT CACLIC MOYOBAMBA EN 138 KV

173.3.1Hiptesis de Trabajo

1.0CONDUCTOR PARA LA LT CAJAMARCA NORTE CACLIC EN 220 kV1.1.CARACTERSTICAS DE LOS CONDUCTORES EVALUADOSPor las caractersticas de la zona usualmente el conductor tipo ACSR ha sido el ms empleado en este tipo de lneas, a raz de su alta resistencia a la traccin mecnica, su muy buena relacin esfuerzo/peso, su buena ampacidad y factores relacionados con la disponibilidad de los mismos, sin embargo una alternativa efectiva para son los conductores tipo AAAC debido a su buena resistencia a la traccin, su buena relacin esfuerzo/peso y sus prdidas de energa razonables.

En virtud a lo sealado y considerando las caractersticas topogrficas de la zona que atravesar la lnea se ha visto por conveniente evaluar el empleo de estos dos tipos de conductores:

Conductores tipo ACSR

Conductores tipo AAAC.

Las caractersticas relevantes de las distintas secciones de conductores evaluados para esta lnea, segn su tipo, son los que se muestran en las Tablas 1.1 y 1.2.Tabla 1.1 Datos relevantes de conductores tipo ACSR*Conductores

Evaluados

Seccin

mm2FormacinDimetro total

Resistencia

DC a 20C

Ohms/kmResistencia

AC a 50C Ohms/kmResistencia

AC a 75C Ohms/km

ACSR-PHEASANT726,3954x3,9019x2,3435,100,044290,050850,05545

ACSR-CURLEW591,2654x3,517x3,5131,650,054130,062010,06594

ACSR-DRAKE468,5126x4,447x3,4528,140,070210,079400,08629

* Informacin obtenida de catlogos de fabricantes

Tabla 1.2 Caractersticas relevantes de conductores tipo AAAC*Conductores

EvaluadosSeccin

mmResistencia

DC a 20C

Ohms/kmResistencia

AC a 75C Ohms/km

AAAC 700 mm270961x3,8534,630,046330,053330,05733

AAAC 600 mm260861x3,5632,080,054100,061650,06623

* Informacin obtenida de catlogos de fabricantes, excepto en el caso de resistencias AC que fueron estimadas a partir de la resistencia a 20C, considerando el cambio de temperatura y el efecto skin.

1.2.EVALUACIN DE LOS CONDUCTORES POR AMPACITANCIA A. Capacidad de Diseo y Condiciones de Operacin de la Lnea

La seleccin del conductor ha sido efectuada considerando las condiciones de operacin que se indican en la Tabla 1.3.

Tabla 1.3 Condiciones de operacin de los conductores de la lnea CapacidadCaractersticas

Capacidad Nominal La lnea debe tener una capacidad nominal de 180 MVA en condiciones de operacin normal. La temperatura no debe superar la temperatura mxima de 75C.

En contingencias del SEINLa lnea de operar hasta con un 20% de sobrecarga sobre la capacidad de operacin normal, es decir 216 MVA

Potencia de diseo por ampacitanciaLa potencia de diseo debe ser mayor a 300 MVA. En condiciones de emergencia, por un periodo de treinta (30) minutos, deber soportar una sobrecarga no menor de 30%, sobre la potencia de diseo

B. Metodologa de Clculo

La capacidad de transporte de un conductor est en relacin directa con su temperatura de trabajo, por lo que para las condiciones de trabajo sealadas en el literal A., se debe verificar que la temperatura del conductor no sobrepase los lmites permitidos de acuerdo con el tipo de material del mismo, considerando que para la Potencia Nominal la temperatura mxima no debe superar los 75C.

De acuerdo con lo sealado, la metodologa de clculo empleada para determinar la capacidad de transporte de los conductores, en las distintas condiciones de trabajo planteadas, ser la recomendada en la IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors (IEEE Std 738-1993), considerando la radiacin solar para el hemisferio sur.

