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SISTEMAS DE TRANSMISION

SUBTERRANEA

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Prof. Juan Carlos Rodríguez

Laboratorio de Alta Tensión

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SISTEMAS DE TRANSMISION SUBTERRANEA

CONTENIDO:

1.- Sistema de transmisión subterránea, aspectos generales,

definiciones, capacidad de transporte y limitaciones (semana 2).

2.- Constitución general de un cable de alta tensión, Clasificación según

su construcción (semana 3).

3.- Características eléctricas más relevantes (semana 4).

4.- Capacidad amperimétrica o de carga de los cables de alta tensión,

régimen permanente y transitorio (semana 5 – 9).

5.- Especificaciones y ensayos para cables de alta tensión (semana 10).

6.- Técnicas de instalación, evaluación y ubicación de fallas (semana 11).

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Libros y material de Consulta:

Advanced Power Cable Technology, Volume I , II (Tanaka, T. and Greenwood, A.).

Underground Transmission of Electric Power (Weedy, B.M.).

Electrical Power Cable Engineering ( Thue, W.).

Underground Power Transmission (Graneau P.).

IEC 60287 Electric Cables, calculation of the current rating.

IEC 60183 Guide to the selection of high-voltage cables.

Manual Técnico de Cables de Energía.

IEEE Std. 635 Guide for Selection and Design of Aluminum Sheaths for Power

Cables.

Guía de Cables Subterráneos – USB. Prof. Iñaki Rouse.

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EVALUACION.

Tareas Individuales (70 %) Se entregan la semana

siguiente a la asignación (*)

Trabajo y Exposición (30 %) Semana 12

(*) 25 % de penalización por cada semana de demora

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SISTEMAS DE TRANSMISION

SUBTERRANEA

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SISTEMAS DE TRANSMISION SUBTERRANEA

Las ventajas de un suministro de energía basado en

redes subterráneas con respecto a las redes aéreas,

puede resumirse de la siguiente manera:

- Mayor confiabilidad

- Mayor seguridad

- Mejor imagen urbana

- Menor impacto ambiental

- Mayor continuidad del servicio

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Las redes subterráneas han visto favorecida su expansión

en todo el mundo en zonas de alta densidad de carga y

con fuertes tendencias al crecimiento.

Es importante resaltar que el costo de las instalaciones

subterráneas ha disminuido de manera importarte a lo largo

de los años, debido a la aparición de nuevos productos y

equipos; aunque este suele ser superior al de un sistema

aéreo.

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ASPECTOS GENERALES

• Los cables subterráneos tienen un costo mayor en

cuanto a construcción e instalación y en casos

particulares en cuanto al mantenimiento que las líneas

aéreas.

• Los grandes costos de las instalaciones subterráneas

hacen necesario dispensar una especial atención en la

selección apropiada del tipo de cable y del correcto

dimensionamiento para servir la carga deseada durante

la vida de servicio esperada de la instalación.

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CAPACIDAD DE TRANSMISIÓN DE UNA LÍNEA

• Normalmente

dada en MVA

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CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE UN CABLE

• La corriente que circula por un cable causa el

calentamiento del mismo → uno de los

mayores problemas asociados con las líneas

subterráneas.

• El límite de transmisión de energía en un

cable viene dado por la máxima temperatura

que puede alcanzar el conductor sin

deteriorar las propiedades del aislamiento.

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CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE UN CABLE

• La capacidad de transporte de una línea

subterránea está limitada por la máxima

temperatura que pueden alcanzar los

elementos constitutivos de la misma.

• La capacidad de transmisión de energía de

los cables de media y alta tensión dependerá

adicionalmente de la construcción, del tipo de

instalación y/o canalización.

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• El cable debe ser capaz de transmitir la

potencia de diseño:

– Sin sobrecalentamiento del mismo.

– Sin excesivas caídas de voltaje.

– En condiciones anormales de funcionamiento del

sistema o emergencia, por períodos limitados de

tiempo que pueden durar 6 horas o más, un

determinado numero de veces, para no reducir la

vida útil del cable.

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TIPOS DE INSTALACIÓN - CANALIZACIONES

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DIRECTAMENTE ENTERRADOS

Se utiliza solamente en zonas no urbanas, en lugares donde

no se tienen construcciones o donde haya la posibilidad de

abrir zanjas posteriormente para cambio de cables,

reparación o aumento de circuitos.

Los cables directamente enterrados, nunca deben de

discurrir bajo carreteras o calzadas.

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CANALIZACIÓN ENTUBADA Y/O DUCTOS (BANCADAS)

Es la alternativa a seleccionar cuando el sistema de cables

tenga que atravesar sitios en donde no es posible abrir zanjas

para cambio de cables o aumento de circuitos con

determinada frecuencia, por las grandes pérdidas de

materiales, mano de obra y tiempo.

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BANCADAS

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EN GALERÍAS

Se consideran dos tipos:

– la galería visitable, de dimensiones interiores suficientes para la circulación de personas,

– la galería registrable, o zanja prefabricada, en la que no está prevista la circulación de personas.

