LÍNEA DE ALTA TENSIÓN SIMPLE CIRCUITO A 132KV
ENTRE LAS SUBESTACIONES B Y M EN CIUDAD REAL.
Autor: Osoro Sánchez, Julia.
Director: Bris Cabrerizo, Melita.
Entidad colaboradora: Gas Natural Fenosa
RESUMEN DEL PROYECTO
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, existe un parque eólico en la provincia de Ciudad Real en el que se encuentra situada la subestación M. Este parque eólico genera una gran cantidad de energía que necesita ser evacuada.
En la misma provincia, Ciudad Real, existe una zona rural en desarrollo que necesita abastecimiento eléctrico. Por este motivo se va a construir en ese entorno la subestación B.
Con el fin de solucionar los dos problemas expuestos, se realiza este proyecto cuyo objetivo es diseñar una línea eléctrica entre las subestaciones B y M. La subestación M está diseñada para una tensión de 132 KV por lo que esta será la tensión de explotación de la línea, que será de circuito simple. La subestación B, será diseñada para esta tensión.
Los datos de partida impuestos por el cliente, Gas Natural Fenosa, se dividen en dos grupos. Por una parte, se han definido datos técnicos que corresponden a la tensión nominal antes mencionada, 132 kV y el tipo de conductor, LA-280. Además, se ha impuesto el trazado de la línea utilizado para el desarrollo de este proyecto obtenido mediante un estudio que considera distintos aspectos como la fauna, vegetación, demografía o arqueología de la zona. El trazado utilizado tiene una longitud de 3.952 metros.
Los objetivos principales de este proyecto son el cálculo eléctrico, cálculo mecánico del conductor, cálculo mecánico de apoyos, cálculo mecánico de cimentaciones, cálculo de puesta a tierra y elaboración del presupuesto.
En Marzo de 2008 fue aprobado el Reglamento de Líneas Eléctricas de Alta Tensión (RLEAT) en vigor que establece las condiciones técnicas y garantías de seguridad que tienen que cumplir las líneas eléctricas de alta tensión.
METODOLOGÍA
A través del cálculo mecánico del conductor se determinan los tenses y las flechas máximas que se dan en cada uno de los vanos de la línea. El estudio de estos parámetros se produce, tal y como indica el RLEAT, bajo distintas hipótesis.
Una vez definidos los cálculos mecánicos del conductor, se realizan los cálculos mecánicos necesarios para la elección de apoyos. Estos cálculos consisten en la obtención de tres esfuerzos, longitudinal, vertical y transversal, que conductores y cable de tierra transmiten a la cruceta y cúpula de tierra respectivamente bajo distintas hipótesis. Los esfuerzos obtenidos son utilizados para la determinación de los apoyos a instalar. Además, se han tenido en cuenta los coeficientes de seguridad especificados en el RLEAT para cada hipótesis.
Tras definir los apoyos, se procede al cálculo de las cimentaciones, que pueden ser monobloque o fraccionadas dependiendo del apoyo. Estos cálculos están basados en los requisitos expuestos en el RLEAT para cada tipo de cimentación. Por último, se ha diseñado el sistema de puesta a tierra considerando los modelos normalizados del cliente y los requisitos indicados en el RLEAT.
RESULTADOS
Llevando a cabo la metodología expuesta en el apartado anterior, se ha diseñado la línea objeto de este proyecto, definiendo las características de los distintos elementos que la forman. A continuación, se detallan los resultados obtenidos y las características principales de estos elementos.
En primer lugar, los cálculos eléctricos del conductor LA-280 demuestran que el conductor es válido desde un punto de vista eléctrico para las características de la línea. De los resultados obtenidos se observa que la caída de tensión es menor del 5%, valor recomendado para este tipo de instalaciones y que no se producen pérdidas por efecto corona.
El aislamiento elegido para la línea objeto del presente proyecto es de vidrio. La zona por la que transcurre el trazado de la línea es rural, sin concentraciones de industrias ni viviendas y alejado de la costa, por lo que se ha elegido el nivel de contaminación mínimo. El número y tipo de aisladores a instalar se ha determinado con un análisis mecánico y eléctrico. El resultado es una cadena de suspensión formada por 8 aisladores U-70-BL y la de amarre formada por 8 aisladores U-120-BS.
Como resultado del cálculo mecánico del conductor se obtienen las tablas de regulación, que recogen información sobre las tensiones de tendido para cada vano y bajo distintas condiciones meteorológicas.
Los apoyos a instalar han sido elegidos a partir de los resultados obtenidos en el cálculo mecánico de apoyos. Estos elementos serán metálicos de celosía. Se ha elegido la empresa MADE TORRES, S.A. como distribuidora de los mismos, por lo que se ha utilizado su catálogo para la elección. Los apoyos elegidos
corresponden a las series HAYA, ARCE y DRAGO. La serie HAYA se ha utilizado para los apoyos de suspensión en alineación ya que los esfuerzos soportados por estos son menores y este tipo de apoyo es suficiente. Los apoyos de anclaje en ángulo han sido elegidos de las series ARCE y DRAGO, dependiendo de los esfuerzos obtenidos en cada caso. Finalmente, los apoyos fin de línea corresponden con apoyos de la serie DRAGO ya que soportan mayores esfuerzos.
Las cimentaciones a instalar serán de hormigón, fraccionadas o monobloque dependiendo del tipo de apoyo. Los apoyos de suspensión, correspondientes a la serie HAYA, llevarán cimentaciones monobloque. Por el contrario, los apoyos tanto de anclaje en ángulo como fin de línea llevarán cimentaciones fraccionadas ya que los esfuerzos a soportar por el hormigón serán mayores.
