PROYECTO: LÍNEA POTOSÍ–VELARDE 115 KV Y SUBESTACIÓN VELARDE 115 KV

INFORME FINALMEMORIA DE SUBESTACIONES

PROYECTOLÍNEA POSOTÍ –VELARDE 115 KV Y SUBESTACIÓN VELARDE 115 KV

MEMORIA DE SUBESTACIONES

PROYECTO:LÍNEA POTOSÍ–VELARDE 115 KV Y SUBESTACIÓN VELARDE 115 KV

Mayo 2012

Potosí - Bolivia

PROYECTO: LINEA POTOSÍ - VELARDE 115 KV Y SUBESTACIÓN VELARDE 115 KV N° TDE: IC-P069-11Informe Final – Subestaciones

ÍNDICE

1. ANTECEDENTES2. ALCANCE DEL SERVICIO

2.1 Alcance General2.2 Alcance Específico

3. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO4. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ELECTRICO

4.1 Niveles de Tensión4.2 Capacidades de Corriente y Corto Circuito

5. SITIO DE LA SUBESTACIÓN 115 KV6. CONFIGURACIÓN DE BARRAS7. UBICACIÓN Y CARACTERISTICAS AMBIENTALES8. NIVELES DE AISLAMIENTO9. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL EQUIPAMIENTO AT

9.1 Transformadores de Potencia 115 kV9.2 Interruptores de Potencia 115 kV9.3 Seccionadores 115 kV9.4 Transformadores de Corriente 115 kV9.5 Transformadores de Tensión 115 kV9.6 Pararrayos 115 kV9.7 Celdas de Media Tensión

10. SISTEMA DE CONTROL, PROTECCIÓN Y MEDICIÓN10.1 Protección de Línea10.2 Protección de Transformador10.3 Protección de Barras 115 kV10.4 Protección de Alimentadores 10 kV10.5 Sistema de Control y Supervisión10.6 Sistema de Medición Comercial10.7 Registro de Fallas y Osciloperturbografía

11. SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES12. SISTEMA DE SERVICIOS AUXILIARES

12.1 Servicios Auxiliares de Corriente Alterna12.2 Servicios Auxiliares de Corriente Continua 125 Vcc.12.3 Distribución de Servicios Auxiliares de Corriente Alterna y Corriente Continua en el Patio 115 kV.

13. OBRAS CIVILES14. EJECUCIÓN DEL PROYECTO

14.1 Plazo de Ejecución14.2 Cronograma de Ejecución

15. PRESUPUESTO DEL PROYECTOANEXO 1 – Presupuesto Detallado Subestación Velarde 115/10 kVANEXO 2 – Actas de Reunión SEPSA-TDEANEXO 3 – Informe Valoración Alternativas 69 y 115 kV SEPSAANEXO 4 – Memorias de Cálculo

Elaborado por TDE S.A. Página 2


PROYECTO: LÍNEA POTOSÍ-VELARDE 115 kV Y SUBESTACIÓN VELARDE 115 KV

INFORME FINAL DE INGENIERÍA DE SUBESTACIONES

1. ANTECEDENTES

Actualmente, el suministro eléctrico a la ciudad de Potosí y al Complejo Minero San Bartolomé (CMSB) se efectúa desde el nodo Potosí 69 kV, y depende de la disponibilidad de las líneas Catavi - Potosí 115 kV, Punutuma-Potosí y de la unidad generadora de Karachipampa. SEPSA (Servicios Eléctricos Potosí S.A.), es la empresa que presta el servicio de distribución eléctrica en el departamento de Potosí.

SEPSA ha previsto un nuevo punto de retiro del SIN en la subestación Potosí 115 kV.

En el "Plan Optimo de Expansión del Sistema Interconectado Nacional", del Ministerio de Hidrocarburos y Energía, para el periodo 2012 - 2022, se ha confirmado la necesidad de implementar un nuevo punto de retiro para SEPSA desde el nodo 115 kV de la subestación Potosí.

En fecha 29.08.2011, SEPSA Publicó en el SICOES su requerimiento de contratación del servicio de consultoría para la elaboración del proyecto: “ESTUDIO DISEÑO DE SUBESTACIÓN EN 115 KV Y LÍNEA DE ALTA TENSIÓN.

En fecha 18.10.2011, SEPSA, con carta N° COMAY/074/2011, informó que mediante la Resolución Administrativa N° 101/2011 adjudicó a TDE el servicio de consultoría: ESTUDIO DISEÑO DE SUBESTACIÓN 115 KV Y LÍNEA DE ALTA TENSIÓN.

En fecha 17 de noviembre de 2011, SEPSA y TDE suscribieron el contrato para el servicio de consultoría. Asimismo, mediante nota CITE D.SE N° 180/2011 de 30 de noviembre de 2011, SEPSA envió a TDE la Orden de Proceder.

Posteriormente, en reunión de 14 de diciembre de 2011, SEPSA indicó a TDE que continuaba revisando la conveniencia técnica y económica para la empresa distribuidora de un retiro en 69 kV de la subestación Potosí, en lugar de la alternativa de retiro en 115 kV. En esta reunión, TDE y SEPSA convinieron que la fecha de inicio del servicio de ingeniería contratado a TDE, se definiría en el mes de enero de 2012, en función a los resultados que se tendría en las gestiones con el CNDC.

A solicitud de SEPSA, en fecha 18 de enero de 2012, se realizó una reunión entre el CNDC, SEPSA y TDE, con el objeto de analizar la alternativa de realizar el nuevo punto de retiro a partir de la barra 69 kV de la subestación Potosí, en lugar de la barra 115 kV.

