CONTRATO CONSTRUCCIÓN DEL SEGUNDO CIRCUITO A 115 kv ENTRE LAS SUBESTACIONES SURIA - PUERTO LÓPEZ PUERTO GAITÁN

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1 CONTRATO CONSTRUCCIÓN DEL SEGUNDO CIRCUITO A 115 kv ENTRE LAS SUBESTACIONES SURIA - PUERTO LÓPEZ PUERTO GAITÁN CIRCUITO SURIA- PUERTO LÓPEZ 115 kv SELECCIÓN DE CABLES DE GUARDAA DOCUMENTO IEB D006 REVISIÓN 0 Medellín, Abril de 2013

2 SELECCIÓN DE CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA- PUERTO LÓPEZ 115 k V Página i de iii CONTROL DE DISTRIBUCIÓN Copias de este documento han sido entregadas a: Nombre Dependencia Empresa Copias Gustavo Sánchez Distribución EMSA S.A. E.S.P. 1 Gestor Documental IEB S.A. 1 Las observaciones que resulten de su revisión y aplicación deben ser informadas a IEB S.A. CONTROL DE REVISIONES Revisión No. Aspecto revisado Fecha 0 Emisión Inicial 17/04/2013 CONTROL DE RESPONSABLES NÚMERO DE REVISIÓN Nombre JSB Elaboración Firma Fecha 01/04/2013 Nombre AMG/AOP Revisión Firma Fecha 05/04/2013 Nombre JPC Aprobación Firma Fecha 17/04/2013 Participaron en la elaboración de este informe: JSB AMG AOP JPC Juan Sebastián Botero Andrés Mauricio García Alberto Ocampo Pardo Jaime Posada Caicedo

3 SELECCIÓN DE CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA- PUERTO LÓPEZ 115 k V Página ii de iii TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN OBJETIVO CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DELOS CABLES DE GUARDA METODOLOGÍA PARÁMETROS DE SECUENCIA DE LAS SUBESTACIONES DURACIÓN DEL CORTOCIRCUITO PARA EL CABLE DE GUARDA ELEVACIÓN DE TEMPERATURA EN LOS CABLES DE GUARDA COMPORTAMIENTO ANTE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS CAPACIDAD TÉRMICA I 2 t INFORMACIÓN DE ENTRADA LONGITUD APROXIMADA DE LA LÍNEA RESISTIVIDAD PROMEDIO DEL TERRENO RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LA TORRE Y DE LAS SUBESTACIONES NIVELES DE CORTOCIRCUITO DE LAS SUBESTACIONES RESULTADO DE LOS CÁLCULOS REALIZADOS CONFIGURACIÓN Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS CABLES DE GUARDA REFERENCIALES IMPEDANCIAS DE CORTOCIRCUITO CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO INCREMENTO DE TEMPERATURA DE LOS CABLES DE GUARDA CAPACIDAD TÉRMICA REQUERIDA PARA EL CABLE OPGW CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS...18 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Modelo del sistema en ATP. Cortocircuito línea Suria - Puerto López... 7 Figura 2. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda, R=20 Ω, distancia=40 m de la S/E Suria... 8 Figura 3. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda, R=20 Ω, distancia=40 m de la S/E Pto López... 8 Figura 4. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda... 9 Figura 5. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda... 9 Figura 6. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda...10 Figura 7. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda...10 Figura 8. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda...11 Figura 9. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda...11 Figura 10. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda hacia...12 Figura 11. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda...12

4 SELECCIÓN DE CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA- PUERTO LÓPEZ 115 k V Página iii de iii LISTA DE TABLAS Tabla 1. Corrientes de cortocircuito subestaciones Suria y Puerto López... 5 Tabla 2. Características técnicas de los cables de guarda... 6 Tabla 3. Impedancias de las subestaciones Suria y Puerto López... 6 Tabla 4. Niveles de cortocircuito en las subestaciones...13 Tabla 5. Corrientes de cortocircuito considerando una resistencia 20 Ω...13 Tabla 6. Corrientes de cortocircuito considerando una resistencia 30 Ω...13 Tabla 7. Incremento de temperatura y tiempo máximo para corriente de descarga atmosférica...15 Tabla 8. Cálculo I 2 t requerido para el cable OPGW...15 Tabla 9. Características de los cables de guarda...17

