PRESENTACIÓN III CIMEI 2006 SANTA CLARA CUBA RAMÓN RODRÍGUEZ

VILLA CLARA, CUBA
III CONVENCIÓN INTERNACIONAL DE INGENIERÍA
MECÁNICA, ELÉCTRICA E INDUSTRIAL
CVG EDELCA CIMEI 2006.

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE LAS
TORRES DE LA LINEA DE TRANSMISIÓN A 400 KV Nº 1
PALITAL- EL FURRIAL DE CVG EDELCA.

Autores: Ramón Rodríguez
Wilfredo Lezama

VILLA CLARA, CUBA

AGENDA
• Introducción
• Objetivo
• Antecedentes
• Equipos de Medición Empleados
• Metodología Aplicada
• Análisis y Evaluación de los Resultados
(Resistencia de Puesta a Tierra y Resistividad
Específica del Suelo)
• Conclusiones y Recomendaciones.
EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE LAS TORRES DE LA LINEA DE TRANSMISIÓN A 400 KV Nº 1

VILLA CLARA, CUBA

INTRODUCCIÓN
Debido a las fallas ocurridas, por descargas atmosféricas e incendios en las torres
ubicadas desde la N° 280 a la 295 del día 05/07/03; entre las torres N° 208, 209 y 210
del día 03/08/03; y el día 19/10/03 entre las torres Nº 210, 211 y 212, donde se
evidenciaron la presencia de una alta resistencia de falla, la cual a provocado las dos (2)
salidas de línea contempladas en el contrato con la Empresa PDVSA, cumpliéndose así
la tasa de salida por año (1 salida/100 km-año), ocasionando perdidas de carga de la
línea, lo cual representó un gran impacto para PDVSA. Por tal motivo, CVG EDELCA, en
reunión efectuada el día 22/10/03, acordó la conformación de un equipo de trabajo con
personal de las Divisiones de Mantenimiento, Operaciones, Líneas de transmisión y de
Ingeniería de Sistemas Eléctricos, para medir la resistencia de puesta a tierra en cada
tres (3) torres y la resistividad del suelo a cada veinticinco (25) torres.
Luego de analizarse los resultados de las mediciones se identificaron dos zonas críticas:
tramos comprendidos desde la torre Nº 210 hasta la torre Nº 214 y el tramo desde la
torre Nº 172 hasta la torre Nº 184. Para los cuales, se recomendaron algunas soluciones
técnicas como acciones a corto plazo, para mantener la tasa de salida de la línea
1 salida/100 km-año).


VILLA CLARA, CUBA

OBJETIVO
Presentar los resultados de las mediciones de la resistencia
de puesta a tierra y resistividad específica del suelo en las
zonas afectadas por las descargas atmosféricas e incendios
en la línea de transmisión a 400 kV Nº 1 Palital - El Furrial,
así como los resultados de la evaluación y las
recomendaciones efectuadas a fin de reducir la actual tasa
de salida de esta línea.


VILLA CLARA, CUBA

ANTECEDENTES
 La línea de transmisión a 400 kV Nº 1 Palital - El Furrial fue puesta en servicio
comercial el día 05/12/1999. Contractualmente CVG EDELCA a convenido con
PDVSA dos (2) fallas de salidas de línea forzadas al año, las cuales en el pasado
año 2003, han ocurrido dos (2) salidas de la línea con pérdidas de carga
asociada a PDVSA, las cuales alcanzan el límite contractual permitido de salida
de línea, sin que tenga lugar alguna penalización económica para CVG EDELCA,
contempladas en el contrato Nº 285-02 con PDVSA.
 En vista de la problemática presentada en la línea de transmisión a 400 kV Nº 1
Palital - El Furrial y con la necesidad de brindar un suministro confiable y seguro
de energía eléctrica al complejo petrolero ubicado al norte del estado Monagas
y al acuerdo existente entre CVG EDELCA y PDVSA, incluyendo fallas por
salidas forzadas y de mantenimiento, se acordó conformar un grupo de trabajo
para realizar la evaluación y mejoras del sistema de puesta a tierra de línea de
transmisión a 400 kV Nº 1 Palital - El Furrial.