En esta reunión se realizó una identificación y valoración económica rápida de las instalaciones necesarias para la implementación de las alternativas de conexión en 69 y 115 kV, definiéndose la alternativa en 115 kV como la más económica.

En fecha 30 de enero de 2012, mediante nota N° GMO-0077-2012, TDE presentó a SEPSA el informe de la valoración económica referencial de las alternativas de retiro en 69 y 115 kV, confirmando a la alternativa 115 kV como la más económica.

Con nota SEPSA CITE G.G. 129/2012, de fecha 13 de febrero de 2012, SEPSA comunica a TDE su decisión que el estudio se realice para la alternativa 115 kV recomendada por TDE, fijando el inicio del plazo de noventa (90) días para la ejecución del servicio de consultoría, el día 06 de febrero de 2012.



Posteriormente y mediante una adenda al contrato del servicio, se definió el plazo final el 18 de mayo de 2012.

En el presente documento, se establece el alcance del proyecto, las definiciones técnicas y las características de los equipos principales.

Las especificaciones técnicas (términos de referencia) para la contratación del suministro, construcción, montaje y puesta en servicio de la subestación Velarde 115 kV y de la línea de transmisión Potosí – Velarde 115 kV, han sido elaboradas y son presentadas a SEPSA en documentos separados y específicos para la licitación del proyecto, y no forman parte del presente informe final.

Por otra parte, en cumplimiento al "Plan Optimo de Expansión del Sistema Interconectado Nacional", del Ministerio de Hidrocarburos y Energía, para el periodo 2012 - 2022, TDE mediante notas GMO-0951-11 y GMO-0950-11, de fecha 7 de noviembre de 2011, presentó al CNDC y a la Autoridad de Fiscalización y Control Social de Electricidad (AE), respectivamente, la propuesta para la ejecución del proyecto N° P066: “Bahía de línea 115 kV Potosí”, proyecto mediante el cual se habilitará una bahía de línea 115 kV en la subestación Potosí, que permita la conexión del nuevo punto de retiro de SEPSA.

En fecha 22 de marzo de 2012, mediante Resolución AE N° 165/2012, la AE aprueba la expansión del STI con la incorporación del proyecto “Bahía de Línea 115 kV en Subestación Potosí” y el valor del Sistema de Transmisión Económicamente Adaptado (STEA) del proyecto.

Por tanto, en el alcance del proyecto de SEPSA, no se incluye la bahía de línea 115 kV en la subestación Potosí, que será construida por TDE, que permitirá la conexión al STI de la línea de SEPSA Potosí – Velarde 115 kV.

2. ALCANCE DEL SERVICIO

El servicio de ingeniería contratado, tiene el siguiente alcance.

2.1 Alcance General

En conformidad a los términos de invitación el alcance general del servicio, comprende:

Memoria del Proyecto indicando los criterios adoptados.

Estandarización de las instalaciones.

Diseño de la instalación con definiciones básicas electromecánicas, eléctricas, de control, medición y protección.

Diseño de obras civiles.

Listado de equipos y materiales con su especificación técnica basada en la norma IEC.

Aspectos legales.

Diseño eléctrico y mecánico de la línea de alta tensión, selección de ruta, levantamiento de perfil topográfico, replanteo, mediciones de resistividad, estudios de suelos y geología.

2.2 Alcance Específico

1. Planteamiento de las motivaciones del proyecto y comparación de la alternativa de solución elegida respecto a otras alternativas posibles, dentro del marco de la recomendación del Plan de Óptimo Expansión de Crecimiento del SIN elaborado por el CNDC.



2. Estandarización del diseño de la subestación Velarde II 115 kV. Selección y determinación de la configuración y esquema de barras para la implementación de la subestación en 115 KV. Selección y determinación del tipo de protección, control, medida y comunicación de la subestación. Cálculo y diseño de conductores, aislamiento, estructuras, misceláneos y definición de los parámetros de desempeño de la línea de transmisión.

3. Análisis y determinación de los parámetros y criterios de diseño de la subestación en 115 KV: nivel de aislación, coordinación de la aislación, distancias eléctricas mínimas y de seguridad, protección contra descargas atmosféricas, etc. Elaboración de la Memoria de Diseño.

4. Estudio de protección. Análisis y determinación de la filosofía y lógica de protección y control para la subestación y tipo de equipamiento a utilizarse. Sistema de protección a definirse.

5. Efectuar el relevamiento y reconocimiento de información de las instalaciones actuales y la implementación futura. Esta actividad comprenderá la inspección visual, la verificación de planos existentes, levantamiento topográfico, estudio de suelos en el área de construcción, verificación de accesos y de posibilidad de ingreso y salidas futuras en alta tensión, análisis de posibilidades de ampliación, etc.

6. Selección de esquemas de barras y configuración de la nueva subestación en 115 KV, de acuerdo a la estandarización del diseño de subestaciones realizada. Análisis y evaluación específica de la configuración actual en 69 KV, considerando su ampliación y futuro crecimiento.

7. Determinación de las características constructivas a ser consideradas en el diseño de la subestación y la línea de alta tensión.

8. Elaboración de planos en planta y perfil de la subestación y de la línea en AT. Estos planos contendrán toda la información necesaria para la construcción y el montaje, relativa a distancias horizontales y verticales, agregándose además listas completas y cuantificadas de todo el equipamiento y materiales comprendidas en el diseño. Los planos en planta, serán ser elaborados en 3 niveles:

a) Plano esquemático, donde se mostrará la disposición de la totalidad de los componentes de la subestación y de la línea AT, con la totalidad de su área y las áreas colindantes, donde se mostrarán los trazos de línea y los trazos de línea que ingrese a la subestación, sus accesos viales y el contexto general del área.

b) Plano de vista en planta de la subestación y de la línea, donde se mostrarán detalles de equipamiento.

c) Plano de disposición de fundaciones para los equipos y torres, rutas de canales y ductos, de caminos de circulación y edificaciones.