Limitación de servicios existentes

Las galerías se usarán preferentemente sólo para instalaciones

eléctricas de potencia y cables de control y comunicaciones. En ningún

caso podrán coexistir en la misma galería instalaciones eléctricas e

instalaciones de gas o líquidos inflamables.

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EN BANDEJAS, SOPORTES O DIRECTAMENTE SUJETOS

A LA PARED.

Este método, se empleará en subestaciones u otras

instalaciones eléctricas de alta y media tensión (de interior o

exterior) en las que el acceso quede restringido al personal

autorizado. Normalmente las bandejas se dispondrán

adosadas a la pared o en montaje aéreo.

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ETAPAS DE UN PROYECTO DE

TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEA

• Se centra en el estudio de la capacidad amperimétrica

del cable, sobre la base de las diferentes tecnologías

de aislamientos, tomando en cuenta:

– Las diferentes disposiciones geométricas

– Tipos de bancada

– Proximidad de circuitos de cables en alta tensión existentes

– Análisis de períodos de sobrecarga frente a simple

contingencia, considerando o estimado los tiempos de

duración de la contingencia.

– Análisis técnico-económico entre las diferentes tecnologías

de aislamiento para su escogencia, recomendación y

aplicación.

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TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEA

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NECESIDAD DE UN SISTEMA DE

TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEO

• PLANTEAMIENTO E HIPÓTESIS

1. ENTORNO DEL PLAN DE EXPANSIÓN DEL

SISTEMA DE TRANSMISIÓN

El objetivo del estudio de transmisión es

establecer las expansiones y modificaciones

necesarias en el sistema de transmisión para

garantizar la confiabilidad y calidad del servicio.

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NECESIDAD DE UN SISTEMA DE

TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEO

• Los estudios que determinan las expansiones

del sistema de transmisión para un período de

tiempo, se condicionan por las siguientes

premisas:

Resultados de los estudios de demanda.

Resultados de los estudios de generación.

Resultados de los estudios de la red de transmisión

del Sistema Nacional.

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NECESIDAD DE UN SISTEMA DE

TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEO

2. HIPÓTESIS.

2.1. Se corren los flujos de carga del sistema

para estimar los flujos de potencia que

circularán por el circuito bajo estudio, para un

año horizonte, tomando en cuenta:

• El crecimiento interanual de la demanda

• La posible exportación o importación de

energía del S.N.I.

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NECESIDAD DE UN SISTEMA DE

TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEO

2.2. Se realiza el estudio de las contingencias,

para asegurar la continuidad del servicio.

Se plantean los posibles escenarios en

cuanto al dimensionamiento por

ampacidad, incluyendo los estudios de

cortocircuitos.

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Ejemplo de selección de hipótesis para la

selección de la capacidad de corriente de un cable

Asumir peor Contingencia

como Período de

Emergencia

Asumir peor Contingencia

como Régimen

Permanente

30 (kAmp) 40 (kAmp) 30 (kAmp) 40 (kAmp)

Dimensionamient

o de la

Pantalla

Hipótesis A

Hipótesis B X

Hipótesis C X

Hipótesis D X

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Proceso de selección y

diseño adecuado para el

sistema de transmisión

subterránea

Definida la tecnología de

aislamiento

Información preliminar para el diseño de

la instalación subterránea

- Tensión nominal de la red.

- Potencia a trasmitir o intensidad de corriente.

- Naturaleza de la red: continua, alterna, monofásica, trifásica.

- Finalidad de la instalación.

- Forma de tendido: interior, exterior, enterrada, etc.

- Material conductor deseado (cobre o aluminio).

- Longitud de la línea.

- Condiciones medioambientales: Temperatura, humedad, etc.

- Condiciones de puesta a tierra.

- Datos del cortocircuito.

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Información preliminar para el diseño de

la instalación subterránea

- Naturaleza del servicio: permanente, intermitente, etc.

- Caída de tensión admisible.

- Posibilidades de sobretensiones, de origen atmosférico,

internas o por acoplamiento con otra red próxima.

- Normas existentes respecto a las características de la

instalación (calibres normalizados, tipo de instalación,

diámetro ductos, etc.).

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Resultados de las especificaciones de

los cables

- Tensión nominal del cable.

- Número de conductores.

- Sección nominal de los conductores.

- Material del conductor.

- Tipo de aislamiento.

- Características de la pantalla.

- Conexiones a tierra de la pantalla.

- Tipo de armadura y cubierta externa.

- Longitud del conductor.

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Resultados complementarios en el

manejo de los cables

- Condiciones de instalación.

- Intensidad máxima de corriente en régimen permanente.

- Sobrecargas eventuales y su duración.

- Intensidad de cortocircuito máxima en el conductor y en

la pantalla metálica.

- Funcionamiento en condiciones de emergencia

(sobretensiones asociadas).

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