5 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 1 de INTRODUCCIÓN Con el fin de mitigar eventuales situaciones de indisponibilidad ante falla simple de esta infraestructura, la electrificadora del Meta S.A. ESP proyecta la construcción de un segundo circuito a 115 kv entre las subestaciones Suria, Puerto López y Puerto Gaitán, en una longitud aproximada de 180 km, de manera complementaria se proyecta la ampliación de las subestaciones de salida y llegada de este segundo circuito. 2. OBJETIVO Este documento contiene la selección del cable de guarda de la línea de transmisión a 115 kv entre la subestación Suria y la subestación Puerto López en el departamento del META, con una longitud aproximada de 60 km. Para la selección del cable de guarda se realizaron los análisis descritos a continuación, constatando en cada caso que el conductor de guarda seleccionado cumpla con los requisitos establecidos en el documento de especificaciones técnicas DISEÑO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL SEGUNDO CIRCUITO A 115 kv ENTRE LAS SUBESTACIONES SURIA (VILLAVICENCIO)- PUERTO LÓPEZ Y PUERTO LÓPEZ -PUERTO GAITÁN EN EL DEPARTAMENTO DEL META. INVITACIÓN PÚBLICA A OFERTAR No CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DELOS CABLES DE GUARDA De acuerdo con lo estipulado por la UPME para proyectos de conexión al Sistema de Transmisión Nacional, los cables de guarda deberán cumplir con la doble función de proteger las líneas de transmisión contra sobretensiones, brindar apantallamiento y adicionalmente soportar la temperatura máxima durante un cortocircuito. Además, en cualquier condición, la tensión longitudinal máxima en el conductor o cable de guarda, no deberá exceder el 50% de su correspondiente tensión de rotura. El cable de guarda seleccionado deberá cumplir con los criterios indicados anteriormente y además, el diseño de puesta a tierra de las torres tendrá en cuenta el cable de guarda seleccionado. 4. METODOLOGÍA Para la selección del cable de guarda para la línea se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: Se utilizaran dos cables de guarda, ambos con funciones de apantallamiento y conexión equipotencial de puestas a tierra y uno de ellos con función adicional de transporte de fibras de comunicación. El cable de guarda con función de transporte de fibras de comunicación será del tipo OPGW (Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire), el cual se especificará con

6 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 2 de 19 base en la capacidad térmica mínima (I 2 t) que el cable debe soportar de acuerdo con el tiempo y duración de las fallas de la línea. El segundo cable de guarda será tipo Alumoweld. Para determinar el calibre de los cables de guarda a utilizar se verificarán las corrientes que circularán en caso de cortocircuito por medio de simulaciones del sistema en el software ATP. Para los cables seleccionados se verificará que la corriente que circula por estos en caso de una falla a frecuencia industrial no produzca un aumento en la temperatura del cable que supere su capacidad de límite térmico a esta frecuencia. Se verificará que el tiempo máximo que puede circular una magnitud de corriente de una descarga atmosférica sea mayor que el tiempo máximo admisible de duración de la descarga, sin que se produzcan daños irreversibles en el cable. 4.1 PARÁMETROS DE SECUENCIA DE LAS SUBESTACIONES Para calcular los parámetros de secuencia positiva y secuencia cero de las subestaciones involucradas en el proyecto se siguió la siguiente metodología propuesta en la referencia [7]: = 3 1+ = 3 1+ = = Donde las relaciones y se asumen con un valor de 10 de acuerdo con experiencias del consultor. Se corroboran los niveles de cortocircuito monofásico y trifásico de ambas subestaciones

7 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 3 de 19 mediante el software EMTP- ATP, bajo operación continua de la línea. 4.2 DURACIÓN DEL CORTOCIRCUITO PARA EL CABLE DE GUARDA Se consideraronlos tiempos de actuación de las protecciones definidos por la resolución CREG [4],(100 ms para la protección principal y 300 ms para la protección de respaldo), de los cuales se analizó el caso más crítico (t=300 ms) en el cual la protección principal no actúa. 4.3 ELEVACIÓN DE TEMPERATURA EN LOS CABLES DE GUARDA Para la determinación del incremento de temperatura de un conductor ante una corriente de falla se emplea la siguiente ecuación sugerida en la norma IEC , referencia [2]: I A = κ 20cρ 1+ α 20 ( θe 20 C) ln Tkr * α α 20 ( θb 20 C) (1) Dónde: I: Corriente rms, en A. A: Sección del conductor, en m² κ 20 : Conductividad específica a 20 C, en 1/ Ωm C: Capacidad térmica específica, en J/(kg C) ρ : Masa específica, en kg/m³ T kr : Tiempo de duración del corto circuito, en s α 20 : Coeficiente de temperatura, en 1/ C θ b : Temperatura del conductor al inicio del cortocircuito, en C θ e : Temperatura del conductor al final del cortocircuito, en C De la ecuación (1) se despeja θ e y se obtiene: θ e 1 = α e Ι 2 α t 2 kc ρ A (1 + α ( θ 20 b 20 )) Con la ecuación (2) se verifica que la temperatura que alcanza el conductor al final del cortocircuito no supere el valor límite. De acuerdo con las recomendaciones presentadas en la tabla 7.13, columna 5 de la referencia [5], y las reportadas por los fabricantes, se establecen las siguientes temperaturas máximas admisibles bajo condiciones de cortocircuito para el cable de (2)