9. Los planos en perfil o elevación, comprenderán las vistas en elevación necesarias, donde se muestre e identifique en detalle todo el equipamiento y materiales de las instalaciones.

10. Diseño de las estructuras pórtico y soporte de barras para la subestación y diseño de estructuras para las torres de alta tensión. Elaboración de planos de dimensionamiento y diagramas de carga para cada tipo de estructura requerida, en base al cual el fabricante efectuará el diseño y el cálculo estructural.



11. Cálculo y diseño de las mallas de tierra para la subestación y la línea AT. Elaboración de los planos correspondientes, donde se incluirán detalles constructivos y listas completas y cuantificadas de los materiales requeridos.

12. Cálculo y dimensionamiento de las barras rígidas y flexibles de la subestación. Determinación de las características de las barras, cables, aisladores soporte y cadena de aisladores a ser implementada en la subestación y la línea AT.

13. Diseño del sistema de protección contra descargas atmosféricas de la subestación y de la línea AT. Elaboración de los planos correspondientes, donde se mostrará la cobertura de la subestación y la línea AT.

14. Diseño del esquema de protección y de control de acuerdo a la filosofía y lógica definidas. Diseño del sistema de comunicación que se requiere para la implementación de los sistemas de protección, de control y medición de la subestación. Diseño del sistema de medición de energía, potencia y otros parámetros eléctricos.

15. Elaboración del diagrama unifilar de la subestación, con descripción de la lógica de comando, bloqueo y enclavamiento e información de los elementos componentes de los sistemas de control, protección, medición, indicación, señalización y comunicación.

16. Elaboración del diagrama unifilar de la línea AT

17. Diseño de servicios auxiliares en DC y AC. Elaboración de diagramas unifilares y listas completas y cuantificadas de los equipos y materiales requeridos.

18. Diseño del sistema de instalaciones generales de la subestación (iluminación y tomacorrientes en patio de la subestación, etc.). Elaboración de los planos correspondientes, donde se incluirán detalles constructivos y listas completas y cuantificadas de los materiales y equipos correspondientes.

19. Diseño del sistema de ductos y canales o zanjas para cables de potencia y control en el patio de la subestación. Elaboración de los planos correspondientes, donde se incluirán detalles constructivos y listas completas y cuantificadas de los materiales requeridos.

20. Diseño indicativo de fundaciones de equipos y estructuras de soporte. Planos de ubicación de fundaciones y diseños referenciales de tipo de fundaciones.

21. Para la subestación 115 KV, diseño de la sala de control, sala de celdas, y dependencias que sea necesaria.

22. Diseño de la disposición de los tableros de control, protección y medida y tableros de servicios auxiliares.

23. Especificación de la disposición de señales de supervisión remota, tanto analógica como digital de la subestación Velarde II, para su integración al sistema SCADA de TDE.

24. Dimensionamiento de los equipos de alta y media tensión componentes de la subestación y determinación de las características técnicas principales de todos los equipos, según normas IEC o ANSI. Elaboración de las planillas de datos garantizados de los equipamientos de AT y MT, control, medida, protecciones, comunicaciones, etc.



25. Elaboración de listas completas de equipos y materiales requeridos para la implementación total y completa de la nueva subestación y sus correspondientes presupuestos.

26. Determinación del alcance del trabajo y volúmenes de obra de construcción y montaje electromecánico en la subestación. Elaboración de listas completas de obras y trabajos a ejecutar y de sus presupuestos correspondientes.

27. Los planos de diseño de la subestación, serán elaborados en AUTOCAD y entregados en formato digital e impreso en tres (3) copias en papel doble carta. De la misma manera, toda la documentación manuscrita será presentada en WORD e impresa en tamaño carta.

28. Validación ambiental de la ruta de la línea de transmisión. Se presentará un informe técnico-ambiental con el siguiente contenido mínimo: validación ambiental de la ruta elegida, identificación de asentamientos humanos, infraestructuras, áreas protegidas, vías de transporte, y áreas verdes.

EN LA PARTE DE LÍNEAS, SE TIENE CONSIDERADO EL SIGUIENTE ALCANCE:

A. SELECCIÓN DE RUTAInforme de selección de rutaListado de coordenadas UTMPlanos de planta

B. MEMORIA DEL PROYECTOMemoria del proyectoCalculo eléctrico y mecánicoSiluetas de estructuras y árboles de cargaÍndice de salidas por descargas atmosféricasCálculo efecto coronaCálculo de árboles de carga y ángulo de balanceo en estructurasCálculo mecánico y tablas de utilización estructurasCálculo mecánico, eléctrico y selección de aisladoresCapacidad térmicaDistancias mínimas de SeguridadParámetros de líneaPresupuesto y cronogramasReportes de tensiones y flechado

C. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MATERIALES Y CONSTRUCCIONEstructuras de soporteConductor AisladoresFerretería de LíneaCable de Guarda y OPGWConstrucción

D. PLANOS Y LAMINASPlanilla de construcciónPerfil de líneaEstructuras



Esquemas de puesta a tierraFerreteríaDetalles postes hºaºFundaciones

E. INFORME DE GEOLOGIA Y ESTUDIO DE SUELOS

3. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

El proyecto consiste en la construcción de una línea de transmisión Potosí – Velarde 115 kV y una subestación de rebaje denominada Velarde en 115 kV. Se dispondrá con el proyecto en media tensión, la tensión de 10 kV. Posteriormente SEPSA, en función al crecimiento de la demanda podrá disponer también de la tensión 24.9 kV.