La metodologa establece el balance trmico en el conductor para calcular la capacidad de estable del mismo a travs de la siguiente relacin general:

Donde:

Itc:Corriente en el conductor a la temperatura de clculo en Amperios

Qc:Prdida de calor por conveccin en watts/unidad de longitud de conductor

Qr:Prdida de calor por radiacin en watts/unidad de longitud de conductor

Qs:Ganancia de calor por calentamiento solar en watts/unidad de longitud de conductor

Rtc:Resistencia del conductor a la temperatura de clculo en Ohmios por unidad de longitud Tal como se ha establecido en las condiciones de operacin de la lnea, la temperatura del conductor en la condicin de operacin normal no debe superar los 75C. En tal sentido, a partir de esta condicin y slo con el fin de descartar aquellas opciones que trabajando al lmite de esta temperatura, no cumpliran con las condiciones establecidas para la lnea se ha efectuado el clculo de ampacitancia considerando las siguientes temperaturas de trabajo:

CondicinTemperatura del conductor

Condicin normal75 C

Contingencias del SEIN95 C

Emergencia del SEIN100 C

Es conveniente resaltar que estos rangos de temperatura son elegidos slo con fines de descarte de alternativas; pero no son las temperaturas de operacin finales. C. Condiciones Ambientales de Clculo

De acuerdo con el procedimiento usual en estos casos, para la determinacin de la capacidad de los conductores se han asumido las condiciones climticas en las que se producira la transferencia de calor, tomando como base las condiciones climticas de la zona del proyecto.A partir de lo sealado las condiciones de trabajo asumidas son las que se indican a continuacin:

Condiciones ambientales

Temperatura ambiente del aire

: 23 C

Velocidad del viento

:0,61 m/s

Direccin del viento

:perpendicular al conductor

Calentamiento solar

Altitud sobre el nivel del mar

:3500 msnm

Latitud

:7 Sur

Longitud

:78 Oeste

:mediados del mes de febrero

(Verano en la latitud sur) Hora

:Medioda

Tipo de atmsfera

:Clara sin nubes

Coeficiente de absorcin

Coeficiente de emisividad

D. Resultados

A partir de los datos de los conductores evaluados, y tomando en cuenta las variables de clculo y las temperaturas de trabajo sealadas, se obtienen los resultados que se muestran en la Tabla 1.4.

Tabla 1.4 Capacidad de los conductores evaluados Tensin deCondicinTemperatura Capacidad del

ConductorServiciode ConductorConductor

KvOperacinCAmperiosMVA

Normal751032393

ACSR-PHEASANT220Contingencia951269484

Emergencia1001320503

Normal75924352

ACSR-CURLEW220Contingencia951136433

Normal75786299

ACSR-DRAKE220Contingencia95960366

Emergencia100997380

Normal751005383

AAAC 700 mm2220Contingencia951238472

Normal75918350

AAAC 600 mm2220Contingencia951128430

De acuerdo con estos resultados, se puede apreciar que los conductores que cumpliran con la capacidad requerida en las distintas condiciones de operacin de la lnea son los siguientes:

ACSR Pheasant

ACSR Curlew

AAAC 700 mm2 AAAC 600 mm2Como era de esperarse, en todos estos casos las potencias para las temperaturas de trabajo son mayores a las potencias de diseo de la lnea, por lo que para el conductor que finalmente sea seleccionado se deber establecer las temperaturas de trabajo finales (que sern menores a las utilizadas en este apartado).

1.3.RADIACIONES, INTERFERENCIA DE RADIO Y TELEVISIN Y PRDIDAS POR EFECTO CORONA A. Interferencia de Radio y Televisin y RadiacionesEl mximo gradiente superficial en los conductores no debe superar los 16 kVrms/cm. Este valor corresponde a nivel del mar, por lo tanto deber corregirse de acuerdo con la altitud de las instalaciones. Asimismo se deben efectuar las siguientes verificaciones:

El ruido audible al lmite de la faja de servidumbre para zonas residenciales, de acuerdo con lo sealado el Anexo C3.3 del CNE Utilizacin 2006.

Los lmites mximos de radiaciones no ionizantes al lmite de la faja de servidumbre, para exposicin poblacional de acuerdo con lo sealado en el Anexo C4.2 del CNE-Utilizacin 2006.

Que los lmites de radio interferencia cumplan con las siguientes normas internacionales: IEC CISPR 18-1 Radio interference characteristics of overhead power lines and high-voltage equipment Part 1: Description of phenomena.

IEC CISPR 18-2 Radio interference characteristics of overhead power lines and high-voltage equipment. Part 2: Methods of measurement and procedure for determining limits.

IEC CISPR 18-3 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment - Part 3: Code of Practice for Minimizing the Generation of Radio Noise.B. Prdidas por Efecto Corona

Para calcular las prdidas de los conductores por efecto corona se emplear el Mtodo de Peterson, para cables de varios hilos, con 12 ms hebras en la capa exterior.

