Diseño de Obras – SSEE, Telecomunicaciones y Obras Civiles

VOLUMEN I PARTE 2:

SZ-11-327/001

SUBESTACIONES, TELECOMUNICACIONES Y OBRAS CIVILES

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MEMORIA DESCRIPTIVA

ÍNDICE Pág. 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.4 1.5

1.0

GENERALIDADES 1.1 ANTECEDENTES 1.2 OBJETIVO 1.3 ALCANCES 1.4 CONDICIONES DEL SITIO 1.5 INSTALACIONES EXISTENTES 1.5.1 Subestación Socabaya 138 kV 1.5.2 Subestación Parque Industrial 33 kV 1.6 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

2.0

CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO 2.1 CRITERIOS DE DISEÑO 2.1.1 Generalidades 2.1.2 Criterios Electromecánicos

2.1 2.1 2.1 2.1

3.0

DISEÑO DE LA AMPLIACIÓN S.E. SOCABAYA 138 kV 3.1 INSTALACIONES PROYECTADAS 3.2 EQUIPAMIENTO ELECTROMECÁNICO

3.1 3.1 3.1

4.0

DISEÑO DE LA AMPLIACIÓN S.E. PARQUE INDUSTRIAL 138/33 kV 4.1 4.1 INSTALACIONES PROYECTADAS 4.1 4.2 EQUIPAMIENTO ELECTROMECÁNICO 4.1 4.2.1 Equipamiento en 138 kV 4.1 4.2.2 Equipamiento en 33 kV 4.2 4.3 SISTEMA DE CONTROL: PROTECCIÓN Y MEDICIÓN 4.3 4.3.1 Sistema de Protección de Transformador de Potencia 138/33 kV 4.4 4.3.2 Sistema de Protección de L.T. 138 kV Parque Industrial – Socabaya4.4 4.3.3 Sistema de Protección de Línea 33 kV S.E. Parque Industrial 4.5 4.3.4 Sistema de Medición 4.5 4.4 SERVICIOS AUXILIARES 4.6 4.5 INSTALACIONES ELÉCTRICAS 4.6 4.5.1 Alumbrado y Fuerza exterior 4.6 4.5.2 Alumbrado de Emergencia 4.6 4.6 MALLA A TIERRA 4.7

5.0

SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES 5.1 DESCRIPCIÓN 5.1.1 Descripción General del Proyecto 5.1.2 Condiciones Climatológicas 5.1.3 Normas de Diseño y Estándares

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5.1 5.1 5.1 5.2 5.2

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5.2

INGENIERÍA DEL PROYECTO 5.3 5.2.1 Integración Del Sistema de Telecomunicaciones S.E. Socabaya celda 138 kV 5.5 5.2.2 Equipos Terminales Ópticas asignado a la S.E. Socabaya 5.5 5.2.3 Integración del Sistema de Telecomunicaciones S.E. Parque Industrial celda 138 kV 5.6 5.2.4 Esquema de Teleprotección 5.6 5.2.5 Esquema de Red de Datos de acceso al Centro de Control SEAL 5.7 5.2.6 Enlace de Datos hacia el COES 5.7

6.0

OBRAS CIVILES 6.1 6.1 DESCRIPCIÓN 6.1 6.2 OBRAS DE DEMOLICIÓN, DESMANTELAMIENTO Y DESMONTAJE6.1 6.3 PATIO DE LLAVES 138 kV S.E. PARQUE INDUSTRIAL 6.1 6.4 CIMENTACIÓN DE EQUIPOS 6.1 6.5 CANALETAS Y BUZONES PARA CABLES 6.2 6.6 DUCTOS PARA TRANSPORTE DE CABLES 6.2 6.7 OBRAS CIVILES ADICIONALES 6.2

7.0

PROCESOS CONSTRUCTIVOS

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7.1

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1.0

GENERALIDADES

1.1

ANTECEDENTES

SyZ Consultores Asociados S.A., mediante contrato GG/AL 111-2011-SEAL, suscrito con la concesionaria Sociedad Eléctrica del Sur Oeste S.A. (SEAL) ha recibido el encargo de prestar servicios de consultoría para la elaboración del Perfil y Estudio de ingeniería de la línea 138 kV Socabaya – Parque Industrial. Así mismo mediante ampliación de contrato (Resolución de Gerencia General Nº 0128– 2011) se tiene el encargo de desarrollar los alcances del Estudio Definitivo de la Subestación Parque Industrial 60/75 MVA 138/33 kV Para la realización del estudio de ingeniería definitiva del proyecto de inversión pública “INSTALACIÓN LÍNEA DE TRANSMISIÓN 138 kV SOCABAYA – PARQUE INDUSTRIAL Y AMPLIACIÓN DE SUBESTACIONES ASOCIADAS EN LA PROVINCIA DE AREQUIPA” se ha tomado en cuenta el Estudio de Factibilidad aprobado por la OPI. 1.2

OBJETIVO

El Objetivo del presente documento es desarrollar la ingeniería definitiva de la ampliación de las subestaciones existentes, Socabaya y Parque Industrial, que forman parte del proyecto “INSTALACIÓN LÍNEA DE TRANSMISIÓN 138 kV SOCABAYA – PARQUE INDUSTRIAL Y AMPLIACIÓN DE SUBESTACIONES ASOCIADAS EN LA PROVINCIA DE AREQUIPA”. Para el caso de la subestación Parque Industrial, la ampliación consiste en la implementación de un patio de llaves en 138 kV y el reemplazo de las celdas metal clad 33 kV (barra 33 kV). Para el caso de la Subestación Socabaya la ampliación consiste en la utilización de espacios existentes en la barra 138 kV para la implementación de la celda de salida de línea 138 kV Socabaya-Parque Industrial.

