Este documento presenta resúmenes de varias presentaciones sobre gestión y diseño de líneas eléctricas. Aborda temas como el impacto ambiental de las mejoras de líneas, el diseño de líneas compactas en zonas urbanas, la reducción del impacto visual de los sistemas de soporte, y el desarrollo sostenible de líneas de alta tensión. También analiza cuestiones técnicas como el incremento de la capacidad de las líneas, la modelización de vibraciones y fallos estructurales.

1. Presentación B2 CIGRE 2010 Presentación de papers Valencia-Alicante, Bilbao y Madrid David Rico Rodríguez drro@iberdrola.es Noviembre 2010

2. B2-101 Gestión del impacto ambiental en upratings A la hora de mejorar una línea se barajan diferentes conductores de baja flecha. Se tienen en cuenta los siguientes aspectos: Criterio mecánico: Diámetro equivalente al existente Cargas menores o iguales Carga máxima = 1/3 de UTS Forma Z o trapezoidal (comportamiento frente al hielo) Criterio mecánico Menor flecha que la existente Minimizar campos EMF en flecha máxima Criterio eléctrico Icc igual o mayor Mayor ampacidad Ipermanente > 1380 A por cable Aspectos medioambientales Campos electromagnéticos con carga media < 100 microteslas Reducción de las pérdidas en un 35% Negocian con su gobierno la modificación de sus leyes para cambiar la temperatura máxima de explotación de un conductor. Se decantan finalmente por ACCC. Dirección Corporativa 2

3. B2-102 Diseño de líneas compactas 69, 138, 230 kV Presentación de apoyos de chapa plegada y hormigón de uso en zonas urbanas Uso de aisladores rígidos y crucetas giratorias Campos electromagnéticos máximos: 4,17 kV/m y 83 μT Estudio de radiointerferencia: Máximos de 72 dB el 50% del tiempo Estudio de ruido audible: Máximo de 45 dB por la noche Puesta a tierra: Losa de hormigón de 10 cm y 3 picas de 6 metros Dirección Corporativa 3

4. B2-103 Sistemas de composite. Reducir impacto visual Evolución de los sistemas: Celosía – Chapa – Fibra Crucetas: Donde colocar los anillos de corona Conductores: ACCC y ACCR – Alta temperatura, baja flecha, HTLS No mejoran la flecha en condición de hielo Torres: Diseño de torre para cada posición Número de fabricantes muy bajo Dirección Corporativa 4

6. Biodiversidad: Cubrir con árboles las bases de los apoyos

8. B2-106 Pasillo de líneas. Efectos campos EM 6 líneas paralelas DC-Dx-Yew – 400 kV Propuestas: Compacto: 3 niveles con cadenas en V Danubio cadenas en I: Desestimado por campo eléctrico Danubio cadenas en V: Desestimado por ocupación Estudio de la disposición de fases: ABCABC para campo eléctrico y magnético. También hacen estudio de contingencia Interferencia con tubería de gas enterrada paralela. Los cruzamientos deben realizarse a más de 50 metros de las torres. Dirección Corporativa 7

9. B2-107 Línea sobre marismas protegidas Línea existente cruza área protegida con alto valor ecológico, se pretende sustituir por línea a 220 kV manteniendo la ocupación actual Se recogen semillas de las marismas y se replantan cerca de la línea: Especies en peligro de extinción de 40 a 23. Protección del halcón sacre (peligro de extinción): Hace nidos en las torres, se le colocan nidos artificiales Protección de la avutarda: Selección de la ruta y colocar placas de aviso para pájaros en conductores (aprovechando separadores) Dirección Corporativa 8

10. B2-108 Rendimiento de HVDC en Brasil Líneas de HVDC ±600 kV, análisis de datos de campo frente a los métodos de cálculo de campos y corona En AC lo que afecta al corona es la lluvia. En DC lo que más afecta es el viento. Sin viento existe un equilibrio dinámico, pero con viento se desplaza la carga espacial en esa dirección y el efecto bloqueo en la superficie del conductor se reduce y se genera, por tanto, más carga. Datos recogidos: Radiointerferencia, ruido audible, campo eléctrico, densidad de carga, corriente iónica, ozono, velocidad y dirección del viento, humedad relativa, presión, temperatura, lluvia, radiación solar. La RI y ruido no cambia con la lluvia: ¿Suciedad en conductores afecta? Viento modifica notablemente comportamiento de EM en DC No hay método universal reconocido para cálculo de DC Dirección Corporativa 9