La frmula que permite calcular las prdidas por efecto corona es la que se muestra a continuacin:

Donde:

:potencia de prdida por corona en kW/km/fase

:frecuencia del sistema (60 Hz)

:tensin de operacin de servicio de fase a tierra en kV

:distancia media geomtrica entre fases (883 cm)

:radio del conductor en cm

:valor de la funcin emprica de Peterson para la relacin entre la tensin de fase de servicio y la tensin caracterstica de la lnea.

La tensin caracterstica de la lnea se calcula aplicando la relacin:

Donde:

:tensin caracterstica de la lnea por fase en kV

:nmero de hebras en la capa exterior

:radio de hebra de la capa exterior en cm

:radio medio del conductor en cm

m:coeficiente experimental que para condiciones normales vara entre 0,87 y 0,90

Aplicando las relaciones anteriores con las condiciones de operacin definidas para la lnea se obtiene los siguientes valores de prdidas por corona que se muestran en la Tabla 1.5.

Tabla 1.5 Prdidas por corona en la lnea

Conductor Prdidas en la lnea

ACSR-PHEASANT0,458

ACSR-CURLEW0,718

AAAC 800 mm20,481

AAAC 625 mm20,648

1.4.PRDIDAS Y REGULACIN DE LA TENSIN EN LA LNEA El lmite mximo de prdidas Joule para un valor de potencia de salida igual a la capacidad de transmisin en operacin normal, con un factor de potencia igual a 1,0 p.u. y tensin en la barra de llegada igual a 1,0 ha sido calculado, para cada uno de los conductores evaluados, empleando la siguiente relacin:

Donde:

:potencia nominal de la lnea en MVA

:tensin nominal de la lnea en kV

R75C:resistencia total de la lnea por fase, a la temperatura de 75C y frecuencia de 60 Hz

Aplicando la relacin sealada con los datos de la lnea y los conductores, se obtienen los porcentajes de prdidas que se muestran en la Tabla 1.6.

Tabla 1.6 Porcentajes de prdidas segn tipo de conductor

Datos de operacin del conductorPorcentaje

ConductorPotenciaTensinR (75C)de Prdidas

MVAkVOhms%

ACSR-PHEASANT1802208,9273,32

ACSR-CURLEW18022010,6163,95

AAAC 700 mm21802209,2303,43

AAAC 600 mm218022010,6633,97

En cuanto a la regulacin de la tensin en la barra de llegada, de acuerdo con lo sealado en la Norma Tcnica de Servicios Elctricos la variacin del nivel de tensin en los puntos de entrega de energa no debe superar el 5% de la tensin nominal en condiciones de operacin normal. Este margen de variacin debe ser cumplido y de ser necesario se debe considerar la compensacin reactiva necesaria, en funcin al factor de potencia de la carga.

1.5.EVALUACIN ECONMICA DE ALTERNATIVAS La evaluacin econmica ha sido realizada aplicando el criterio de seleccin de la alternativa de mnimo costo, considerando los costos de inversin as como los costos actualizados de las prdidas y los de operacin y mantenimiento de la lnea.

De acuerdo con la metodologa sealada se ha evaluado los cuatro conductores que cumplen con los criterios tcnicos de seleccin aplicados, considerando los datos y parmetros de evaluacin que se describen a continuacin.

A. Horizonte de Evaluacin y Tasa de Actualizacin de CostosPor las caractersticas e importancia de la lnea elctrica la evaluacin econmica de los conductores seleccionados ha sido realizada considerando un horizonte de 30 aos, en tanto que la tasa de actualizacin para los costos de prdidas y operacin y mantenimiento es de 12% real anual.

B. Costos de Inversin

Los costos de inversin han sido estimados a partir de la informacin contenida en la base de datos de mdulos estndares de inversin para los sistemas de transmisin areos con torres metlicas, publicada por OSINERGMIN a travs de la Resolucin N 012-2010-OS/CD, que aprueba la Actualizacin de la Base de Datos de los Mdulos Estndares de Inversin para Sistemas de Transmisin con Costos 2009.