VILLA CLARA, CUBA

ANTECEDENTES (CONT)

CRONOLOGIA DE LAS FALLAS
FECHA DE LA MOTIVO UBICACIÓN EN KM UBICACIÓN APROX. DE ACUERDO
FALLA DESDE LA S/E A LA PROGRESIVA DE LA LINEA
PALITAL
05/08/2000 ATMSF 72.7 TORRE 172
23/08/2000 ATMSF -- --

29/03/2001 INCEN -- --
15/07/2001 ATMSF 48.9 TORRES 114 Y 115
05/07/2003 ATMSF 118 TORRES DESDE LA 280 A LA 295

03/08/2003 ATMSF 87.7 208-209-210
19/10/2003 ATMSF 88.7 210-211-212


VILLA CLARA, CUBA

EQUIPOS DE MEDICIÓN EMPLEADOS

Equipo auto contenido UNILAP GEOX.
 Inyecta una corriente de aproximadamente 200
mA, a una frecuencia de medición que puede ser
seleccionada automáticamente por el equipo o
ser seleccionada manualmente por el operador.
 La frecuencia de medición seleccionada es
única, es decir, que no está comprometida ni con
los armónicos y subarmónicos de la frecuencia
comercial de 60 Hz y ésta puede ser de 94, 105,
111 ó 128 Hz.


VILLA CLARA, CUBA

EQUIPOS DE MEDICIÓN EMPLEADOS (CONT)
Probador de puesta a tierra digital MEGGER
DET2/2.
• Inyecta una corriente de prueba de aproximadamente 50
mA máxima (niveles bajo y alto seleccionables).
• Este equipo ofrece el siguiente reglaje de la frecuencia
por defecto:
a) 108 Hz. Para uso cuando se prueba con frecuencias de
interferencia cercana a16 Hz.
b) 128 Hz. Para uso cuando se prueba con frecuencias
de interferencia cercanas a 50Hz.
c) 150 HZ. Para uso cuando se prueba con frecuencias de
interferencia cercana a 60 Hz.
Para cada valor por defecto, la gama de frecuencia de
prueba puede incrementarse en paso de 0.5 Hz de 105
Hz a 160 Hz.


VILLA CLARA, CUBA

TÉCNICA DE MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.

En la figura Nº 1, se muestra la
configuración básica para medir la
Figura N° 1: Circuito de medición perpendicular a la línea resistencia de la torre aplicando el
aplicando el método de caída de potencial
Equipo de Medición
método de caída de potencial o de los
H
tres (3) electrodos, que es similar al
S
aplicado por el equipo MEGGER DET2/2.
ES
El método consiste en inyectar una
E
corriente por el sistema de tierra que se
desea medir, esta corriente es recogida
Electrodo de Potencial Electrodo de Corriente por un electrodo auxiliar de corriente
Electrodo Bajo Prueba (Torre)
que se coloca a una distancia Dmin y el
electrodo de potencial se coloca a una
distancia dmin = 60%*Dmin. En nuestro
caso Dmin = 60 m.


VILLA CLARA, CUBA

TÉCNICA DE MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD ESPECÍFICA DE SUELOS.

La medición se realiza cuando se
Figura N° 2: Circuito de Medición Aplicando el Método Wenner inyecta una corriente a través de
los electrodos de corriente, la cual
circula a través del terreno creando
Equipo de Medición
una diferencia de tensión en los
H
S electrodos de potencial que es
ES medida por el equipo UNILAP
E GEOX, que actúa como
un potenciómetro comparador,
A A A
obteniéndose valores de
resistencia “R” en la escala de
mediciones seleccionadas.


VILLA CLARA, CUBA

MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.

Del análisis y la evaluación de los Resultados se tiene que la
resistencia de puesta a tierra de las torres indicadas en la
gráfica Nº 1, presentan valores promedios altos, los cuales
están por encima de lo establecido en las normas. (valores
menores de 10 Ω para resistividad del terreno mayor de
3.000 Ω - m, norma IEEE Std 81-1983 IEEE [1]).


MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA (CONT)

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LAS TORRES DE LA LÍNEA N° 1 PALITAL-EL FURRIAL

67
65,1 65,16565,2
62
RESISTENCIA MEDIDA (OHMS)

57

52
49,6
48,5
47 46,1
46 45,9
44,3 45
42 42,7
41,3 41,2
39,2 38,4
37 37,6 37,6 36,7
33,8 33,9 34,1
32 32,5 31,9
29 28,7 29 28,8
28 27,5
27 26,8
25,5
23,4 23,5 24,2
22 22,1 22,9
21,9 21,7 21,5
20,7 20 20,6 20,6
17 17,59 16,87 16,9
16,1
14,6
12,11 12,74 12,4 12,5 13
12 11,3
10,5 10,8
9,28 9,2
9,2
8
7
5,8 6,54 5,86 6,4 6,1 7,2
5,5
7,01 6,5
4,48 4,42 5,3 4,4 4,6
4,4 3,62,8 4,3
3,6
2 2,7 2,33 2,4 3,3
0 50 100 150 200 250 300
NUMERO DE TORRES

32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74
77 80 83 86 89 92 95 96 98 101 102 104 107 110 113
116 119 122 125 128 131 134 137 140 143 145 146 149 152 155
159 163 166 169 172 175 178 180 184 187 190 193 196 200 202
208 210 212 213 214 215 216 219 222 225 228 232 234 237 240
244 246 249 254 258 261 267 294 295


FIGURA 4
CONTRAPESOS RADIALES PERPENDICULARES AL EJE DE LA LINEA

Contrapeso radial Borde del derecho de paso
a instalar

Contrapeso corrido existente Contrapeso corrido existente

Torre de
48 m transmisión

Contrapeso corrido existente Contrapeso corrido existente

Contrapeso radial
a instalar Borde del derecho de paso



Línea de Transmisión a 400 kV Nº 1 Palital – El Furrial.



Foto Nro. 1. Muestra la imagen de la reconexión del conductor de puesta a tierra del cable
OPGW (Latiguillo) de la torre N° 215 de la línea a 400 kV. N° 1 Palital - El Furrial. La cual
se realizó a través de la estructura de la torre, por personal del Departamento de
Mantenimiento de Transmisión Oriente (Maturín).



Foto Nro. 2. Muestra la imagen de la conexión del conductor suelto de puesta a tierra
del cable OPGW (Latiguillo) de la torre N° 294 de la línea a 400 kV. N° 1 Palital - El
Furrial. La cual se reconectó a través de la estructura de la torre, por personal del
Departamento de Mantenimiento de Transmisión Oriente (Maturín).


VILLA CLARA, CUBA

MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD ESPECÍFICA DEL SUELO.

 Los resultados de las mediciones se indican en la tabla Nº 2, las cuales
presentan los valores de la resistividad específica del suelo a diferentes
profundidades.
 Los valores de resistividad específica obtenidos en la cercanía de
estas torres Nº 131, 214, 50, 74, 101, 159, 180, y 200 de la línea a 400
kV Nº 1 Palital - El Furrial son característico de suelos tipo arenoso -
pedregoso seco y compactado poco permeable, con un valor promedio
de resistividad aparente de 4.314,62 (Ω - m), lo que significa que los
resultados de las mediciones están dentro de un rango comprendido
entre (1.000 – 10.000 Ω - m) para este tipo de suelo, y que además se
incrementa con la profundidad.


MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD ESPECÍFICA DEL SUELO (CONT).
Tabla N° 2: Valores de Resistividad Específica de suelos en la línea de transmisión a 400 kV. N° 1 Palital-El Furrial.
2 – MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD ESPECÍFICA DEL TERRENO ( Ohm)
INSTALACIÓN: LINEA DE TRANSMISIÓN A 400 KV N° 1 PALITAL-EL FURRIAL (PERFIL CENTRAL)

SITIO DE LA A (m) 2,5 5 10 15 20 25 30 35 40 45
MEDICION
Asociado a la R (Ω) 585,00 114,60 53,30 41,00 34,50 31,60 27,80 25,90
Torre N° 131