11. B2-109 Ruido audible en configuraciones estandar La OMS recomienda máximo de 55 dB, ley local 50 dB Se mide con la presión sonora equivalente (SPL) cuya suma es LAeq<50 dB Definición: Donde pA es la presión acústica, p0 la presión de referencia y T = t2 – t1 La carga eléctrica de un conductor tomado este como un cilindro: Gradiente superficial máximo será: Con el Epmax se puede calcular el ruido audible -> pA(t) Estudian varias configuraciones, capa, delta, danubio de 220 y 400 kV. Aportan ecuaciones empíricas de ruido con altura y para tiempo bueno, lluvioso y lluvia fuerte. Con los cables y líneas estudiados cumplen las leyes locales casi siempre, excepto en los casos de lluvia fuerte (pero puntualizan que en caso de lluvia fuerte se oye más la lluvia que la línea). Dirección Corporativa 10

13. Para minimizar el impacto de las torres diseñan con acero conformado en frío, cambian la morfología de las torres y usan recubrimiento duplex, tanto en 220 como en 400 kV.

15. B2-112 Línea de 380 kV compacta Usan crucetas giratorias con brazo inferior ligeramente alzado, dos postes, uno por circuito con la posibilidad de pasar a cuádruple circuito (2 x 380 + 2 x 150) El brazo ligeramente alzado mejora el comportamiento mecánico cuando el apoyo tiene desviaciones Estudio de hielo no compensado lleva a que, debido al grado de libertad de las crucetas giratorias, no se pueden poner más de 10 suspensiones seguidas De particular interés el amarre y el puente de chapa plegada con crucetas giratorias Dirección Corporativa 13

16. B2-113 Reducción del ruido audible incrementando la hidrofilia del conductor Si se incrementa la hidrofilia del conductor se reduce el ruido audible Con el campo eléctrico la gota se deforma, lo que incrementa el campo. Se deforma el cono de Taylor y cuando llega a su inestabilidad se dispara el agua. Al incrementar la hidrofilia se evita la formación de gotas Se pone recubrimiento en el conductor en cables antiguos y no se mejora nada. Explican que puede ser porque la grasa se ha retirado y es conocido que cuando los conductores envejecen los conductores producen menos ruido En conductores nuevos se produce una notable mejoría con dicha capa Otras formas de envejecer el conductor es soplando arena en fábrica, pero no se ha logrado industrializar el proceso Dirección Corporativa 14

17. B2-201 Posible conversión AC/DC Distancia aérea: D = 0.08 + (VLL – 8.7) 0.0051 o bien aplicar lo que dice el NESC donde d = (V Pu a / 500 k)1.667 con Pu = 1.75, a =1.25 y k = 1.15 para monopolar y 1.25 para bipolar Recomiendan una línea de fuga de 36 mm/kV aunque reconocen que es bastante conservador (en Brasil se usó 27 mm/kV y ha ido bien) Analizan si en torre de AC para pasar a DC hacer un bipolo con tierra de retorno ± 400 kV, ± 400 kVbipolo con dos retornos o bipolar ±250 kV sin cambio de cabeza (2 circuitos) Dirección Corporativa 15

18. B2-202 Upgrade de eje 220 – 400 kV Se trata de pasar un DC 220 kV a SC 400 kV Estudian poner el circuito en triángulo o delta. Escogen delta. Dirección Corporativa 16

19. B2-203 Incentivos técnicos y económicos conversión AC/DC El máximo voltage de la DC está limitado por: Gradiente del conductor: Ruido audible (mirar configuraciones) Línea de fuga y distancias de seguridad: Contaminación, más aisladores, menor distancia de seguridad Gradiente de tierra: Límites 15kV/m (345 kV) y 13 kV/m (220 kV) Ventajas: Ganancia en la potencia del circuito Ganancia en la potencia del sistema Redundancia interna (bipolo-bipolo) Relación emergencia/normal: Se elige en diseño Respuesta dinámica más rápida Pérdidas (excepto en líneas cortas) menores Sólo resulta interesante cuando el coste de AC es muy elevado Dirección Corporativa 17

20. B2-204 Impulsos tipo rayo para 750 kV Para compactar las líneas es necesario, se trata de bajar las distancias a masa y entre fases en base a los ensayos realizados El generador de impulsos lo modifican para conseguir un frente de onda largo (lento) que es más parecido al producido en líneas Sólo han fabricado uno por lo que sólo se plica a la fase positiva. Llegan a concluir que la distancia a masa debe ser 5.5 metros y la distancia entre fases 10 metros Dirección Corporativa 18

21. B2-205 Diseño y ensayo de torres Actualmente las torres se diseñan con MEF que presupone: Carga lineal Cargas en los nudos Cargas no distribuidas Sólo análisis geométrico no lineal Las barras redundantes deben ser modelizadas en diseño para que su carga sea menor al 0.5~2.5% de la carga de rotura Las torres se deben validar mediante ensayo ya que no se tiene en cuenta en el proceso de detallado: Los ejes neutros deben coincidir Reducción de sección en el diseño de nodos Diseño de la punta de la cruceta Deslizamiento de la tornillería Dirección Corporativa 19