Tabla 1.7 Costos de inversin segn tipo de conductor de la lneaCosto de Inversin Estimado

Tipo de Lnea(US $/km)

Lnea area trifsica con conductor ACSR Pheasant 121 393

Lnea area trifsica con conductor ACSR Curlew 109 480

Lnea area trifsica con conductor AAAC de 700 mm2110 889

Lnea area trifsica con conductor AAAC de 600 mm2 102 729

C. Costos de Prdidas

Se ha tomado en cuenta los precios de potencia y energa en la barra en la subestacin base Cajamarca 220 kV, actualizados por OSINERGMIN al 4 de agosto del 2010.

Tabla 1.8 Costos de prdidas de potencia y energa

VariablePrecio

PPB27,38S/./kW-mes

PEBP10,67Ctm. S/./kW.h

PEBF8,66Ctm. S/./kW.h

Para la conversin de estos precios se ha considerado un tipo de cambio de 2,80 S/. / US $.

D. Costos Anuales de Operacin y Mantenimiento

Estos costos han sido estimados considerando los porcentajes utilizados para el clculo del costo anual estndar en instalaciones de transmisin (Resolucin OSINERGMIN N 0635-2007-OS/CD), que para calcular los costos de operacin y mantenimiento de lneas de ms de 138 kV, ubicadas en zonas de sierra, aplican un 2,95% a los costos de inversin.

En este caso, al igual que en el caso de la actualizacin de las prdidas, se ha utilizado una tasa del 12%.

E. Caracterizacin de la carga

Para la caracterizacin de la carga se ha considerado los siguientes factores:

Factor de carga promedio (fc)

Factor de prdidas (fp)

:fp = 0,7xfc2 + 0,3xfcFactor de potencia

:0,95 inductivo

En cuanto a las caractersticas del consumo, se ha considerado que el 35% de la energa se consume en horas de punta y el 65% restante en horas fuera de punta.

Asimismo, se ha considerado que la demanda crece hasta el horizonte de evaluacin con una tasa promedio anual del 5,0%, la misma que ha sido estimada a partir de informacin de la proyeccin de demanda hasta el ao 2018 contenida en el informe N 027-2009 MEM/DGE (Ampliacin del Plan Transitorio de Transmisin Sistema de Transmisin Cajamarca Norte Caclic y Jaen Caclic Moyobamba).

F. Resultados de la evaluacinLos resultados de la evaluacin se pueden apreciar en el Grfico 1.1, en el cual el eje horizontal se muestra la potencia nominal de la lnea y en el eje vertical el costo econmico en US $ por kilmetro de lnea.

Grfico 1.1.Resultados de la evaluacin econmica de los conductores

Como se puede apreciar, de acuerdo con los resultados obtenidos, para la potencia de 180 MVA el conductor ms econmico es del tipo AAAC de 600 mm2.

Como ya se seal, la seleccin de los conductores ha sido realizada a partir de su mxima temperatura de operacin posible en la condicin de trabajo normal; sin embargo para la potencia nominal de la lnea las temperatura de trabajo finales del conductor sern menores, conforme se muestra a continuacin: Tensin deCondicinTemperatura Capacidad del

AAAC 600 mm2

Normal48,5478182

Contingencia53581221

Emergencia851030392

En cuanto a las prdidas a 75C, como se apreci en el apartado 1.4 del presente anexo, el valor obtenido es 3,97%; pero al ser sta una evaluacin preliminar se considera razonable asumir como lmite mximo para las prdidas 4,0%. Este porcentaje debe ser verificado con la distancia y el conductor definitivos de la lnea.

2.0CONDUCTOR PARA LA LT CACLIC MOYOBAMBA EN 138 kV2.1.CARACTERSTICAS DE LOS CONDUCTORES EVALUADOSConsiderando las caractersticas topogrficas del terreno que atravesar la lnea, resulta conveniente considerar un conductor con una buena resistencia a la traccin y que, al mismo tiempo, sea adecuado para condiciones ambientales como las que se tienen en la Regin San Martn. En este sentido una alternativa es considerar conductores del tipo AAAC.

Asimismo, con el fin de obtener un buen rendimiento elctrico conviene considerar tambin un conductor que posea una menor resistencia elctrica; pero que al mismo tiempo posea una resistencia mecnica razonable. En tal sentido, se ha considerado conveniente evaluar tambin conductores del tipo ACAR, con una adecuada combinacin de hilos de aluminio y de aleacin de aluminio.

A partir de lo sealado, las caractersticas relevantes de las distintas secciones de conductores evaluados para esta lnea, segn su tipo, son los que se muestran en las Tablas 2.1 y 2.2.Tabla 2.1 Datos relevantes de conductores tipo ACAR*Conductores

Evaluados

Seccin

Resistencia

DC a 20C

Ohms/kmResistencia

AC a 75C Ohms/km

AAACAlum.