ρ (Ω - 9189,18 3600,27 3348, 3864,17 4335,41 4963,73 5240,19 5695,72
m) 95

VALOR PROMEDIO DE RESISTIVIDAD= 5029,70 (Ω- m)
Asociado a la R (Ω) FS FS FS FS FS 16,10 13,20 13,00 14,65 14,35
Torre N° 214 ρ (Ω - ------ ------- ------- -------- ------- 2528,99 2488,15 2858,86 3681,96 4057,38
m) VALOR PROMEDIO DE RESISTIVIDAD= 3123,06 (Ω - m)
Asociado a la R (Ω) 74,10 35,70 26,30 18,40 13,80 12,00 8,60 5,57
Torre N° 50

ρ (Ω - 1163,96 1121,55 1652, 1734,16 1734,16 1884,96 1621,07 1224,91
m) 48

VALOR PROMEDIO DE RESISTIVIDAD= 1641,96 (Ω - m)
Asociado a la R (Ω) 83,30 63,50 55,60 43,40 32,10 24,70 19,40 15,50
Torre N° 74

ρ (Ω - 1308,48 1994,92 3493, 4090,36 4033,81 3879,88 3656,82 3408,64
m) 46

Asociado a la R (Ω) 1088,00 408,00 66,60 31,90 19,73 17,18 6,64 10,02
Torre N° 101

ρ (Ω - 17090,30 12817,72 4184, 3006,51 2479,35 2698,63 1251,61 2203,52
m) 61

Asociado a la R (Ω) 130,00 46,70 16,09 12,43 10,48 5,85 4,69 4,38
Torre N° 159

ρ (Ω - 2042,04 1467,13 1010, 1171,50 1316,96 918,92 884,05 963,21
m) 97



Tabla N° 2: Valores de Resistividad Específica de Suelos en la línea de transmisión a 400 kV. N°1 Palital-El Furrial. Continuación.

2 – MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD ESPECÍFICA DEL TERRENO ( Ohm)
INSTALACIÓN: LINEA DE TRANSMISIÓN A 400 KV N°1 PALITAL-EL FURRIAL (PERFIL CENTRAL)

SITIO DE LA A (m) 2,5 5 10 15 20 25 30 35 40 45
MEDICION

Asociado a la R (Ω ) 670,00 271,00 134,20 111,00 102,80 107,30 82,10 120,80
Torre N° 180
ρ (Ω - m) 10524,36 8513,74 8432,05 10461,52 12918,26 16854,68 15475,52 26565,36


Asociado a la R (Ω ) 382,00 90,30 15,38 10,06 8,03 11,87 11,22 7,08
Torre N° 200
ρ (Ω - m) 6000,46 2836,86 966,36 948,13 1009,08 1864,54 2114,93 1556,98


Valor promedio total de resistividad del terreno = 4314,62 (Ω - m).

OBSERVACIONES:
1) Donde:
R (Ω ): Es una resistencia medida por el equipo UNILAPGEOX.
A (m): Es la distancia en metros de separación interelectródica.
2) La resistividad específica (ρ) se calcula por la siguiente relación: ρ (Ω - m) = 2*π*R*A
3) Él termino (FS): Significa que las mediciones están fuera de la sensibilidad del equipo.

MODO DE PRUEBA: Cuatro (4) puntos (Configuración F. WENNER)



RESISTIVIDAD APARENTE DE SUELOS EN LA TORRE N° 180 DE LA LÍNEA N° 1 PALITAL-EL FURRIAL
PERFIL CENTRAL

30000,00

26565,37
SUELOS (

25000,00
RESISTIVIDAD APARENTE DE O-m)

20000,00

2,5
5
16854,68 10
15475,52 15
15000,00
20
25
12918,26
30
35
10524,36 10461,53
10000,00

8513,74 8432,05

5000,00

0,00
0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50

SEPARACIÓN INTERELECTRÓDICA A(MTS)



RESISTIVIDAD APARENTE DE SUELOS EN LA TORRE N° 214 DE LA LÍNEA N° 1 PALITAL-EL FURRIAL
PERFIL CENTRAL

4500

4057,3764
4000
SUELOS (

3681,9552
3500
RESISTIVIDAD APARENTE DE O-m)

3000 2,5
2858,856
5
10
2500 2528,988 2488,1472 15
20
25
2000 30
35
40
1500 45

1000

500

0 0 0 0 0 0
0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50

SEPARACIÓN INTERELECTRÓDICA A(MTS)



Línea de Transmisión a 400 kV Nº 1 Palital – El Furrial.


