Resumen de ponencias en CIGRE París 2010

1. Presentación B2 CIGRE 2010
Presentación de papers
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
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:
• C it i mecánico:
Criterio á i
– 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
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
a s ado es g dos c ucetas g ato as
• Campos electromagnéticos máximos: 4,17 kV/m y 83 μT
• Estudio de radiointerferencia: Máximos de 72 dB el 50% del tiempo
• Estudio de id
E t di d ruido audible: Má i
dibl Máximo d 45 dB por l noche
de la h
• 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
B2 103 Sistemas de composite Reducir impacto visual
• Evolución de los sistemas: Celosía – Chapa – Fibra
• Crucetas: Donde colocar los anillos de corona
C ucetas: o de co oca os a os co o a
• Conductores:
– ACCC y ACCR – Alta temperatura, baja flecha, HTLS
– No mejoran la flecha en condición de hielo
j
• Torres:
– Diseño de torre para cada posición
– Número de fabricantes muy bajo
y j
Dirección Corporativa 4

5. B2‐104 Desarrollo sostenible línea de 400 kV
B2 104 Desarrollo sostenible línea de 400 kV
• Pérdidas eléctricas y efecto invernadero: +1 cable = ‐33.3% de pérdidas
• Campos electromagnéticos: disposición de fases y distancias del haz = ‐9% eléctrico
Ca pos e ect o ag ét cos: d spos c ó ases d sta c as de a 9% e éct co
‐23% magnético
• Ruido: Construcción, viento y corona: Igual que el anterior
• Presencia de la línea: Uso de la tierra restricción de actividades cerca visual: Uso de
tierra, cerca,
torres de madera laminada
• Gestión del gasto de material: Materiales de la línea:
Uso torres madera laminada
• Biodiversidad: Cubrir con árboles las bases de los
apoyos
• Coste económico de construcción: +1 cable + torres de
madera laminada + árboles en las bases… Balance de
pérdidas + Construcción = ‐8%
Dirección Corporativa 5

6. B2‐105 Incremento de ampacidad subiendo torre
B2 105 Incremento de ampacidad subiendo torre
• Se trata de incrementar la altura de una torre (sustitución) manteniendo la
ocupación.
• Normalmente B/H = 1/7 – 1/8 y la colocada es B/H = 1/11: Superesbelta
• Diseño con el método de los desplazamientos
• A viento se estudia la frecuencia de resonancia El conductor se modeliza como
resonancia.
sucesión de masas puntuales
• A sismo usan ecuación general m(x’’+y0) + Cx’ + Qx = 0, integran por Wilson. Los
valores de la ecuación se dan por reglamentación
reglamentación.
• Otra solución es la twist‐tower: Incrementan levemente la ocupación pero no tienen
que desmontar las cimentaciones
Dirección Corporativa 6

7. B2‐106 Pasillo de líneas. Efectos campos EM
B2 106 Pasillo de líneas Efectos campos EM
• 6 líneas paralelas DC‐Dx‐Yew – 400 kV
• Propuestas:
opuestas:
– 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
g p
realizarse a más de 50 metros de las torres.
Dirección Corporativa 7

8. B2‐107 Línea sobre marismas protegidas
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

9. B2‐108 Rendimiento de HVDC en Brasil
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,
carga corriente iónica ozono velocidad y dirección del viento humedad relativa
iónica, ozono, viento, relativa,
presión, temperatura, lluvia, radiación solar.
• La RI y ruido no cambia con la lluvia: ¿Suciedad en conductores afecta?
• Vi t modifica notablemente comportamiento d EM en DC
Viento difi t bl t t i t de
• No hay método universal reconocido para cálculo de DC
Dirección Corporativa 9

10. B2‐109 Ruido audible en configuraciones estandar
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
de co a p es ó so o a equ a e te (S ) su a 50 d
• Definición:
• Donde pA es la presión acústica, p0 la presión de referencia y T = t2 – t1
• La
L carga eléctrica d un conductor t
lé t i de d t tomado este como un cilindro:
d t ili d
• 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
bueno,
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