Por tanto, de manera resumida el proyecto tiene el siguiente alcance en la parte de subestaciones:

Ampliación de la subestación Velarde 69 kV existente, con un nuevo patio 115 kV, en el que se construirá, las siguientes nuevas instalaciones:

Un sistema de barras 115 kV, en configuración barra simple montada sobre pórticos tipo castillo, con capacidad para la conexión de 6 circuitos: 4 de transformadores de rebaje, 1 para la línea de transmisión fuente y 1 que podrá ser utilizado para una futura línea de interconexión o para un banco de capacitores. Se ha previsto que tan sólo las bahías de línea utilicen el esquema de barra simple con bypass.

Una bahía de línea 115 kV, equipada solamente con pararrayos y un seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra, para la llegada de la línea Potosí - Velarde. Se ha reservado el espacio para la inclusión futura del resto del equipamiento para una bahía de línea completa.

Una bahía de transformador 115 kV, para la conexión del primer transformador de rebaje 115/10 kV, de 25 MVA.

Un transformador de potencia (rebaje) de 18.75/25 MVA (ONAN/ONAF) 115/10 kV.

Un juego de tres transformadores de tensión de barras 115 kV.

Una nueva sala de control.

Una nueva sala para celdas de media tensión en 10 y 24.9 kV.

Nuevos servicios auxiliares de corriente continua 125 Vcc y alterna 380/220 Vca.

Obras civiles en general: Construcción de plataformas, fundaciones de equipos, caminos de acceso vehicular, sistema de drenajes, etc.

Malla de tierra.

En el ANEXO 1 - PLANOS DEL PROYECTO; se presenta los diagramas unifilares y planos de disposición en planta y corte de la subestación Velarde 115/24.9/10 kV.

En el ANEXO 2 – PRESUPUESTO DE SUMINISTRO, CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE; se presenta de manera resumida la descripción del equipamiento, las cantidades de equipos y materiales a instalar en la subestación Velarde, y el presupuesto referencial del proyecto.

4. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ELECTRICO

La red 115 kV del SIN, es un sistema con el neutro rígidamente puesto a tierra. Sin embargo, en las subestaciones de rebaje destinadas a la distribución, todos los transformadores tienen el grupo de conexión delta en el lado de 115 kV y estrella puesta a tierra en media tensión: 34.5, 24.9 y 10 kV.



4.1 Niveles de Tensión

Para la subestación Velarde 115 kV, se ha considerado el rango de variación de la tensión con relación a la tensión nominal:

En operación normal: 115 kV ± 5%

En operación de emergencia: 115 kV ± 10%

La frecuencia de operación del sistema es de 50 Hz.

4.2 Capacidades de Corriente y Corto Circuito

Se ha calculado las potencias y corrientes de cortocircuito sub-transitorias, considerando el Plan Optimo de Expansión del Sistema Interconectado Nacional 2012-2022 del Ministerio de Hidrocarburos y Energía, mediante el programa DIgSILENT PowerFactory. Los valores obtenidos para el año 2020, son:

SUBESTACIÓN NODO 3F (MVA) 3F (kA) 1FT (MVA) 1FT (kA)

SE Velarde 115 kV VEL115 669.38 3.36 218.31 3.29

SE Velarde 10 kV VEL10 174.95 10.10 63.72 11.04

SE Velarde 24.9 kV VEL25 174.95 4.06 63.72 4.43

Los equipos de maniobra estandarizados por los fabricantes, tienen capacidades de cortocircuito iguales o superiores a 40 kA para 115 kV, y a 25 kA para 10 y 24.9 kV.

5. SITIO DE LA SUBESTACIÓN 115 KV

El sitio del nuevo patio 115 kV de la subestación Velarde, ha sido definido por SEPSA adyacente al patio existente 69 kV, en terrenos propiedad de SEPA, actualmente utilizado como almacén.

En la reunión de coordinación SEPSA-TDE de fecha 09 de marzo de 2012, TDE presentó tres altemativas de disposición del pórtico y bahías de la subestación 115 kV, y de la sala de control y celdas de MT. SEPSA manifestó su preferencia por la altemativa en la cual la sala de control está en el lado norte, en el sitio próximo a la calle de acceso.

6. CONFIGURACIÓN DE BARRAS

La configuración de barras estandarizada definida para la subestación Velarde 115 kV es la correspondiente a Barra Simple. Esto fundamentalmente por las limitaciones de espacio, simplicidad de operación, reducido número de circuitos que se conectarán radialmente a la subestación y por su menor costo, acorde a las necesidades de SEPSA.

Las barras estarán montadas sobre un pórtico metálico reticulado, del tipo castillo, para seis circuitos.

7. UBICACIÓN Y CARACTERISTICAS AMBIENTALES

La subestación Velarde se encuentra en la periferia sur de la ciudad de Potosí. El sitio de la subestación está a una altura aproximada de 3,800 msnm.

Las características ambientales y sísmicas a ser consideradas para el diseño de la subestación, son:

Condiciones sísmicas : 0.2g horizontal; 0,5g vertical; 10 ciclos/seg.

Temperatura ambiente : Máxima 35°C y mínima -15°C



Contaminación : Ligera

Altura : 4,000 metros sobre el nivel del mar

8. NIVELES DE AISLAMIENTO

Se ha considerado el rango de variación de la tensión del sistema en: operación normal, inmediatamente y posterior a una contingencia, de acuerdo a las condiciones mínimas de desempeño establecidas por el Comité Nacional de Despacho de Carga (CNDC).