ACAR 1000 MCM50724x4,1813x4,1829,260,05970,068110,07346

ACAR 800 MCM40524x3,7313x3,7326,110,07500,084440,09107

ACAR 600 MCM30424x3,2313x3,2322,610,10000,111590,12036

* Informacin obtenida de catlogos de fabricantes, excepto en el caso de resistencias AC que fueron estimadas a

partir de la resistencia a 20C, considerando el cambio de temperatura y el efecto skin.Tabla 2.2 Caractersticas relevantes de conductores tipo AAACConductores

EvaluadosSeccin

mmResistencia

DC a 20C

Ohms/kmResistencia

AC a 75C Ohms/km

AAAC 500 mm2506,637x4,1829,260,065900,074640,08050

AAAC 400 mm2405,437x3,7326,040,083200,093210,10054

AAAC 300 mm230437x3,2322,610,110400,123200,13288

AAAC 240 mm2253,419x4,1220,600,131800,146620,15814

* Informacin obtenida de catlogos de fabricantes, excepto en el caso de resistencias AC que fueron estimadas a

partir de la resistencia a 20C, considerando el cambio de temperatura y el efecto skin.2.2.EVALUACIN DE LOS CONDUCTORES POR AMPACITANCIA A. Capacidad de Diseo y Condiciones de Operacin de la Lnea

La seleccin del conductor ha sido efectuada considerando las condiciones de operacin que se indican en la Tabla 2.3.

Tabla 2.3 Condiciones de operacin de los conductores de la lnea

CapacidadCaractersticas

Capacidad Nominal La lnea debe tener una capacidad nominal de 90 MVA en condiciones de operacin normal. La temperatura no debe superar la temperatura mxima de 75C.

En contingencias del SEINLa lnea de operar hasta con un 20% de sobrecarga sobre la capacidad de operacin normal, es decir 108 MVA

Potencia de diseo por ampacitanciaLa potencia de diseo debe ser mayor a 120 MVA. En condiciones de emergencia, por un periodo de treinta (30) minutos, deber soportar una sobrecarga no menor de 30%, sobre la potencia de diseo.

B. Metodologa de Clculo

La metodologa de clculo seguida para determinar la capacidad de los conductores es la misma que ha sido descrita en el apartado 1.2. (literal B.) del presente anexo.

En cuanto a las temperaturas de operacin del conductor, se han asumido los siguientes valores:

CondicinTemperatura del conductor

Operacin normal de la lnea 75 C

Contingencias del SEIN95 C

Emergencia del SEIN100 C

En este caso tambin se debe tener en cuenta que estas slo son temperaturas de descarte; pero no representan las temperaturas de operacin final de los conductores.

C. Condiciones Ambientales de Clculo

Para la determinacin de la capacidad de los conductores se ha considerado las condiciones climticas en las que se producira para la transferencia de calor. En este caso se ha tomado las condiciones que se presentaran en el tramo que atraviesa la regin San Martn, donde la temperatura ambiental es ms alta, aunque la altitud sobre el nivel de mar es ms baja.

A partir de lo sealado las condiciones de trabajo asumidas son las que se indican a continuacin:

Condiciones ambientales

Temperatura ambiente del aire

: 30 C

Velocidad del viento

:0,61 m/s

Direccin del viento

:perpendicular al conductor

Calentamiento solar

Altitud sobre el nivel del mar

:1000 msnm Latitud

:6 Sur

Longitud

:77 Oeste

:mediados del mes de febrero(Verano en la latitud sur) Hora

:Medioda

Tipo de atmsfera

:Clara sin nubes

Coeficiente de absorcin

Coeficiente de emisividad

D. Resultados

A partir de los datos de los conductores evaluados y tomando en cuenta las variables de clculo y las temperaturas de trabajo sealadas, se obtienen los resultados que se muestran en la Tabla siguiente:

Tabla 2.4 Capacidad de los conductores evaluadosTensin deCondicinTemperatura Capacidad del

kVOperacinCAmperiosMVA

ACAR-1000 MCM

(507 mm2)Normal75862206

138Contingencia951078258

ACAR-800 MCM

(405 mm2)Normal75755180

Emergencia100980234

ACAR-600 MCM

(304 mm2)Normal75634152

Emergencia100819196

AAAC 500 mm2

Normal75824197

AAAC 400 mm2

Normal75718172

Emergencia100932223

AAAC 300 mm2

Normal75604144

Emergencia100779186

AAAC 240 mm2

Normal75541129

Emergencia100697166

De acuerdo con los resultados obtenidos, se puede apreciar que todos los conductores cumplen con la capacidad requerida en las distintas condiciones de operacin de la lnea y en todos los casos las potencias son superiores a las requeridas.