22. B2-302 Análisis estructural en torres con corrosión En cruzamiento salino las torres son atacadas por corrosión, evalúan la pérdida de material con 1 y 2 mm menos y determinan las barras a sustituir Al atacar a elementos primarios de la estructura deben retirar conductores (desmontaje) para la sustitución. Concluyen que en este tipo de ambiente debe existir mantenimiento Dirección Corporativa 20

23. B2-303 Vibraciones inducidas de vórtice Se propone un modelo simplificado de un vano para modelizar las vibraciones inducidas de vórtice que consiste en discretizar el conductor y asignarle una masa aerodinámica Dirección Corporativa 21 wst es la frecuencia de Strouhal Donde fKacc , fRacc , gKaer y gRaer son los términos no lineales de las rigideces de los muelles y amortiguadores Con w amplitud y ξ la distancia al origen la ecuación del movimiento resulta:

24. B2-303 Vibraciones inducidas de vórtice Que se integra por Runge-Kutta de 4º orden discretizando el vano A mayor número de elementos mayor precisión. Es de forma logarítmica por lo que con 750 partes el error desciende por debajo del 1% Comparan los resultados con las mediciones realizadas en vano de prueba (Francia) y coinciden con bastante precisión Quedan pendientes sacar bastantes conclusiones acerca de la modelización de los amortiguadores (antivibradores) y efecto de las cadenas horizontales Dirección Corporativa 22

25. B2-304 Modelizado numérico de fallo en cascada La acreción de hielo en las fases crea desequilibrios y posibles roturas. Se modelizan las estructuras para que sean capaces de soportar la carga estática tras la rotura y no la carga dinámica lo que provoca fallos en cascada Con cada torre caída el esfuerzo longitudinal dinámico desciende Estudian la línea con MEF (muy simple, 900 nodos) frente a las cargas dinámicas Presentan elemento (ANCO) que se activa en caso de carga dinámica y que evita el fallo en cascada estirándose Dirección Corporativa 23

26. B2-305 Robótica aplicada a la inspección de líneas Desarrollo de robot para inspección de líneas, permite tener imágenes muy cercanas de los componentes sin descargo Va colgado del cable. Se coloca con pértigas. Tiene brazo intercambiable que permite el cambio de amortiguadores Se le colocan cámaras, micrófonos e infrarrojos Dirección Corporativa 24

27. B2-306 Política de extensión de vida útil El conductor determina la política de mantenimiento de activos, la línea debe durar la vida útil del conductor: Reparaciones Al hormigón le ataca: carbonación, iones clorhídricos y heladas Presentan actuaciones de reparación sobre los postes de hormigón Los anclajes de las torres de celosía también los reparan añadiendo placas y con pintura Dirección Corporativa 25

28. B2-307 Arborescencias eléctricas en aisladores de composite Analizan arborescencia con colores y analizan las imágenes en base al color, brillo y saturación. La tensión eléctrica en arborescencias está relacionada con el color de estas, lo que permite una medida de la arborescencia mucho más universal que la actual Dirección Corporativa 26

29. B2-308 Valoración de cargas climáticas Se toman datos continuos de 2000 estaciones y se representan estadísticamente con distribución de Gumbel, y si no se ajusta con distribución de Fisher-Tippet, si sigue sin ajustarse usan acumulativa Se hacen mapas climáticos con experiencias anteriores de las líneas y vientos predominantes dependientes de la morfología del terreno (periodo de retorno de 25 años) 8 regiones de viento, 8 manguitos de hielo, 9 regiones de viento+hielo y un método para valorar las cargas climáticas dependiendo de la longitud de la línea… Sacan niveles de fiabilidad en base al nivel de tensión de la línea relacionandolo con el preiodo de retorno (0.96~0.998) Para líneas largas la zona de sobrecarga será donde l es la longitud de la línea y n los casos de sobrecarga Fiabilidad: donde P’ es la exclusión probabilística del punto de la línea, de donde la fiabilidad de ese punto será Dirección Corporativa 27

30. B2-309 Valoración vida útil conductores no destructivo Para volver a colocar las líneas reglamentarias toman la decisión de retensionar Primero hay que evaluar el estado del conductor Dispositivo magnético: Capas de acero Dispositivo eléctrico: Capas de aluminio (corrientes de Foucault) Presentan ejemplos de estimaciones llevadas a cabo γ es la capacidad del conductor máxima, que se evalúa con el dispositivo 20% en conductores 10% en guarda Con esto se aplica: Otra forma de evaluar es con la pérdida neta de acero Dirección Corporativa 28