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Repotenciación de Líneas de Transmisión
Utilizando Conductores HTLS en Costa Rica
Ing. Javier Chaves R.
Ing. Christiam Valerio M.
INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD
[email protected]
[email protected]
www.grupoice.com
Introducción
En la actualidad se dificulta la adquisición de nuevas
servidumbres para la construcción de líneas de
transmisión, por lo que la tendencia mundial es
reconstruir o repotenciar líneas en operación
manteniendo la servidumbre vigente y con pocas
modificaciones en las estructuras.
Todo lo anterior combinado con nuevas tecnologías de
conductor, permiten trasegar hasta el doble de la
potencia comparado con un conductor convencional.
Proyectos de Repotenciación
Análisis de Flujos
Aumento sustancial en los requerimientos de
transmisión de líneas existentes en el corto plazo
Opciones de
Solución
1. Reconstrucción de líneas
ampliando las servidumbres
existentes.
2. Repotenciar líneas en operación
aprovechando tanto servidumbre
como estructuras actuales.
Estudio se enfoca
en esta opción
Opciones de Repotenciación
•
•
•
•
Opciones para incrementar la capacidad de
transmisión:
Detección de puntos críticos y Monitoreo en
tiempo real de la flecha del conductor
Incremento de las tensiones de los conductores
en tramos críticos
Reemplazo de los conductores existentes por
conductores de alta temperatura y baja flecha
(High Temperature-Low Sag – HTLS conductors)
Conversión a corriente directa (HVDC)
Líneas de Transmisión Analizadas
Líneas de Transmisión Analizadas
Criterios de Diseño
Se revisaron, redefinieron y modernizaron los criterios con que fueron diseñadas las líneas
y se adaptaron a las necesidades del proyecto:
 Aprovechamiento y optimización de las estructuras existentes bajo parámetros como:
• Velocidad de viento de diseño.
• Combinaciones de carga.
 Cumplimiento de los requerimientos de transporte de energía solicitados por el
Proceso de Planeamiento y Expansión de la Red de Transmisión
 Cumplimiento de criterios de seguridad operativa del Centro Nacional de Control de
Energía (CENCE)
 Cumplimiento de claros eléctricos
 Cumplimiento de normativa nacional sobre Campos Eléctricos y Magnéticos
 Evitar ampliar la servidumbre actual.
 Reducción del impacto ambiental.
TECNOLOGIAS
LiDAR
La tecnología LiDAR (Light Detection And Ranging) para
levantamiento topográfico aéreo fue esencial para tener
modelos precisos de las líneas analizadas.
TECNOLOGIAS
PLS-CADD
TECNOLOGIAS
PLS-TOWER
TECNOLOGIAS
Conductores HTLS
 Conductores de última tecnología
diseñados para solventar problemas que
surgen con el aumento de la demanda en
los sistemas eléctricos
 Particularidad de operar a temperaturas
mayores de 100°C sin aumento
significativos de la flecha comparados
con conductores convencionales
 Esto
permite
utilizarlos
en
Infraestructura existente sin refuerzos
significativos en las estructuras
ACSS
ACCC
ACSR
Tipos de Conductores Considerados
Ventajas:
 Tipo de conductor normalizado por el ICE.
 Buena relación Tensión-Peso.
 Buenas propiedades térmicas.
 Buena resistencia mecánica.
 Es barato.
 Es muy conocido.
Desventajas:
x Temperatura de operación relativamente baja.
Tipos de Conductores Considerados
Ventajas:
 Puede operar hasta 250°C.
 Ha probado ser una buena opción técnica y económica cuando se
requiere operar líneas a alta temperaturas durante contingencias del
sistema.
Desventajas:
x Altas pérdidas de Joule.
x Flecha varía significativamente con la temperatura.
Tipos de Conductores Considerados
Ventajas:
 Tipo de conductor normalizado por el ICE.
 Alta conductividad eléctrica.
 Alta resistencia ante la corrosión.
Desventajas:
x Grandes flechas.
x Baja capacidad mecánica.
x Temperatura de operación relativamente baja (90°C).
Tipos de Conductores Considerados
Ventajas:
 Tipo de conductor normalizado por el ICE.
 Alta conductividad eléctrica.
Desventajas:
x Temperatura de operación relativamente baja (90°C).
x Baja capacidad mecánica comparada con ACSR.
Tipos de Conductores Considerados
Ventajas:
 Alta capacidad mecánica.
 Altas temperaturas de operación. (210°C)
 Alta ampacidad.
 Baja flecha.
 Métodos de tensado tradicionales.
 Se utilizan exitosamente en los EE.UU. y muchos otros lugares del
mundo.
Desventajas:
x Son conductores relativamente nuevos en el mercado.
x Son costosos.
Tipos de Conductores Considerados
Ventajas:
 Alta capacidad mecánica.
 Altas temperaturas de operación. (180°C)
 Alta ampacidad.