2.3.RADIACIONES, INTERFERENCIA DE RADIO Y TELEVISIN Y PRDIDAS POR EFECTO CORONA A. Interferencia de Radio y Televisin y RadiacionesEl mximo gradiente superficial en los conductores no debe superar los 16 kVrms/cm. Este valor corresponde a nivel del mar, por lo tanto deber corregirse de acuerdo con la altitud de las instalaciones.

Asimismo se deben efectuar las siguientes verificaciones:

El ruido audible al lmite de la faja de servidumbre para zonas residenciales, de acuerdo con lo sealado el Anexo C3.3 del CNE Utilizacin 2006.

Los lmites mximos de radiaciones no ionizantes al lmite de la faja de servidumbre, para exposicin poblacional de acuerdo con lo sealado en el Anexo C4.2 del CNE-Utilizacin 2006.

Que los lmites de radio interferencia cumplan con las siguientes normas internacionales: IEC CISPR 18-1 Radio interference characteristics of overhead power lines and high-voltage equipment Part 1: Description of phenomena.

IEC CISPR 18-2 Radio interference characteristics of overhead power lines and high-voltage equipment. Part 2: Methods of measurement and procedure for determining limits. IEC CISPR 18-3 Radio Interference Characteristics of Overhead Power Lines and High-Voltage Equipment - Part 3: Code of Practice for Minimizing the Generation of Radio Noise.B. Prdidas por Efecto Corona

Para calcular las prdidas por efecto corona de los conductores se ha utilizado las relaciones matemticas presentadas en el apartado 1.3. (literal B.) del presente anexo, con las caractersticas propias de cada conductor evaluado, con los resultados que se muestran en la Tabla 2.5. Tabla 2.5 Prdidas por corona en la lneaConductorPrdidas en la lneakW/km

ACAR-1000 MCM (507 mm2)0,062

ACAR-800 MCM (405 mm2)0,076

ACAR-600 MCM (304 mm2)0,104

AAAC 500 mm20,062

AAAC 400 mm20,076

AAAC 300 mm20,104

AAAC 240 mm20,122

2.4.PRDIDAS Y REGULACIN DE LA TENSIN EN LA LNEA Las prdidas en la lnea de acuerdo con el tipo y seccin de conductor, aplicando la relacin matemtica presentada en el apartado 1.4. del presente anexo, seran las que se indican en la Tabla 2.6.

Tabla 2.6 Porcentajes de prdidas segn tipo de conductorDatos de operacin del conductorPorcentaje

ConductorPotenciaTensinR (75C)de Prdidas

MVAkVOhms%

ACAR-1000 MCM (507 mm2)9013810,4684,95

ACAR-800 MCM (405 mm2)9013812,9776,13

ACAR-600 MCM (304 mm2)9013817,1518,11

AAAC 500 mm29013811,4715,42

AAAC 400 mm29013814,3276,77

AAAC 300 mm29013818,9358,95

AAAC 240 mm29013822,53510,65

En relacin con la regulacin de tensin en la barra de llegada, de acuerdo con lo sealado en la Norma Tcnica de Servicios Elctricos la variacin del nivel de tensin en los puntos de entrega de energa no debe superar el 5%. Este margen de variacin debe ser cumplido y de ser necesario se debe considerar la compensacin reactiva necesaria, en funcin al factor de potencia de la carga.

2.5.EVALUACIN ECONMICA DE ALTERNATIVAS La evaluacin econmica ha sido realizada aplicando el criterio de seleccin de la alternativa de mnimo costo, considerando los costos de inversin as como los costos actualizados de las prdidas y los de operacin y mantenimiento de la lnea, tomando en cuenta los datos y parmetros de evaluacin que se describen a continuacin.

A. Horizonte de Evaluacin La evaluacin econmica de los conductores seleccionados ha sido realizada considerando un horizonte de 30 aos, en tanto que la tasa de actualizacin para los costos de prdidas y operacin y mantenimiento es de 12% real anual.