Para la coordinación del aislamiento en la subestación se han aplicado las recomendaciones de la Norma IEC N° 60071 “Insulation Coordination” y la IEC N° 60071 “Aplication Guide”.

Los niveles de aislamiento de la subestación recomendados cumplen con las indicadas en la Norma Operativa Nº 30 del CNDC.

Altura de la subestación Velarde : 3,850 msnm

Tensión del sistema nominal / máxima : 115 kV / 123 kV

Tensión asignada al equipo (clase de aislación) : 170 kV

Tensión soportada normalizada al impulso tipo rayo : 750 kVp

Tensión soportada a frecuencia industrial 50 Hz : 325 kV

9. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL EQUIPAMIENTO AT

Los criterios de diseño empleados en el diseño de las subestaciones se han basado en las recomendaciones de Normas de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) e IEEE, y en los criterios de normalización del equipamiento de las subestaciones.

9.1 Transformadores de Potencia 115 kV

Los transformadores de potencia trifásicos serán para aplicación en redes de distribución con refrigeración de aire forzado ONAF, debido a que la demanda corresponde carga con un componente industrial importante.

La tensión secundaria o del lado de baja tensión de los transformadores, será 10 ó 24.9 kV. Se ha especificado los dos tipos de transformadores a utilizar en la subestación Velarde, pese a que con el proyecto solamente se instalará el primer transformador con tensión secundaria de 10 kV.

Los transformadores deberán tener un cambiador bajo carga (OLTC) en el lado de AT con regulación automática (+10% / -10%). La tensión nominal del secundario se ha especificado con el valor del 5% adicional a la tensión nominal, con la finalidad de tener un mayor rango de ajuste para el caso en que la tensión primaria sea menor a 115 kV. Se han especificado transformadores de corriente en los bushings de AT y MT del transformador de potencia; también, se instalaran en la cuba soportes para los pararrayos de AT y MT.

Transformador 115/10 kV

Tensiones nominal AT/MT : 115 kV / 10.5 kVTensiones máximas de operación AT/MT : 126,5 / 11,55 kVPotencia Nominal (ONAN/ONAF) : 18.75 / 25 MVA Grupo de Conexión : D y n 11Regulación de tensión : bajo carga 115 kV ±10x1%Frecuencia nominal : 50 Hz



Aislamiento de las bobinas AT/MT/X0 : 550 kVp / 95 kVp / 95 kVpAislamiento de los bushings AT/MT/X0 : 750 kVp / 145 kVp / 145 kVpTTCC en bushings AT : 3 protección + 1 medición + temperaturaTTCC en bushings MT : 2 protección + 1 medición + temperaturaTTCC en bushings X0 : 1 protección

Transformador 115/24.9 kV

Tensiones nominal AT/MT : 115 kV / 26,15 kVTensiones máximas de operación AT/MT : 126,5 / 28.76 kVPotencia Nominal (ONAN/ONAF) : 18.75 / 25 MVA Grupo de Conexión : D y n 11Regulación de tensión : bajo carga 115 kV ±10x1%Frecuencia nominal : 50 HzAislamiento de las bobinas AT/MT/X0 : 550 kVp / 125 kVp / 125 kVpAislamiento de los bushings AT/MT/X0 : 750 kVp / 170 kVp / 170 kVpTTCC en bushings AT : 3 protección + 1 medición + temperaturaTTCC en bushings MT : 2 protección + 1 medición + temperaturaTTCC en bushings X0 : 1 protección

La impedancia de cortocircuito (75 °C) de secuencia positiva, está referida a la potencia ONAF. La IEC recomienda 10% y la IEEE recomienda 12% como valor máximo. Sin embargo los valores recomendados por la norma son valores típicos y la definición de la impedancia de cortocircuito debe estar en base a las características del sistema donde se instalará el transformador y la corriente de cortorcircuito a la que se desea limitar en el lado de MT. TDE recomienda que una impedancia de cortocircuito de 12%, es adecuado para la subestación Velarde.

9.2 Interruptores de Potencia 115 kV

Los interruptores de línea y de transformadores serán de operación tripolar con mecanismo de accionamiento a resortes, libres de reencendido del tipo autosoplado con extinción de arco en un ambiente de hexafloruro de azufre - SF6, del tipo “tanque vivo”.

Con la finalidad de uniformizar y estandarizar los interruptores de potencia, se ha considerado un solo tipo para todas las subestaciones de 115 kV.

- Tensión asignada 170 kV- Medio de extensión de arco SF6 – autosoplado- Tipo de operación tripolar - Corriente nominal 3150 A- Corriente de cortocircuito 40 kA- Aisl. a impulso de rayo (BIL) 750 kVp- Secuencia de operación O-0.3s-CO-3min-CO- Factor de primer polo 1,5- Frecuencia 50 Hz.

9.3 Seccionadores 115 kV

Se ha considerado seccionadores de apertura central de dos columnas, debido al menor costo y el buen performance que tienen en subestaciones ≤ 170 kV. Por tanto, se ha uniformizado y estandarizado los seccionadores de la misma capacidad de corriente a objeto de reducir la variedad de repuestos.



Se utilizarán cuchillas de puesta a tierra en los seccionadores ubicados en las salidas de las líneas de 115 kV; a objeto de brindar mayor seguridad durante las actividades de mantenimiento.

Con la finalidad de uniformizar y estandarizar los seccionadores, se ha considerado un solo tipo para todas las subestaciones de 115 kV.