8 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 4 de 19 guarda: - Alumoweld: 200 ºC - OPGW: 180 C La temperatura máxima del cable OPGW obedece a que entre los 180 C y 220 C de temperatura las fibras ópticas se ven afectadas de acuerdo con la referencia [5], además es una recomendación de los fabricantes [6]. 4.4 COMPORTAMIENTO ANTE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS De acuerdo con la ecuación (1), se puede determinar cuál es el máximo tiempo que puede circular por el cable de guarda la corriente de una descarga atmosférica sin que se produzca deterioro en las características mecánicas del cable (para lo cual la temperatura del cable no debe superar los 200 C, según la refer encia [2], con base en la siguiente expresión: T kr = A I 2 2 κ 20cρ 1+ α 20 ( θe 20 C) * ln α α 20 ( θb 20 C) (3) Según la referencia [3], no es normal que una descarga produzca corrientes mayores a 200 ka, el 50% de todos los rayos producen corrientes menores a 31 ka. Solo el 0,05% de todos los rayos producen corrientes superiores a 200 ka y solo el 10% tiene más de 8 descargas subsecuentes. Es decir, una corriente de 200 ka con una duración de 200 µs (I 2 t=8 ka 2 seg) corresponde a una corriente extremadamente severa. Para el caso de una falla monofásica se considera la corriente de falla que circulará por el cable de guarda de acuerdo con los niveles de cortocircuito de las subestaciones Suria y Puerto López. 4.5 CAPACIDAD TÉRMICA I 2 t La capacidad térmica I 2 t se calcula como el cuadrado de la corriente rms en ka multiplicada por el tiempo en segundos y se especifica para conductores OPGW. Según la IEEE Transactions on Power Delivery [3], no es normal que una descarga produzca corrientes mayores a 200 ka, el 50% de todos los rayos producen corrientes menores a 31 ka. Solo el 0,05% de ellos producen corrientes superiores a 200 ka y solo el 10% tiene más de 8 descargas subsecuentes. Es decir, una corriente de 200 ka con una duración de 200 µs (I 2 t=8 ka 2 seg) corresponde a una corriente extremadamente severa. Para el caso de una falla monofásica se considera la corriente de falla que circulará por el cable de guarda de acuerdo con los niveles de cortocircuito de las subestaciones Suria y Puerto López.

9 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 5 de INFORMACIÓN DE ENTRADA 5.1 LONGITUD APROXIMADA DE LA LÍNEA La longitud aproximada de la línea de transmisión a 115 kv entre la Subestación Suria y la subestación Puerto López de acuerdo con su configuración es de 60 km. 5.2 RESISTIVIDAD PROMEDIO DEL TERRENO Para llevar a cabo este estudio se asumió una resistividad promedio del terreno de 1000 Ω m como valor extremo, teniendo en cuenta el tipo de terreno. El diseño del sistema de puesta a tierra de la línea de transmisión es objeto de otro informe, en el cual se considera la resistividad del terreno medida en cada sitio de cada torre. 5.3 RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LA TORRE Y DE LAS SUBESTACIONES De acuerdo con el artículo 15.4 del RETIE [3], el valor de referencia de la resistencia de puesta a tierra para las torres de una línea de transmisión es de 20 Ω y para las subestaciones de 1 Ω. Para el desarrollo del modelo en el software EMTP- ATP se considerarán estos valores. 5.4 NIVELES DE CORTOCIRCUITO DE LAS SUBESTACIONES Para generar los modelos en el software EMTP- ATP del sistema se utilizaron los datos de corrientes de cortocircuito de acuerdo con la base de Datos del Software Digsilent del Plan de Expansión de la UPME para el año Tabla 1. Corrientes de cortocircuito subestaciones Suria y Puerto López Subestación Trifásico (ka) Monofásico (ka) Suria 12,16 13,86 Puerto López 5,46 4,42 Con los datos de la Tabla 1, se calcularon las impedancias de cortocircuito de las subestaciones, utilizando la metodología descrita en el numeral RESULTADO DE LOS CÁLCULOS REALIZADOS 6.1 CONFIGURACIÓN Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS CABLES DE GUARDA REFERENCIALES Considerando los niveles de cortocircuito de las subestaciones, para los cálculos eléctricos se han tomado como referencia los cables presentados en la Tabla 2:

