Servidumbres de Ancho Variable en Líneas de Transmisión Aéreas Compactas:

Un Ejemplo Práctico de Adopción de la Tecnología para Optimizar Inversiones y Disminuir el Impacto Ambiental y Social

AutoresJuan Esteban Cuartas Díaz

Adriana Patricia Agudelo MontoyaGiovanni Marín Avalos

EPM

Presentación del problema

Líneas de transmisión aéreas compactas

Servidumbre según RETIE

Aplicación de Líneas Compactas en nuevo corredor de transmisión

Beneficios obtenidos

Conclusiones

Agenda

Presentación del problema u objetivo

Líneas de transmisión aéreas compactas: Ejemplo práctico

Línea a ser remplazada y la nueva en poste

Reemplazo de un circuito doble de 420 kV en Dubay, por un nuevo diseño con línea compacta en 2007

Detalle de la nueva línea

Fuente: Norman M. “Mick” Meader, “Analysis Of And Recommendations For A Central Tucson Route For The Sunzia Southwest Transmission Project”, Cascabel Working Group, Tucson, Arizona, June 5, 2010

Líneas de transmisión aéreas compactas: Ejemplo práctico

ANTERIOR NUEVO

Alto (m) 41 37

Ancho (m) 49 12

Comparación de dimensiones del diseño entre el viejo de 400 kV por el nuevo de 420 kV

Dimensiones

en la imagen

en pies

Fuente: Norman M. “Mick” Meader, “Analysis Of And Recommendations For A Central Tucson Route For The Sunzia Southwest Transmission Project”, Cascabel Working Group, Tucson, Arizona, June 5, 2010

Líneas de transmisión aéreas compactas: Definición

Es una línea donde sus dimensiones

• altura de la estructura.• ancho de la estructura,• y un mínimo ancho de

servidumbre

son reducidas relativamente en comparación a las tradicionaleslineas del mismo nivel de tensión.

Imagen tomada de “PFISTERER: LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS Soluciones Innovadoras para Líneas de Transmisión y Distribución”

Líneas de transmisión aéreas compactasCaracterísticas

Reducción de dimensiones la estructura desoporte disminuyendo distancias: entre fases de fase al apantallamiento (guarda) Y de la altura sobre la tierra.

Se usan aisladores compuestos con el fin de optimizar la distribución y magnitud del campo

eléctrico y el campo magnético (Geometria)

Se restringen los movimientos en las estructuras bajo altas condiciones de viento, restringiendo el libre movimiento de la configuración del aislador

Según el diseño podrían dar lugar a un menor número de estructuras que con diseño

convencional

Imagen tomada de “PFISTERER: LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS Soluciones Innovadoras para Líneas de Transmisión y Distribución”

Líneas de transmisión aéreas compacta: Beneficios

Menores valores de campos

electromagnéticos, por la compactación

de las líneas.

Reducción de los valores de campo en las franjas de

servidumbre.

Posibilidad de reducción de las

franjas de servidumbre.

Potencial reducción de altura en las

estructuras.

Posibilidad de reducción del costo

de inversión del proyecto.

Disminución del impacto

visual.

Reducción del impacto

ambiental.

Aumento del SIL y reducción

de pérdidas reactivas.

Mejora los límites de estabilidad

transitoria cuando son usadas como

líneas de interconexión.

Imagen tomada a línea de Empresa Provincial de Energía Santa Fé - Argentina

Servidumbre líneas convencionales según RETIE

“i. Servidumbre en líneas compactas: El ancho mínimo de la servidumbre en los tramos compactos de una línea nueva, se determinará como la distancia entre los puntos a ambos lados de la línea a partir de los cuales a un metro de altura del suelo o el piso donde se tenga presencia humana, el campo eléctrico y el campo magnético no superan los valores establecidos en el artículo 14º del presente Anexo General, para exposición del público en general, incluyendo las condiciones más críticas de temperatura, vientos o fuerzas electromagnéticas a que puedan estar sujetos los conductores en la línea de transmisión. Dicha servidumbre nunca podrá ser menor que la que resulte de considerar las distancias de seguridad establecidas en el literal “j” del presente numeral.

Cálculo ancho de servidumbre mínima con base en valores de campo eléctrico y magnético máximo según RETIE

oTipo de conductor

oGeometría de conductores de fases

oSeparación

oDisposición

oNumero de conductores de fase (uso de haz)

oGeometría del haz

oSecuencia de fases

¿Como se maneja el Campo Eléctrico (E) y Magnético (B) en una línea de transmisión?