- Tensión asignada 170 kV- Tipo de apertura Central Horizontal o Vertical, para montaje en pórtico- Numero de columnas p/fase 2- Corriente nominal 2000 A- Corriente de corta duración 40 kA- Aisl. a impulso de rayo 750 kVp (C6-750)- Mando del seccionador Motorizado- Mando de las cuchillas Manual

9.4 Transformadores de Corriente 115 kV

En la subestación Velarde no se utilizarán transformadores de corriente independientes. Para medición y protección se utilizarán transformadores de corriente toroidales tipo bushing, que irán instalados en los transformadores de potencia.

Los transformadores corriente tipo bushing, están especificados en la parte correspondiente a los transformadores de potencia.

9.5 Transformadores de Tensión 115 kV

Los transformadores de tensión serán de tipo capacitivo o inductivo.

Estos transformadores de tensión, deberán prever en la caja del secundario 3 arrollamientos: un arrollamiento para medición, dos arrollamientos para protección y un circuito de anti-ferroresonancia (para los transformadores tipo capacitivo). Para cada grupo de tres transformadores de tensión se instalará en la estructura soporte de la fase central, un tablero de agrupamiento de los circuitos secundarios.

Con la finalidad de uniformizar y estandarizar los transformadores de tensión, se ha considerado un solo tipo para todas las subestaciones de 115 kV.

- Tensión nominal del sistema 115 kV- Tensión asignada del equipo 170 kV- Aisl. a impulso de rayo interno 550 kVp- Aisl. a impulso de rayo externo 750 kVp (aplicable solamente a la porcelana del equipo)- Factor de Tensión 1,5 (30 segundos)- Relación de Transformación (115÷3) / (0.115÷3) kV- Capacitancia mínima total 10.000 picofaradios (TT capacitivo)- Numero de secundarios 3- Precisión arroll. medida 1 x ( 0,2 ; 50 VA)- Precisión arroll. protección 2 x (3P ; 50 VA)- Frecuencia 50 Hz.

9.6 Pararrayos 115 kV

Los pararrayos de Alta Tensión deberán ser de Óxido de Zinc (ZnO) Clase 3 para 115 kV, con envolventes de porcelana o polímero siliconado y con válvulas de alivio de presión. Todos los



pararrayos deberán incluir monitores de descarga que permitan segregar la corriente por el pararrayos y la corriente de fuga por la envolvente.

Con la finalidad de uniformizar y estandarizar los pararrayos, se ha considerado un solo tipo para todas las subestaciones de 115 kV.

- Tensión nominal pararrayos (Ur) 96 kV- Tensión de operación continúa (Uc) 74 kV- Corriente de descarga nominal 10 kA- Clase de descarga de línea Clase 3- Aislamiento mínimo envolvente 1.2/50 s 650 kVp

9.7 Celdas de Media Tensión

Debido al reducido espacio para la instalación de las nuevas barras en media tensión, 10 y 24.9 kV, se utilizarán celdas del tipo interior. Actualmente SEPSA utiliza celdas tipo interior solamente para la red de 10 kV.

Se construirá una sala de media tensión, donde se instalarán las nuevas celdas de 10 kV, correspondientes al primer transformador de potencia de 25 MVA a instalar con el proyecto. En esta sala se ha previsto también la instalación en el futuro de las celdas de 24.9 kV, correspondientes al segundo transformador de potencia a instalar en el futuro.

Para la instalación futura del tercer y cuarto transformador de potencia, será necesario ampliar la sala de celdas de media tensión, en el área ubicada en el sector opuesto a la ubicación de la sala a construir con el presente proyecto, respecto al camino de acceso a la subestación.

En el plano XXX, se muestra la disposición de las salas de control y de media tensión.

10. SISTEMA DE CONTROL, PROTECCIÓN Y MEDICIÓN

En esta sección se detallan las características principales de los sistemas de control, protección y medición. Dichos características deben obedecer los requerimientos descritos en los siguientes numerales, que a su vez están supeditados a los requisitos mínimos para los sistemas de protección y medición del SIN, impuestos por las Normas Operativas 17 y 8 del CNDC.

La arquitectura de protecciones a aplicar, mediante protección dedicada, garantiza un disparo selectivo para todo tipo de fallas en cada uno de los componentes a proteger (línea y transformadores), y protección de sobrecorriente para los alimentadores en media tensión.

Todos los equipos de control y protección utilizados serán de última tecnología del tipo digital numérico y contarán con la función de autosupervisión o autodiagnóstico, que en caso de detectar algún tipo de anomalía interna, liberen una señal de alarma que será enviada al sistema SCADA.

10.1 Protección de Línea

La empresa TDE, propietaria de la subestación Potosí, para protección de la nueva línea 115 kV Potosí – Velarde, instalará en la subestación Potosí, un tablero de control y protección, con dos equipos de protección completa de línea, donde una de ellas incluirá la función 87L (diferencial de línea).

En el otro extremo ubicado en la subestación Velarde, SEPSA instalará una protección completa de línea, que incluirá la función 87L (diferencial de línea). Esta protección 87L operará enlazada por fibra



óptica con la protección a instalar en la subestación Potosí. Así mismo, esta protección de línea incluirá un controlador de bahía, para el control del seccionador de línea a instalar en Velarde.

Por tanto, el Contratista deberá proveer e instalar en la sala de control de Velarde un tablero de control y protección para la línea 115 kV, que incluirá un equipo de protección y control de línea de las mismas características a los equipos a ser instalados por TDE en el extremo Potosí, cuyas características principales son:

Relé de Protección Principal 1 de Línea, de la marca ABB, modelo RED 670: Incluye las funciones de protección distancia (21), diferencial de línea (87L), sobrecorriente de fases (50/51), sobrecorriente de neutro (50N/51N), sobrecorriente direccional de fases y fallas a tierra (67/67N), sobrecorriente direccional de fallas a tierra de comparación direccional (67N-CD), fallo interruptor (51BF), protección de subtensión/sobretensión (27/59), localizador de fallas (FL). Contará, con: registro de eventos y de osciloperturbografía.

