presentaciÓn iii cimei 2006 santa clara cuba ramÓn rodrÍguez

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 RodríguezWilfredo Lezama

VILLA CLARA, CUBAIII CONVENCIÓN INTERNACIONAL DE INGENIERÍA

MECÁNICA, ELÉCTRICA E INDUSTRIALCIMEI 2006.CVG EDELCACVG EDELCA

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/Flag_of_Venezuela_%28state%29.svg

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.

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.



INTRODUCCIÓNDebido 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).




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.




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.

CRONOLOGIA DE LAS FALLAS

88.7

87.7

118

48.9

--

--

72.7

UBICACIÓN EN KM DESDE LA S/E

PALITAL

210-211-212ATMSF19/10/2003

208-209-210ATMSF03/08/2003

TORRES DESDE LA 280 A LA 295ATMSF05/07/2003

TORRES 114 Y 115ATMSF15/07/2001

--INCEN29/03/2001

--ATMSF23/08/2000

TORRE 172ATMSF05/08/2000

UBICACIÓN APROX. DE ACUERDO A LA PROGRESIVA DE LA LINEA

MOTIVOFECHA DE LA FALLA

ANTECEDENTES (CONT)




EQUIPOS DE MEDICIÓN EMPLEADOS

Equipo auto contenido UNILAP GEOX.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.




EQUIPOS DE MEDICIÓN EMPLEADOS (CONT)

Probador de puesta a tierra digital MEGGER Probador de puesta a tierra digital MEGGER DET2/2.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.




TÉCNICA DE MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.

En la figura Nº 1, se muestra la configuración básica para medir la resistencia de la torre aplicando el método de caída de potencial o de los tres (3) electrodos, que es similar al aplicado por el equipo MEGGER DET2/2. El método consiste en inyectar una corriente por el sistema de tierra que se desea medir, esta corriente es recogida por un electrodo auxiliar de corriente 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.


Electrodo de Corriente

S

ES

E

Electrodo Bajo Prueba (Torre)Electrodo de Potencial

Equipo de Medición

H

Figura N° 1: Circuito de medición perpendicular a la línea aplicando el método de caída de potencial

Electrodo de Corriente

S

ES

E

Electrodo Bajo Prueba (Torre)Electrodo de Potencial

Equipo de Medición

H

Figura N° 1: Circuito de medición perpendicular a la línea aplicando el método de caída de potencial



TÉCNICA DE MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD ESPECÍFICA DE SUELOS.

La medición se realiza cuando se inyecta una corriente a través de los electrodos de corriente, la cual circula a través del terreno creando una diferencia de tensión en los electrodos de potencial que es medida por el equipo UNILAP GEOX, que actúa como un potenciómetro comparador, obteniéndose valores de resistencia “R” en la escala de mediciones seleccionadas.




S

ES

E

Equipo de Medición

H

A A A

Figura N° 2: Circuito de Medición Aplicando el Método Wenner

S

ES

E

Equipo de Medición

H

A A A

Figura N° 2: Circuito de Medición Aplicando el Método Wenner


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]).




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

42,7

22,1

48,5

44,3

17,59

21,9

37,6

4,48

9,28

5,8

12,11

22,920,7

33,8

28

14,6

21,7

2927,5

39,2

28,7

45

37,6

46

2,7

12,74

25,5

32,5

16,87

46,1

23,4

38,4

33,9

26,8

23,5

34,1

20

12,4

49,6

20,6

6,54

2,33

31,9

65,1

21,5

5,86

16,1

29

45,9

65,1

36,7

41,3

6565,2

10,511,3

6,4

12,5

6,15,57,2

20,6

28,8

41,2

24,2

2,44,42

16,9

3,3

7,01

10,8

5,3

9,29,2

4,44,4

13

4,6

86,5

3,62,84,33,6

2

7

12

17

22

27

32

37

42

47

52

57

62

67

0 50 100 150 200 250 300

NUMERO DE TORRES

RE

SIS

TE

NC

IA M

ED

IDA

(O

HM

S)

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

MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA (CONT)



48 m

Borde del derecho de paso


FIGURA 4CONTRAPESOS RADIALES PERPENDICULARES AL EJE DE LA LINEA

Contrapeso corrido existente




Contrapeso radiala instalar


Torre detransmisión48 m



FIGURA 4CONTRAPESOS RADIALES PERPENDICULARES AL EJE DE LA LINEA







Torre detransmisión



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 deMantenimiento de Transmisión Oriente (Maturín).

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 deMantenimiento 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).

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).

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.


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.