 Baja flecha.
 Métodos de tensado tradicionales.
 Se utilizan exitosamente en los EE.UU. y muchos otros lugares del mundo.
Desventajas:
x Son conductores relativamente nuevos en el mercado.
x Son costosos.
Conductores Analizados
Comparación de Opciones
El costo total de una repotenciación consiste mayoritariamente de:
– Costo de modificaciones en las torres.
• Arreglos geométricos necesarios por aumento de voltaje
• Refuerzos necesarios por falta de capacidad estructural
– Valor presente de las pérdidas Joule.
• Propiedades de los conductores que impactan las pérdidas:
– Área de conductor(es)
– Resistencia eléctrica
– Costo e instalación del conductor
– Costo de Servidumbre, sitios de torres y accesos
LT Cañas - Corobicí
•
Conductor actual : 1 x ACSR 795 MCM Drake
• Topografía presenta transición de zona plana a zona
montañosa
• Velocidad de viento alta en zona montañosa en
dirección longitudinal a la línea.
• Temperatura ambiente : varía entre 25°C y 30°C
• Nivel de Voltaje se mantiene : 230 kV
• Aumentar capacidad a : 650 MVA
• Conversión a doble Hilo Guarda
LT Cañas - Corobicí
TORRES DE SUSPENSIÓN
TORRES DE REMATE
Resultados : LT Corobicí-Cañas
Resumen Costos Finales
LT Corobici-Cañas
LT Trapiche - Leesville
•
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•
•
•
•
•
•
Conductor actual : 1 x ACSR 636 MCM Grosbeak
Topografía bastante plana
Temperatura ambiente: 32°C
Velocidades de viento : moderadas a bajas
Nivel de Voltaje :
• Actual : 138 kV
• Nuevo : 230 kV
Aumentar capacidad a 600 MVA
Conversión a doble Hilo Guarda
Utilización de Aisladores Poliméricos (brazos
aislados) en torres de suspensión
LT Trapiche - Leesville
GEOMETRÍA TORRES DE SUSPENSIÓN
LT Trapiche - Leesville
GEOMETRÍA TORRES DE REMATE
Resultados: LT Trapiche-Leesville
RESUMEN COSTOS FINALES
TRAPICHE-LEESVILLE
Costo Total Comparativo Ambas Líneas
5 mejores opciones
LT Río Macho – San Isidro
LT San Isidro - Palmar
• Conductor actual : ACSR 795 MCM Drake
• Líneas de 1 circuito y 1 Hilo Guarda
• LT Río Macho - San Isidro:
• Topografía muy quebrada:
Inicia en 1100 msnm, llega a 3400
msnm y termina en 700 msnm.
• Temperatura ambiente: varia
entre 0°C y 20°C
• Velocidades de viento :
moderadas a bajas
• LT San Isidro – Palmar :
• Topografía variando entre
montaña y planicie
• Temperatura ambiente:
variando entre 25°C y 30°C
• Velocidades de viento :
moderadas a bajas
• Aumentar capacidad por circuito a 650 MVA
• Conversión a doble Circuito y doble Hilo Guarda
• Utilización de Aisladores Poliméricos (brazos aislados)
en torres de suspensión.
LT Río Macho – San Isidro
LT San Isidro - Palmar
GEOMETRÍA TORRES DE SUSPENSIÓN
LT Río Macho – San Isidro
LT San Isidro - Palmar
GEOMETRÍA EN TORRES DE REMATE
Resultados
Río Macho-San Isidro, San Isidro-Palmar
Un estudio similar se hizo para las líneas
Río Macho-San Isidro y San Isidro-Palmar
considerando únicamente los conductores
que mostraron ser más económicos en los
estudios anteriores.
Resultados
Río Macho-San Isidro, San Isidro-Palmar
Resultados
Río Macho-San Isidro, San Isidro-Palmar
Conclusiones
Los estudios demostraron la factibilidad Técnica de los proyectos.
La repotenciación de las líneas se puede hacer a un costo mucho más bajo que
construir líneas nuevas y en un tiempo mucho menor.
Aún cuando los costos comparativos entre diferentes conductores sea similar, el
número de estructuras a modificar y reemplazar tiene un impacto importante en la
selección del conductor.
Adicionalmente a este estudio, se hizo un análisis para determinar las consecuencias
de llevar al conductor Drake ACCC a su máxima temperatura de operación (750
MVA@180°C).
Este estudio dio como resultado que no se requerirían modificaciones adicionales a las
estructuras para que las líneas puedan trasegar una carga de 750 MVA por circuito.
Esta condición no aplica para conductores ACSS ya que de requerirse los 750 MVA,
habría que aumentar la altura a varias torres para salvar los claros mínimos.
El estudio determinó que el mejor conductor para estos proyectos de repotenciación
es el ACCC DRAKE.
LT COROBICI-CAÑAS
LT TRAPICHE-LEESVILLE
MUCHAS GRACIAS