10 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 6 de 19 Tabla 2. Características técnicas de los cables de guarda Característica ALUMOWELD 7 No 8* OPGWM C-98/517** Sección total (mm 2 ) 58,56 99,59 Diámetro (mm) 9,78 13,1 Peso (kgf/m) 0,3896 0,671 Tensión de rotura (kgf) 7230, Módulo de elasticidad (kgf/mm 2 ) 163, R DC, 20 C (Ω/km) 1, ,8745 Coeficiente de variación de R con temperatura, α ( C -1 ) 0,0045 0,004 Coeficiente de dilatación lineal (1/ C) 0, ,27E-05 Capacidad calorífica (J/cm 3 C) --- 3,58 Temperatura máxima permisible( C) *De acuerdo con la norma ASTM B-416 [10]. ** Tomado de la referencia MC-98/517 de la compañía AFL [9]. 6.2 IMPEDANCIAS DE CORTOCIRCUITO A continuación se presentan las impedancias de cortocircuito de las subestaciones involucradas en el proyecto de acuerdo con la metodología 4.1: Tabla 3. Impedancias de las subestaciones Suria y Puerto López Subestación R1 (Ohm) X1 (Ohm) Ro (Ohm) Xo (Ohm) Suria 0,54 5,43 0,34 3,43 Puerto López 1,21 12,1 2,06 20,6 6.3 CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO Con los modelos en el software EMTP- ATP del sistema y las características de la línea, se calcularon las corrientes de cortocircuito que circula por el cable de guarda. Se analizó la circulación de corriente de cortocircuito por el cable de guarda ante fallas monofásicas con dirección hacia la subestación Suria y Puerto López asumiendo valores de resistencia de puesta a tierra de las torres de 20 Ω y 30 Ω. Para las simulaciones se consideró un conductor de fase ACSR Flicker 477 kcmil, el cable de guarda OPGW referencial MC-98/517 y cable de guarda Alumoweld 7 # 8 AW. A continuación se muestra el sistema modelado en ATP, los cortocircuitos simulados y las corrientes de cortocircuito obtenidas.

11 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 7 de 19 Figura 1. Modelo del sistema en ATP. Cortocircuito línea Suria - Puerto López

12 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 8 de 18 Figura 2. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda, R=20 Ω, distancia=40 m de la S/E Suria Figura 3. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda, R=20 Ω, distancia=40 m de la S/E Pto López

13 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 9 de 18 Figura 4. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=20 Ω, distancia=80 m de la S/E Suria Figura 5. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=20 Ω, distancia=80 m de la S/E Puerto López

14 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 10 de 18 Figura 6. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=20 Ω, distancia=30 km (Mitad de la línea) Figura 7. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=30 Ω, distancia=40 m de la S/E Suria

15 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 11 de 18 Figura 8. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=30 Ω, distancia=40 m de la S/E Puerto López Figura 9. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=30 Ω, distancia=80 m S/E Suria

16 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 12 de 18 Figura 10. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda hacia R=30 Ω, distancia=80 m de la S/E Puerto López Figura 11. Corriente de cortocircuito por los cables de guarda R=30 Ω, distancia=30 km (Mitad de la línea)