La puesta a tierra se ha determinado partiendo de configuraciones normalizadas del cliente, Gas Natural Fenosa. El sistema de puesta a tierra está formado por dos elementos principales, el cable de tierra y el electrodo. El cable de tierra a instalar será de acero con una sección de 50mm2. El tipo de electrodo variará con el tipo de apoyo en función de su ubicación. El electrodo de puesta a tierra de los apoyos frecuentados será un anillo difusor, mientras que será suficiente un electrodo de picas dobles para los apoyos no frecuentados. En el trazado de la línea objeto del presente proyecto se han considerado tres apoyos como frecuentados, siendo los 13 restantes no frecuentados.
Finalmente, se han realizado mediciones del equipamiento eléctrico necesario para la puesta en funcionamiento de la línea con el objetivo de calcular el presupuesto general.
Este presupuesto general se desglosa en tres capítulos principales. El primer capítulo hace referencia al coste del equipamiento eléctrico y asciende a un total
de 239.911,8 €. El segundo capítulo suma 115.414 € en concepto de montaje del equipamiento eléctrico antes mencionado. Por último, se tiene en cuenta la ejecución material de la obra que asciende a 80.051,3 €. Este desglose por capítulos da lugar a un presupuesto total de 435.377,2 €
SIMPLE POWER LINE, 132KV, BETWEEN SUBSTATIONS B
AND M IN CIUDAD REAL.
INTRODUCTION
Currently, there is a wind farm in the province of Ciudad Real in which the electrical substation M is located. The wind farm generates a large amount of energy that needs to be evacuated.
In the same province, Ciudad Real, there is a rural area that needs electricity supply. For this reason the electrical substation B will be built in this area. In order to solve the two problems outlined, this project is performed to design a power line between the substations B and M. The substation M voltage level is 132 KV so this will be the transmission-level voltage of the power line, that will have a simple circuit. Thus, the substation B will also be designed for this voltage level.
The initial data set by the client, Gas Natural Fenosa, is divided into two groups. On one hand, it has been defined some technical data corresponding to the mentioned voltage, 132 kV, and the conductor LA-280. On the other hand, it has been imposed the route of the power line, obtained by a study that considers different aspects such as wildlife, vegetation, demography and archeology of the area. The layout used has a length of 3,952 meters.
The main objectives of this project are the electrical calculation, mechanical calculation of the wires, tower’s mechanical calculation, mechanical calculation of foundations, ground system design and budgeting.
In March 2008 it was approved the current High Voltage Power Lines Regulation (RLEAT) that specifies technical and security standards that have to be met by
the high voltage power lines.
METHODOLOGY
Through mechanical calculation of the conductors, the maximum tense and deflection of each opening of the line was determined. The study of these parameters occurs, as indicated by the RLEAT, under different scenarios.
Once the conductor mechanical calculations were defined, mechanical calculations were performed in order to choose the towers. These calculations involve obtaining three strains, longitudinal, vertical and transversal that conductors and ground wire transmit to the crosshead and ground wire dome respectively, under different scenarios. The obtained strains are used to determine the towers to be installed. The safety specifications detailed in RLEAT for each scenario have also been taken into account. After defining the towers, the foundations, which may be monobloc or divided depending on the tower, were calculated. These calculations were based on the requirements set in RLEAT for each type of foundation. Finally, the ground system has been designed considering the standard model of the client and the requirements set in RLEAT.
RESULTS
Carrying out the methodology outlined in the previous section, the power line object of this project has been designed, defining the characteristics of the
different elements that comprise it. The results obtained and the key characteristics of these elements are detailed next.
Firstly, electrical calculations of conductor LA-280 show that the conductor is valid from an electrical point of view. The results obtained show that the voltage drop is lower than 5%, the recommended value for this type of facility, and that
there are not losses by corona.
The insulation chosen is made of toughened glass. The power line route passes towards a rural area, with no concentrations of industries or houses and away from the coast, thus the minimum contamination level has been chosen. The number and type of insulators has been determined according to a mechanical and electrical analysis. The result is a chain of suspension insulators formed by 8 U-70-BL and a strain insulators chain formed by 8 U-120-BS.
As a result of conductor mechanical calculation, hanging tables are obtained, which include information on the stresses for each bean and under different
weather conditions.
The towers have been chosen according to the results obtained with the mechanical calculations. These elements are made of lattice- type steel. It has been chosen MADE TORRES, Inc. as the tower’s distributor, so its catalog has been used for the election. The chosen towers correspond to the HAYA, ARCE and DRAGO series. The HAYA series has been used for suspension in alignment towers since supported strains are lower and this type of tower is enough. Strain towers in angle are chosen from DRAGO and ARCE series, depending on the strains obtained in each case. Finally, for dead-ending towers has been chosen the DRAGO series because they support greater strains.
The foundations will be installed in concrete, divided or monoblock depending on the type of support. Suspension towers, mounted with the HAYA series, will have monoblock foundations. By contrast, both the strain towers in angle and dead-ending towers will have fractionated foundation because the concrete will support greater strains.
The ground system has been chosen from client standard configuration, Gas Natural Fenosa. The grounding system consists of two main elements, the ground wire and the electrode. The ground wire to be installed shall be of steel with a section of 50mm2. The type of electrode will vary with the type of tower depending on their location. The grounding electrode of the frequented supports will be a diffuser ring, while a double pike electrode is sufficient for unfrequented towers. Three towers have been considered as frequented, with the remaining 13
not frequented.
Finally, measurements of the electrical equipment required for operation of the line have been made, in order to calculate the overall budget. This budget is broken down into three main chapters. The first chapter refers to the cost of electrical equipment, amounting to a total of € 239,911.8. The second chapter sums € 115,414 in installation costs of the electrical equipment mentioned above. Finally, the building costs accounts for € 80,051.3. The total budget amounts to a total of € 435,377.2