VILLA CLARA, CUBA

CONCLUSIONES
 Durante la inspección visual se detecto que en las torres Nº 59, 95, 113, 128,
208, 210 y 213, las conexiones del conductor de puesta a tierra a la base de la
torre se encontraron sueltas, las cuales fueron reconectadas posteriormente por
personal del Departamento de Mantenimiento de Transmisión Oriente (Maturín).
 El valor alto de resistencia de puesta a tierra de las torres indicadas en la tabla
Nº 1, están fuera de los parámetros establecidos en las normas (presentan en
su totalidad valores mayores de 10 Ω para resistividad del terreno mayor de
3.000 Ω - m, norma IEEE Std 81 - 1983. IEEE [1]).
 El valor promedio total de la resistividad del suelo medido en las torres indicadas
en la tabla Nº 2 es de 4.314,62 Ω - m, aunque esta por debajo del valor total de
diseño promedio obtenido a lo largo del corredor de la línea de 6.500 Ω - m,
sigue siendo alto por lo tanto se debe mejorar el sistema de puesta a tierra en
estas torres, estas mejoras será indicadas en las recomendaciones, o
modificando la resistividad específica del suelo.


VILLA CLARA, CUBA

RECOMENDACIONES
 Como resultado de la evaluación se identificaron dos zonas críticas: El
tramo de la torre Nº 210 hasta la torre Nº 214 y el tramo desde la torre Nº
172 hasta la torre Nº 184, y se recomienda conectar contrapesos radiales
perpendiculares de 50 m., al igual que un cable bajante directo desde el
cable de guarda al sistema de puesta a tierra, como acción a corto plazo
para disminuir los actuales valores de la tasa de salida de la línea.
 Verificar el nivel freático cercano a la torre Nº 214 y colocar jabalinas de 6
m. de longitud para disminuir la resistencia de puesta a tierra en esta torre.
 De ser posible, es recomendable, extender la longitud de estos nuevos
contrapesos más allá del corredor de servicio, por ejemplo, hacia el lado
donde será construida la segunda línea Palital - El Furrial, a fin de hacer
más efectivos estos nuevos contrapesos.


VILLA CLARA, CUBA

RECOMENDACIONES (CONT)
 En el Tramo comprendido desde la torre Nº 169 hasta la torre Nº 184 y
tramo comprendido desde la torre Nº 210 hasta la torre Nº 213, se
recomienda instalar un conductor a lo largo de las mismas a fin de conectar
el cable de guarda con el sistema de puesta a tierra en forma directa y
efectiva, este conductor tendrá las mismas características básicas de los
conductores de guarda ya instalados en la línea.
 Realizar una simulación del suelo en forma biestratificada, a fin de obtener
la resistividad de la primera capa (ρ1), la resistividad de la segunda (ρ2), el
espesor de la primera capa (h) y el factor de reflexión (K).
 En las torres que estén ubicadas en las zonas de alto riesgo de descargas
atmosféricas y en caso de persistir los altos valores de resistencia de puesta
a tierra una vez realizado la mejoras, se le debe realizar tratamiento químico
para disminuir la resistencia de puesta a tierra en la torres.


CVG EDELCA

GRACIAS POR
SU ATENCIÓN

PREGUNTAS ?

PRESENTACIÓN III CIMEI 2006 SANTA CLARA CUBA RAMÓN RODRÍGUEZ

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (18)

Similar a PRESENTACIÓN III CIMEI 2006 SANTA CLARA CUBA RAMÓN RODRÍGUEZ

Similar a PRESENTACIÓN III CIMEI 2006 SANTA CLARA CUBA RAMÓN RODRÍGUEZ (20)

PRESENTACIÓN III CIMEI 2006 SANTA CLARA CUBA RAMÓN RODRÍGUEZ