17 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 13 de 18 A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito resultado de las simulaciones: Subestación Tabla 4. Niveles de cortocircuito en las subestaciones Trifásico (ka) 1 Monofásico (ka) 1 Trifásico (ka) 2 Monofásico (ka) 2 Desviación Corto trifásico (%) Desviación Corto monofásico (%) Suria 12,16 13,86 12,19 13,87 0,25 0,072 Puerto López 5,46 4,42 5,481 4,422 0,38 0,045 1: Valor tomado de base de datos IEB en Digsilent Power Factory de acuerdo con el Plan de Expansión de la UPME al : Resultado de la simulación mediante el software EMTP- ATP, con las dos subestaciones operando. Los valores obtenidos en el software EMTP-ATP, no tienen una desviación significativa respecto al valor de la base de datos de Digsilent al 2.014, por ende, el modelo simulado en ATP se ajusta a las características del sistema a Tabla 5. Corrientes de cortocircuito considerando una resistencia 20 Ω Cable de guarda Falla simulada Ubicación de la falla respecto S/E (km) Corriente por el cable de Cable Guarda rms (ka) Dirección OPGW Monofásica 0,04 8,368 Hacia S/E Suria AW Monofásica 0,04 4,938 Hacia S/E Suria OPGW Monofásica 0,04 2,175 Hacia S/E Pto. López AW Monofásica 0,04 1,291 Hacia S/E Pto. López OPGW Monofásica 0,08 8,254 Hacia S/E Suria AW Monofásica 0,08 4,877 Hacia S/E Suria OPGW Monofásica 0,08 2,175 Hacia S/E Pto. López AW Monofásica 0,08 1,291 Hacia S/E Pto. López OPGW Monofásica 30 1,343 Hacia S/E Suria AW Monofásica 30 0,788 Hacia S/E Suria OPGW Monofásica 30 1,020 Hacia S/E Pto. López AW Monofásica 30 0,610 Hacia S/E Pto. López Tabla 6. Corrientes de cortocircuito considerando una resistencia 30 Ω Cable de guarda Falla simulada Ubicación de la falla respecto S/E (km) Corriente por el cable de Cable Guarda rms (ka) Dirección OPGW Monofásica 0,04 8,380 Hacia S/E Suria AW Monofásica 0,04 4,947 Hacia S/E Suria OPGW Monofásica 0,04 2,206 Hacia S/E Pto. López

18 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 14 de 18 Cable de guarda Falla simulada Ubicación de la falla respecto S/E (km) Corriente por el cable de Cable Guarda rms (ka) Dirección AW Monofásica 0,04 1,311 Hacia S/E Pto. López OPGW Monofásica 0,08 8,380 Hacia S/E Suria AW Monofásica 0,08 4,952 Hacia S/E Suria OPGW Monofásica 0,08 2,202 Hacia S/E Pto. López AW Monofásica 0,08 1,309 Hacia S/E Pto. López OPGW Monofásica 30 1,349 Hacia S/E Suria AW Monofásica 30 0,793 Hacia S/E Suria OPGW Monofásica 30 1,030 Hacia S/E Pto. López AW Monofásica 30 0,617 Hacia S/E Pto. López Para una falla monofásica a una distancia aproximada de 40 m respecto a la subestación Suria a 115 kv, la corriente de falla máxima que circula por el cable OPGW es de 8,380 ka (Rpt=30 Ω) y por el cable AW es de 4,952 ka (Rpt=30Ω), debido a la cercanía a la subestación Suria, la cual aporta el mayor nivel de cortocircuito. Para una falla monofásica aproximadamente en la mitad de la línea de transmisión, la corriente de falla máxima que circula por el cable OPGW es de 1,349 ka (Rpt=30 Ω), y por el cable AW es de 0,793 ka (Rpt=30 Ω). Es importante aclarar que el nivel de cortocircuito se atenúa rápidamente con la distancia y depende de las distribuciones de corriente de cortocircuito por los cables de guarda que aporta la subestación Suria y Puerto López. Para una falla monofásica cerca de la subestación Puerto López, la corriente de falla máxima que circula por el cable OPGW es de 2,206 ka (Rpt=30 Ω), y por el cable Alumoweld es de 1,311 ka (Rpt=30 Ω), debido a las cercanías a dicha subestación se presentan estas corrientes de corto, sin embargo, es mayor el aporte al cortocircuito de la subestación Suria. Teniendo en cuenta lo anterior, se considera que el mayor nivel de cortocircuito que circulará por el cable OPGW es de 8,38 ka y por el cable Alumoweld (AW) es de 4,947 ka y poder así realizar la verificación de los cables de guarda inicialmente propuestos. 6.4 INCREMENTO DE TEMPERATURA DE LOS CABLES DE GUARDA A continuación se presentan los cálculos para una condición extremadamente conservativa, del incremento de temperatura debido a la corriente que circula por los cables de guarda ante una falla a frecuencia industrial y el tiempo máximo que puede circular la corriente producida por una descarga atmosférica de 200 ka.