B. Costos de Inversin

Los costos de inversin han sido estimados a partir de la informacin contenida en la base de datos de mdulos estndares de inversin para los sistemas de transmisin areos con torres metlicas, publicada por OSINERGMIN a travs de la Resolucin N 012-2010-OS/CD, que aprueba la Actualizacin de la Base de Datos de los Mdulos Estndares de Inversin para Sistemas de Transmisin con Costos 2009.

Tabla 2.7 Costos de inversin segn tipo de conductor de la lneaCosto de Inversin Estimado

Tipo de Lnea(US $/km)

Lnea area trifsica con conductor ACAR 1000 MCM (507 mm2)90 247

Es conveniente sealar que los costos de lneas con conductor AAAC hasta 400 mm2, han sido tomados directamente de los costos estndar de inversin para zonas de sierra de 1000 a 3000 msnm, en tanto que el costo de la lnea de 500 mm2 ha sido estimado a partir de estos costos. Por su parte, los costos de las lneas con conductores ACAR han sido estimados a partir de los costos estndar para lneas con conductores ACAR de 240 mm2, 300 mm2 y 400 mm2.

C. Costos de Prdidas

La barra de envo de la lnea es una barra nueva, para la cual no se tiene precios publicados, por lo que se han utilizado los precios de potencia y energa en la barra en la subestacin base Cajamarca 220 kV, actualizados por OSINERGMIN al 4 de agosto del 2010, por ser esta la barra a travs de la cual se conectar al SEIN.

Tabla 2.8 Costos de prdidas de potencia y energaVariablePrecio

PPB27,38S/./kW-mes

PEBP10,67Ctm. S/./kW.h

PEBF8,66Ctm. S/./kW.h

Para la conversin de estos precios se ha considerado un tipo de cambio de 2,80 S/. / US $.

D. Costos Anuales de Operacin y Mantenimiento

Estos costos han sido estimados considerando los porcentajes utilizados para el clculo del costo anual estndar en instalaciones de transmisin (Resolucin OSINERGMIN N 0635-2007-OS/CD). En este caso se ha utilizado un valor de 3,0%, que ha sido estimado considerando que aproximadamente el 79% de la lnea atraviesa territorio de la Regin Amazonas y parte de la Regin San Martn, con altitudes que varan entre los 1500 y los 2500 msnm (donde se considera un porcentaje de 2,95% para los costos de OyM) y el 21% restante recorre una zona de selva alta, en la Regin San Martn (donde se considera un porcentaje de 3,26% para los costos de OyM). La ponderacin de todos estos porcentajes da como resultado aproximado el valor utilizado.

E. Caracterizacin de la carga

Para la caracterizacin de la carga se ha considerado los siguientes factores:

Factor de carga promedio (fc)

Factor de prdidas (fp)

:fp = 0,7xfc2 + 0,3xfcFactor de potencia

:0,95 inductivo

En cuanto a las caractersticas del consumo, se ha considerado que el 35% de la energa se consume en horas de punta y el 65% restante en horas fuera de punta.

Asimismo, se ha considerado que la demanda crece hasta el horizonte de evaluacin con una tasa promedio anual del 5,0%, la misma que ha sido estimada a partir de informacin de la proyeccin de demanda hasta el ao 2018 contenida en el informe N 027-2009 MEM/DGE (Ampliacin del Plan Transitorio de Transmisin Sistema de Transmisin Cajamarca Norte Caclic y Jaen Caclic Moyobamba).

F. Resultados de la evaluacinLos resultados de la evaluacin se pueden apreciar en el Grfico 2.1, en el cual el eje horizontal se muestra la potencia nominal de la lnea y en el eje vertical el costo econmico en US $ por kilmetro de lnea.

Grfico 2.1.Resultados de la evaluacin econmica de los conductores

Un primer resultado de los clculos efectuados, permite observar que los conductores del tipo ACAR, no resultaran una alternativa conveniente para esta lnea, debido fundamentalmente a que el mayor costo de inversin que implicara su utilizacin no compensara las reducciones en las prdidas que se obtendran.

Por su parte, en el caso de los conductores tipo AAAC, la seccin de 240 mm2 presenta una ventaja ms o menos definida hasta los 70 MVA y, a partir de esta potencia, la seccin de 300 mm2 comienza a constituirse en una alternativa que puede ser econmicamente competitiva.