VALOR PROMEDIO DE RESISTIVIDAD= 1044,27 (Ω- m)

963,21884,05918,921316,961171,501010,97

1467,132042,04ρ (Ω-m)

4,384,695,8510,4812,4316,0946,70130,00R (Ω)Asociado a la Torre N° 159

VALOR PROMEDIO DE RESISTIVIDAD= 2637,37 (Ω - m)

2203,521251,612698,632479,353006,514184,61

12817,7217090,30ρ (Ω-m)



3408,643656,823879,884033,814090,363493,46

1994,921308,48ρ (Ω-m)



1224,911621,071884,961734,161734,161652,48

1121,551163,96ρ (Ω-m)



4057,383681,962858,862488,152528,99-----------------------------------ρ (Ω-m)

14,3514,6513,0013,2016,10FSFSFSFSFSR (Ω)Asociado a la Torre N° 214


5695,725240,194963,734335,413864,173348,95

3600,279189,18ρ (Ω-m)


454035302520151052,5A (m)SITIO DE LA MEDICION

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


963,21884,05918,921316,961171,501010,97

1467,132042,04ρ (Ω-m)



2203,521251,612698,632479,353006,514184,61

12817,7217090,30ρ (Ω-m)



3408,643656,823879,884033,814090,363493,46

1994,921308,48ρ (Ω-m)



1224,911621,071884,961734,161734,161652,48

1121,551163,96ρ (Ω-m)



4057,383681,962858,862488,152528,99-----------------------------------ρ (Ω-m)



5695,725240,194963,734335,413864,173348,95

3600,279189,18ρ (Ω-m)





963,21884,05918,921316,961171,501010,97

1467,132042,04ρ (Ω-m)



2203,521251,612698,632479,353006,514184,61

12817,7217090,30ρ (Ω-m)



3408,643656,823879,884033,814090,363493,46

1994,921308,48ρ (Ω-m)



1224,911621,071884,961734,161734,161652,48

1121,551163,96ρ (Ω-m)



4057,383681,962858,862488,152528,99-----------------------------------ρ (Ω-m)



5695,725240,194963,734335,413864,173348,95

3600,279189,18ρ (Ω-m)






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

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

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*A3) Él termino (FS): Significa que las mediciones están fuera de la sensibilidad del equipo.

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


1556,982114,931864,541009,08948,13966,362836,866000,46ρ (Ω - m)

7,0811,2211,878,0310,0615,3890,30382,00R (Ω )Asociado a la Torre N° 200


26565,3615475,5216854,6812918,2610461,528432,058513,7410524,36ρ (Ω - m)



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

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

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*A3) Él termino (FS): Significa que las mediciones están fuera de la sensibilidad del equipo.

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


1556,982114,931864,541009,08948,13966,362836,866000,46ρ (Ω - m)



26565,3615475,5216854,6812918,2610461,528432,058513,7410524,36ρ (Ω - m)



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



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

10524,36

8513,74 8432,05

10461,53

12918,26

16854,68

15475,52

26565,37

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

30000,00

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)

RE

SIS

TIV

IDA

D A

PA

RE

NT

E D

E S

UE

LO

S (

O-m

)

2,5

5

10

15

20

25

30

35


10524,36

8513,74 8432,05

10461,53

12918,26

16854,68

15475,52

26565,37

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

30000,00

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


RE

SIS

TIV

IDA

D A

PA

RE

NT

E D

E S

UE

LO

S (

O-m

)

2,5

5

10

15

20

25

30

35


10524,36

8513,74 8432,05

10461,53

12918,26

16854,68

15475,52

26565,37

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

30000,00

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


RE

SIS

TIV

IDA

D A

PA

RE

NT

E D

E S

UE

LO

S (

O-m

)

2,5

5

10

15

20

25

30

35




0 0 0 0 0

2528,988 2488,1472

2858,856

3681,9552

4057,3764

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

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


RE

SIS

TIV

IDA

D A

PA

RE

NT

E D

E S

UE

LO

S (

O-m

)

2,5

5

10

15

20

25

30

35

40

45


0 0 0 0 0

2528,988 2488,1472

2858,856

3681,9552

4057,3764

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

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


RE

SIS

TIV

IDA

D A

PA

RE

NT

E D

E S

UE

LO

S (

O-m

)

2,5

5

10

15

20

25

30

35

40

45


0 0 0 0 0

2528,988 2488,1472

2858,856

3681,9552

4057,3764

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

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


RE

SIS

TIV

IDA

D A

PA

RE

NT

E D

E S

UE

LO

S (

O-m

)

2,5

5

10

15

20

25

30

35

40

45



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

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.




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.




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.




GRACIAS POR SU ATENCIÓN

PREGUNTAS ?

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