Incrementando la

capacitancia y

reduciendo la

inductancia

(Aumentado el SIL de

la línea)

Imagen tomada de “EPRI: Interconected Power Systems Dynamics Tutorial”

Líneas de menor voltaje construidas

debajo de líneas de EHV, pueden

proveer una larga reducción del

campo eléctrico a nivel de la tierra.

Para cada conductor de fase debe

ser adecuadamente seleccionada:

• Posición

• Diámetro del haz

• Secuencia de fases

Fuente:EPRI: AC transmission line reference book 200 kv and above 2005. Section 7.16.6.

ELE

CT

RIC

FIE

LD

(hV

/m)

1 m

heig

ht

above g

round

Ruta de la alternativa seleccionada

Detalle de las servidumbres a usar o constituir

Resultados compactación

Silueta de torre compacta con

aisladores poliméricos

Resultados compactación

Silueta de torre compacta con

aisladores poliméricos

• 𝑆𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 − 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 = 32 − 26 𝑚 = 6 𝑚

• 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑎𝑑𝑎 = 6𝑚 ∗ 20,000 𝑚 = 120,000 𝑚2

• $ 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 ≈ $ 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 + $ gestión ambiental+ $ gestión social− $ 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛

$ 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ≈ 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑚é𝑟𝑖𝑐𝑜 + 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙𝑒𝑠

• Disminución de tiempos de desarrollo de proyectos

• Disminución del impacto:• Visual• Ambiental• Predial• Social

Notas sobre la servidumbre:

Hubo necesidad de realizar dos rectificaciones de un km adicional cada uno por invasión de servidumbre. Por eso la longitud total es de (18+2) km

Por diseño la servidumbre necesaria era de 24 mt pero ya existía una servidumbre constituida de 26 mt, por lo que de no existir la servidumbre actual, el ahorro pudo haber sido de 160,000 𝑚2

Beneficios

• =𝑆𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙

• −𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒

• = 32 − 26 𝑚 = 6 𝑚

Ancho de servidumbre ahorrado

• =

• 6𝑚 ∗ 20,000 𝑚 =120,000 𝑚2

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑎𝑑𝑎

• ≈

• $ 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒

• + $ gestiónambiental

• +$ gestión social

• − $ 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛

$ 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜

• Tiempos de desarrollo de proyectos

• Impacto:

Visual

Ambiental

Predial

Social

Disminución

Beneficios

$ 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ≈𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑚é𝑟𝑖𝑐𝑜 + 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙𝑒𝑠

• Líneas compactas

DescripciónDescripción Unidad Valor

Nivel de tensión kV 115

Longitud Km 16

Tipo de estructura - Celosía

Tipo de configuración - Triangular

Número de circuito - 1

La línea es urbana, potencial afectación grande de viviendas.

Cálculo ancho de servidumbre

considerando oscilación y distancia de

seguridad

𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒=4∗2+0,45∗2=8,90 𝑚(Vs 20 mt) El eje de la servidumbre es el conductor

de fase, a cada lado se debe conservar

una distancia de 4,45 m.

Conclusiones

Descripción DiseñoNúmero de

apoyos Viviendas afectadas

Tramo 1Diseño normal 7 27 viviendas

Compacto 14 1 viviendas

Tramo 2

Diseño normal 49 (incluyendo la

ferretería)

Compacto 82 viviendas + parte de las marraneras

Tramo 3Diseño normal 5

1 vivienda + el parqueadero

Compacto 8 0

. La compactación de la línea aumenta el número de las estructuras. Sin embargo,

se disminuye el impacto en las viviendas como se aprecia en la tabla. También sedisminuye la negociación de servidumbre en 55,5 %.

RETIE da la oportunidad de definir el ancho de la franja de servidumbre de una línea de transmisión considerando los límites permisibles de campo eléctrico (E) y electromagnético (B), cuando ésta se construya bajo el concepto de línea compacta dando lugar a la potencial

reducción de las franjas de servidumbre de nuevas líneas de transmisión.

Se potencializa la optimización de costos de inversión, especialmente en proyectos en los cuales los costos prediales son importantes.

Se logra disminuir el impacto y la gestión ambiental y social

Se contribuye a la construcción de territorios sostenibles

Se pueden disminuir los tiempos de desarrollo de los proyectos

Conclusiones