Para la potencia de 90 MVA (que es la nominal de la lnea) se observa una zona de transicin en la que las secciones de 300 mm2 y 400 mm2 podran constituir las alternativas ms econmicas, y aunque hay una ligera ventaja de la primera de estas secciones, sta no es marcada, y de ocurrir cambios en las variables de anlisis podra ocurrir que una u otra se constituya en la mejor alternativa. En este sentido, tomando en cuenta que la seccin de 400 mm2 presentara menores prdidas se ha considerado sta sera la ms conveniente para la lnea.

Por su parte las temperaturas aproximadas del conductor, para las potencias de trabajo de la lnea son las que se indican a continuacin:

Tensin deCondicinTemperatura Capacidad del

AAAC 400 mm2

138Normal51,539194

Contingencia55,5466111

Emergencia70664159

En cuanto a las prdidas a 75C, como se apreci en el apartado 2.4 del presente anexo, el valor obtenido es 6,77%, pero al ser sta una evaluacin preliminar se considera razonable considerar como lmite mximo 6,8%. Este porcentaje debe ser verificado con la longitud y el conductor definitivos de la lnea.

3.0VERIFICACIN MECNICA DE LOS CONDUCTORES3.1.ESFUERZOS DE DISEO

De acuerdo con lo sealado en la Seccin 26 del CNE Suministro, se debe verificar que el mximo esfuerzo de tensin mecnica al que estar sometido el conductor, en cualquiera de las condiciones de carga definidas, no debe superar el 60% de su resistencia nominal a la rotura.

Por su parte la tensin mecnica a la que se considera que el conductor estar sometido la mayor parte del tiempo (condicin EDS), debe ser limitada para evitar la propensin del conductor a experimentar vibraciones perjudiciales.

Por su parte para el cable de fibra ptica, de acuerdo con recomendaciones de fabricantes, se ha considerado que el mximo esfuerzo de tensin mecnica, en todas las condiciones de carga definidas, sea menor o igual al 50% de su resistencia nominal a la rotura.

Asimismo, en ambos casos se debe establecer la coordinacin de las flechas de los cables de guarda con los conductores de fase a fin de garantizar que en las condiciones de operacin ms frecuentes se reduzca la probabilidad de descargas entre conductores a mitad de vano.3.2.LT CAJAMARCA NORTE - CACLIC EN 220 KV3.2.1Hiptesis de Trabajo

A partir de la clasificacin establecida en el CNE Suministro la lnea de transmisin se ubica en la zona de carga A y de acuerdo con su altitud atraviesan zonas reas del tipo 0 (menores a 3000 msnm) y del tipo 1 (de 3000 a 4000 msnm). En este sentido, para la verificacin mecnica del conductor correspondera aplicar las hiptesis de trabajo que se indican a continuacin.

rea de carga A0: tramos de lnea con altitud menor a 3000 msnm

HiptesisTemperatura

CCarga de viento

Km/hr/(m/s)Carga de hielo

Condiciones normales15--

Carga de viento mximo1094(26)-

Carga de viento moderado550(14 )-

rea de carga A1: tramos de lnea con altitud entre 3000 y 4000 msnmHiptesisTemperatura

CCarga de viento

Carga de viento mximo5104 (29)-

Carga de hielo0-6mm

Viento y hielo combinados052(14,5)3mm

En funcin a las necesidades del proyecto ser necesario efectuar clculos del comportamiento del conductor en hiptesis de trabajo adicionales; pero en todos los casos se debe tomar en cuenta las prescripciones del CNE Suministro o recomendaciones de diseo que resulten aplicables.3.3.LT CACLIC MOYOBAMBA EN 138 KV3.3.1Hiptesis de Trabajo

La lnea de transmisin se ubica en la zona de carga A y de acuerdo con su altitud atraviesa un rea de carga del tipo 0 (menores a 3000 msnm); sin embargo, aunque todos los tramos de la lnea se ubican en la misma rea de carga, las temperaturas promedio en San Martn (tramo con altitudes que estn alrededor de los 1000 msnm) son mayores a las registradas en la Regin Amazonas, por lo que las hiptesis de trabajo de los conductores seran las que se indican a continuacin.rea de carga A0-1: tramos de lnea con altitud menor o igual a 1000 msnm (San Martn)HiptesisTemperatura

CCarga de viento

rea de carga A0-2: tramos de lnea con altitud mayor a 1000 msnm HiptesisTemperatura

CCarga de viento

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