11. B2‐110 Integración líneas 220 kV y 400 kV. Reducción
impacto visual
• Describe el cambio de ley en el que a un organismo se le otorga la potestad de dar
permiso para la construcción de líneas si:
– Tiene una importancia estratégica, social o económica
– Es necesaria para cumplir los objetivos estatales
– La decisión recae sobre más de una autoridad
• Se crean grupos vecinales organizados contra
las líneas (que amenazan “más allá de lo
soportable
soportable” a los empleados)
• Para minimizar el impacto de las torres
diseñan con acero conformado en frío,
cambian l morfología d l t
bi la f l í de las torres y usan
recubrimiento duplex, tanto en 220 como en
400 kV.
• E 220 kV se puede usar conformado en f i
En d f d frio,
en 400 no merece la pena económicamente.
Dirección Corporativa 11

12. B2‐111 Brazos aislantes en 154 kV
B2 111 Brazos aislantes en 154 kV
• Uso de torre compacta en forma de diamante a base de aisladores de composite
• Monobloque, chapa plegada + hormigón
o ob oque, c apa p egada o gó
• Hacen cálculos de EMF con el programa de Bonneville.
• Comparando con una torre compacta normal mejora el campo eléctrico y mantiene
igual el magnético pero empeora el ruido audible y la radiointerferencia
Dirección Corporativa 12

13. B2‐112 Línea de 380 kV
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

14. 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
Co e ca po e éct co a de o a, o c e e ta e ca po. de o a
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

15. B2‐201 Posible conversión AC/DC
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 kV bipolo con dos retornos o bipolar ±250 kV sin cambio de cabeza (2
circuitos)
)
Dirección Corporativa 15

16. B2‐202 Upgrade de eje 220 – 400 kV
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.
stud a po e e c cu to e t á gu o de ta. scoge de ta.
Dirección Corporativa 16

17. 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)
• V t j
Ventajas:
– Ganancia en la potencia del circuito
– Ganancia en la potencia del sistema
– Redundancia interna (bipolo bipolo)
(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

18. B2‐204 Impulsos tipo rayo para 750 kV
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

19. B2‐205 Diseño y ensayo de torres
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
Di ñ d l punta d l cruceta
de la
– Deslizamiento de la tornillería
Dirección Corporativa 19

20. B2‐302 Análisis estructural en torres con corrosión
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

21. B2‐303 Vibraciones inducidas de vórtice
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
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:
Dirección Corporativa 21

22. B2‐303 Vibraciones inducidas de vórtice
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
ayo ú e o e e e tos ayo p ec s ó . s o a oga t ca po o
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

23. B2‐304 Modelizado numérico de fallo en cascada
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
ode a as est uctu as pa a sea sopo ta a ca ga estát ca t as
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
simple,
• Presentan elemento (ANCO) que se activa en caso de carga dinámica y que evita el
fallo en cascada estirándose
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24. B2‐305 Robótica aplicada a la inspección de líneas
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
cámaras,
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25. B2‐306 Política de extensión de vida útil
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
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26. B2‐307 Arborescencias eléctricas en aisladores de
composite
• Analizan arborescencia con colores y analizan las imágenes en base al color, brillo y
saturación.
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
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27. B2‐308 Valoración de cargas climáticas
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
p
predominantes dependientes de la morfología del terreno (periodo de retorno de
p g (p
25 años)
• 8 regiones de viento, 8 manguitos de hielo, 9 regiones de viento+hielo y un método
p
para valorar las cargas climáticas dependiendo de la longitud de la línea…
g p g
• 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,
línea de donde la fiabilidad de ese punto será
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28. B2‐309 Valoración vida útil conductores no destructivo
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
e o ay e a ua e de co ducto
• Dispositivo magnético: Capas de acero
• Dispositivo eléctrico: Capas de aluminio (corrientes de Foucault)
• Presentan ejemplos d estimaciones ll d a cabo
P t j l de ti i llevadas b
• 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