Con este esquema de protección, se cumplirá con suficiencia el requerimiento de la norma Nº 17 del CNDC.

10.2 Protección de Transformador

La protección de cada uno de los transformadores a utilizar en la subestación Velarde deberá contar con los siguientes componentes:

Relé de Protección Principal 1 de Transformador: Incluye las funciones de protección diferencial de dos devanados (87T), sobrecorriente de fases en AT y BT (50/51), sobrecorriente de neutro (50N/51N), fallo interruptor (51BF), protección de subtensión/sobretensión (27/59). Contará, con: registro de eventos y de osciloperturbografía.

Relé de Protección Principal 1 de Transformador: Incluye las funciones de protección diferencial de dos devanados (87T), sobrecorriente de fases en AT y BT (50/51), sobrecorriente de neutro (50N/51N), fallo interruptor (51BF), protección de subtensión/sobretensión (27/59). Contará, con: registro de eventos y de osciloperturbografía.

Guardas del Autotransformador: Que deben estar integrados al Sistema de Protección, en sus niveles de Alarma y Disparo. Los guardas principales son: Temperatura de Devanado (49), Nivel/Temperatura de Aceite (71), relé Buchholz (63B), relé de flujo (OLTC), relé de presión súbita y Válvula de Alivio de Presión (63P).

Unidad de Control de Posición UCP: Una de los relés de protección de transformador, cumplirá también la función de controlador de bahía.

Regulador de Tensión: Incluye las funciones de Medición, control y regulación de tensión.

Medidores de Energía: Los medidores de energía serán provistos por SEPSA. Sin embargo, el Contratista los integrará en el tablero de protección correspondiente.

Las dos protecciones principales de transformador deberán ser idénticas.

Los disparos de los relés de protección al igual que los de los guardas del transformador, deberán ser ejecutados directamente a las bobinas del interruptor y a través de un relé de bloqueo (86) de transformador y un relé auxiliar de disparo rápido (< 10 ms) en paralelo. El relé 86 debe impedir el cierre de los interruptores asociados hasta una reposición local de forma manual.



10.3 Protección de Barras 115 kV

No se tendrá un equipo específicamente dedicado para la protección de las barras 115 kV.

En la zona de protección de la protección de la línea Potosí – Velarde, estará incluida la barra 115 kV de la subestación Velarde. La protección diferencial de línea, abarcará una zona de protección desde la subestación Potosí hasta los transformadores de corriente tipo bushing de los transformadores de potencia de la subestación Velarde, y la protección de distancia de respaldo también protegerá la barra mediante su zona 2.

10.4 Protección de Alimentadores 10 kV

En cada una de las celdas de media tensión, se instalará un relé de protección (IED) de alimentador, con las siguientes funciones de protección:

Sobrecorriente de fases y neutroSobre y baja frecuencia, requeridas para el sistema EDAC.Sobre y baja tensión.

Este IED, también realizará las funciones de control, mediante su integración al sistema de control de la subestación,

10.5 Sistema de Control y Supervisión

Para el control y supervisión de las nuevas instalaciones en la subestación Velarde 115/10 kV, en concordancia con las nuevas tendencias, se implantará un Sistema de Automatización de Subestaciones (SAS) de acuerdo a lo establecido en el Protocolo IEC 61850.

A continuación se presenta esquemáticamente el sistema propuesto.



Arquitectura del Sistema de Control y Protección SAS de la subestación Velarde 115/10 kV

Modos de operación

Los niveles jerárquicos de operación de la subestación serán:

Nivel 0: Patio (o desde la propia celda en media tensión)Nivel 1: Unidades de Protección y Control de Posición y Llaves de Comando de EmergenciaNivel 2: Unidad de Control de Subestación (UCS) y el interfaz de usuario (IHM)Nivel 3: Centro de Supervisión y Control (CSC)

La filosofía de operación establece que si un nivel jerárquico está habilitado para operación, los niveles superiores a éste se encontrarán bloqueados para ello. Si el Nivel 0 se encuentra habilitado, no se debe poder operar desde los niveles 1, 2 y 3; si se habilita el Nivel 1 no se podrá operar desde los niveles 2 y 3.

Nota.- El envío al SCADA operado por el CNDC, de las señales (estados y medidas analógicas) de las nuevas instalaciones del proyecto, se realizará mediante la ampliación de la Terminal Remota (RTU) de TDE, existente en la subestación Velarde 69 kV.



Posteriormente, una vez que SEPSA vea por conveniente integrar al SAS a las instalaciones existentes en la parte de 69 kV, incluyendo las instalaciones de media tensión, se podrá enviar las señales de supervisión de toda la subestación Velarde 115 y 69 kV al SCADA del CNDC, mediante el protocolo IEC 60870-5-101.

10.6 Sistema de Medición Comercial

En la subestación Potosí, SEPSA instalará medidores de energía activa y reactiva, bidireccional, clase 0.2, en el tablero de protección de la línea Potosí – Velarde.

En la subestación Velarde 115 kV, SEPSA también instalará un medidor de respaldo en el tablero de protección y control del transformador de 25 MVA 115/10 kV.

Por lo tanto, en el alcance del Contratista del proyecto, no está incluido el sistema de medición comercial.

10.7 Registro de Fallas y Osciloperturbografía

Se ha especificado que todos los relés de protección (IED’s) contarán con la función de registros de falla y de osciloperturbografía. Estos registros permitirán un análisis post-falla para determinar las causas de cualquier evento ocurrido en el sistema y también permitirán mejorar los ajustes de las protecciones.

11. SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES

En la actualidad, todas las líneas de transmisión y sub-transmisión son construidas utilizando un cable de guarda tipo OPGW, que incluye fibra óptica para telecomunicaciones, en especial en líneas cortas por tener un costo menor frente a un sistema por onda portadora (carrier), y por la gran capacidad y velocidad de comunicación.

En este sentido, se acordó con SEPSA la instalación de un cable de guarda tipo OPGW con 24 fibras ópticas en la línea Potosí – Velarde 115 kV.

Se utilizará dos fibras ópticas para el enlace directo de la protección diferencial de la línea Potosí – Velarde 115 kV.

Otras dos fibras ópticas, se utilizarán para el enlace de telecomunicaciones multiplexado entre las subestaciones Potosí y Velarde, para la transmisión de datos, gestión de medidores y telefonía.

Ver el plano N° 101, hoja 3: Diagrama Unifilar de Telecomunicaciones.

12. SISTEMA DE SERVICIOS AUXILIARES

Las tensiones de los Servicios Auxiliares (SSAA) para alimentar los equipamientos serán:

Corriente Alterna, para motores (de trafos), calefacción, etc. : 380/220 Vca, 50 Hz.

Corriente Continua para control y protección y telecomunicaciones : 125 Vcc

12.1 Servicios Auxiliares de Corriente Alterna

Para la operación del nuevo patio 115 kV y celdas de media tensión, se ha previsto instalar una celda de media tensión con un transformador trifásico 10/0.4-0.23 kV de 100 kVA, y que alimentará a un



tablero de distribución principal de SSAA 380/220 Vca. Este sistema tendrá como respaldo el servicio auxiliar existente en la parte 69 kV, mediante un sistema de conmutación manual.

Ver el plano N° 101, hoja 4: Diagrama Unifilar de Servicios Auxiliares 380/220 Vca y 125 Vcc.

12.2 Servicios Auxiliares de Corriente Continua 125 Vcc.

Para la nueva subestación 115 kV y celdas de media tensión, se ha previsto instalar un sistema de alimentación de 125 Vcc conformado, por: 2 cargadores de baterías trifásicos operando en paralelo, un banco de baterías del tipo plomo ácido de mínimo mantenimiento de 250 Ah, en 8 horas, y un tablero de distribución principal 125 Vcc a instalar en la nueva sala de control. Este sistema tendrá como respaldo el servicio auxiliar existente en la parte 69 kV, mediante un sistema de conmutación manual.

12.3 Distribución de Servicios Auxiliares de Corriente Alterna y Corriente Continua en el Patio 115 kV.

En el patio de la subestación 115 kV, se debe instalar un tablero de distribución de los servicios auxiliares de corriente alterna y corriente continua, para las tres primeras bahías 115 kV y los dos primeros transformadores de potencia a instalar.

En este tablero, se prevé distribuir el servicio auxiliar de 125 Vcc, necesario solamente para los motores de corriente continua de los equipos de patio 115 kV: Interruptores y seccionadores.

En este tablero, también se prevé distribuir el servicio auxiliar de 380/220 Vca, necesario en patio para alimentar los siguientes circuitos: Calefacción e iluminación de los equipos, sistema de iluminación exterior, tomas de fuerza, y motores y control de los transformadores de potencia.

Ver el plano N° 101, hoja 4: Diagrama Unifilar de Servicios Auxiliares 380/220 Vca y 125 Vcc.

13. OBRAS CIVILES

La ampliación de la subestación Velarde existente en 69 kV, para las nuevas instalaciones en 115 kV y 10 kV, incluye las siguientes obras:

Construcción de las plataformas necesarias para el nuevo patio 115 kV.

Construcción de una nueva sala de control y protección 115 kV.

Construcción de una nueva sala de media tensión de 10 y 24.9 kV, adyacente a la nueva sala de control 115 kV.

Construcción de los caminos de acceso vehicular internos.

Construcción de fundaciones para los pórticos y los equipos de alta tensión: Bahía de transformador 115 kV, bahía de línea a Potosí 115 kV, primer transformador de potencia, etc.

Construcción de obras civiles complementarias: Drenajes, zanjas para cables de control y para cables de potencia, fosa de captación de derrames de aceite dieléctrico para los transformadores de potencia, taludes, área de parqueo vehicular, etc.

Las obras civiles en general, han sido consideradas y cuantificadas en función a cálculos estimativos basados en los planos básicos de disposición en planta y corte de la subestación Velarde 115 kV.

En la ingeniería de ejecución se deberá efectuar un cálculo de volúmenes más minucioso y detallado en base a los planos de diseño definitivos, tomando en cuenta las características específicas de los suelos, topografía, estudios geotécnicos e hidrológicos complementarios.



Ver el plano N° 601, hoja 1: Plano General de Obras Civiles de Proyecto – Planta General.

14. EJECUCIÓN DEL PROYECTO

La ejecución del proyecto, dadas sus características, por recomendación de TDE y aceptación de SEPSA, será mediante dos contratos separados, en la modalidad de “Llave en Mano”. Un contrato para la parte de subestaciones, y un segundo contrato para la construcción de la línea de transmisión 115 kV.

14.1 Plazo de Ejecución

El plazo de ejecución, sin contar el proceso de contratacion y adjudicación es de doce (12) meses.

14.2 Cronograma de Ejecución

A continuación se presenta el cronograma de ejecución del proyecto, con las actividades principales.


PROYECTO: LÍNEA POTOSÍ–VELARDE 115 KV Y SUBESTACIÓN VELARDE 115 KV

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