19 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 15 de 18 Tabla 7. Incremento de temperatura y tiempo máximo para corriente de descarga atmosférica Variable AW 7No. 8 α ( C -1 ) 4,00E-03 I (A) 4947 k (1/Ωm) 3,48E+07 t (s) 0,3 C (J/kg C) 910 ρ(kg/m 3 ) 2700 A(m 2 ) 5,86E-05 θ e ( C) 68,402 Temperatura máxima ambiente ( C) 40 Temperatura máxima permitida ante descarga atmosférica ( C) 200 Corriente máxima de la descarga atmosférica (A) Tiempo máximo de duración de la descarga atmosférica (s) 8,54E-04 Como se observa en la Tabla 7 la temperatura al final de cortocircuito (θ e), en el cable de guarda Alumoweld 7#8 debido a la corriente que circula por éste ante una falla no supera el límite permitido (200 C) de acuerdo conla tabla 7.13, columna 5 de la referencia [5]. El tiempo máximo que puede circular una descarga atmosférica de 200 ka por el cable Alumoweld 7#8 es de 8,54 E-04 s, lo cual excede el tiempo de duración de la descarga de 200 µs. 6.5 CAPACIDAD TÉRMICA REQUERIDA PARA EL CABLE OPGW Tabla 8. Cálculo I 2 t requerido para el cable OPGW Característica Condición Cortocircuito Descarga atmosférica I (ka) 8, t (s) 0,3 0,0002 I 2 t (ka 2.s) 21,067 8

20 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 16 de CONCLUSIONES Los cables de guarda seleccionados cumplen con los niveles de cortocircuito máximos esperados en el sistema. Los cables seleccionados soportan una descarga atmosférica extremadamente conservativa de 200 ka con tiempo de duración de 200 µs. El cable OPGW se selecciona de acuerdo con la capacidad térmica mínima (I 2 t) que el cable debe soportar

21 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 17 de RECOMENDACIONES En la siguiente tabla se presentan las características técnicas de los cables de guarda seleccionados: Tabla 9. Características de los cables de guarda Característica ALUMOWELD 7 No 8* OPGW MC-98/517** Sección total (mm 2 ) 58,56 99,59 Diámetro (mm) 9,78 13,1 Peso (kgf/m) 0,3896 0,671 Tensión de rotura (kgf) 7230, Módulo de elasticidad (kgf/mm 2 ) 163, R DC, 20 C (Ω/km) 1, ,8745 Coeficiente de variación de R con temperatura, α ( C -1 ) 0,0045 0,004 Coeficiente de dilatación lineal (1/ C) 0, ,27E-05 Capacidad calorífica (J/cm 3 C) --- 3,58 Temperatura máxima permisible( C) I 2 t (ka 2 xseg) (mínimo) *De acuerdo con la norma ASTM B-416 [10]. ** Referencia MC-98/517 de la compañía AFL [9].

22 SELECCIÓN CABLE DE GUARDA LÍNEA SURIA PUERTO LÓPEZ 115 kv. Página 18 de REFERENCIAS 1. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA Resolución N de 2004 (RETIE). 2. INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. (IEC). IEC , "SHORT-CIRCUIT CURRENTS-CALCULATION OF EFFECTS-PART 1: DEFINITIONS AND CALCULATION METHODS". Tercera Edición, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 4, No. 3, Julio "Temperature rise of optical fiber ground wires subjected to short duration-high current transients". 4. COMISIÓN DE REGULACIÓN DE ENERGÍA Y GAS CREG. Resolución Código de Redes, Colombia, KIESSLING F., NEFZGER P., NOLASCO J.F, KAINTZYK U. OVERHEAD POWER LINES: Planning, Design, Construction, Editorial Springer. Alemania, DRAKA COMTEQ. OPGW Central Extruded Aluminium Tube Catalog. 7. GRAINGER J. JOHN, STEVENSON D. WILLIAM. ANÁLISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA, Editorial Mc Graw Hill. 8. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM. Standard specification for Concentric-lay-Stranded Aluminum-Conductors, Coated-Steel Reinforced (ACSR) B 232/B 232 M AFL COMPANY FIBER OPTIC CABLE (OPGW) MINICORE. CATALOG NORMA ASTM B-416.