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1.3

1.2

ALCANCES

Los alcances del proyecto consisten en desarrollar la ingeniería básica de las siguientes instalaciones: -

-

-

Ampliación de la S.E. Parque Industrial 33/10 kV, que actualmente tiene instalados dos transformadores de 25 MVA 33/10kV. La implementación del patio de llaves 138/33 kV consiste en: Implementar una celda línea-transformador en 138 kV, para la LT 138 kV proveniente de la SE Socabaya. Instalación de un transformador de potencia 138/33kV 60/75 MVA (ONAN/ONAF) de potencia. Adecuación a las instalaciones existentes. Reemplazo de la barra 33 kV (actualmente la barra 33 kV está conformada por 07 celdas GIS con capacidad de barra principal de 1250 A, estas serán reemplazadas por celdas GIS cuya capacidad sea 3000 A. Implementación de la celda de salida de línea en 138 kV de la S.E. Socabaya

Para el caso de la celda de línea 138 kV a implementarse en la subestación Socabaya, solo se ha considerado su configuración.

1.4

CONDICIONES DEL SITIO

Clima típico de sierra con bajo nivel de contaminación. Altitud máxima del proyecto : 2 400 msnm Temperatura ambiente mínima : 8°C Temperatura ambiente media anual : 15°C Temperatura ambiente máxima : 22°C Humedad relativa mínima : 27% Humedad relativa media anual : 46% Humedad relativa máxima : 70 %

1.5

INSTALACIONES EXISTENTES

1.5.1

Subestación Socabaya 138 kV

Ubicación La subestación Socabaya, se encuentra ubicada en el distrito de Socabaya, en la provincia y departamento de Arequipa a 2382 msnm. Esta subestación pertenece a la concesionaria Red de Energía del Perú (REP), cuenta con espacios suficientes en el patio de 138 kV, de configuración doble barra, donde se instalará una celda de línea para la conexión del enlace en 138 kV hacia la S.E. Parque Industrial.

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1.3

a) Equipamiento en 138 kV El equipamiento en 138 kV que existe en la subestación Socabaya es del tipo convencional, al exterior, conexionado doble barra y se encuentran ubicados en el patio de llaves de dicha subestación; cuenta con espacios para conectar dos celdas de salida de línea en 138 kV. El equipamiento de las celdas de línea 138 kV está constituido por lo siguiente: Tres pararrayos de óxido de Zinc con contador de descarga 120 kV. Un seccionador de línea con cuchilla de puesta tierra 138kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA. Dos seccionadores de barra semipantógrafo 138 kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA. Tres transformadores de tensión capacitivos 138kV, 750 kV-BIL. Tres transformadores de corriente 138 kV, 600/1/1/1 A, 750 kV-BIL. Un interruptor de potencia con accionamiento uni-tripolar 138 kV, 750 kV-BIL, 31,5 kA. b)

Tableros Tableros de protección y medición 138 kV. Tableros de servicios auxiliares Vac y Vcc. Tablero rectificador.

El siguiente diagrama muestra la configuración existente de la SE Socabaya 138 kV, el cual se muestra en el plano SSP-025:

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1.5.2

1.4

Subestación Parque Industrial 33 kV

Ubicación La Subestación Parque Industrial se encuentra ubicada en la Av. Miguel Forga N° 131, provincia y departamento de Arequipa, a una altitud de 2 275 msnm; actualmente cuenta con 02 transformadores de potencia 33/10 kV 20/25 MVA y celdas en 33 kV y 10 kV. Es alimentada desde las subestaciones Chilina y Socabaya en nivel de tensión 33 kV; así mismo cuenta con espacio limitado para futuras ampliaciones.

a)

Equipamiento en 33 kV

El equipamiento en 33 kV instalado en la subestación Parque Industrial es del tipo exterior é interior. b)

Instalaciones al exterior

Dos Transformadores de potencia, 33/10 kV, 20-25 MVA, con regulación bajo carga, marca ABB, una fabricado en el año 1 996 y la otra en 1 994, la cual uno de ellos cuenta con TC’s en los bushing’s. c)

Instalaciones al interior

Sistema simple barra en 33 kV, compuesto por las siguientes celdas aisladas en gas, del tipo interior: d)

Cinco celdas GIS de Línea, marca Siemens, modelo 8DA10, 33kV, 1250A. Dos celdas GIS de transformadores, marca Siemens, modelo 8DA10, 33 kV 1250A. Tableros Tablero de medición para celdas 33 kV. Tablero de servicios auxiliares 400-230 Vac y 110 Vcc. Tablero rectificador 110 Vcc. Tablero de comunicaciones

El siguiente diagrama muestra la configuración existente de la SE Parque Industrial 33 kV, el cual se muestra en el plano SSP-008:

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1.6

1.5

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Actualmente, el Sistema Eléctrico de Arequipa cuenta con una red de sub transmisión en el nivel de tensión 33 kV, la misma que tiene una conformación en anillo, a través de la cual se suministra energía a nueve sub estaciones de transformación 33/10 kV. De acuerdo al Estudio de Planeamiento, presentado por SEAL al Osinergmin, para el periodo 2013 – 2017, se ha determinado implementar una Línea de transmisión en 138 kV, proveniente de la subestación Socabaya, así como la implementación de un transformador 138/33 kV, 60/75 MVA (ONAN/ONAF) para la S.E. Parque Industrial, confirmando así, lo indicado en el ítem 1.1. El sistema mantendrá la configuración actual en anillo, el transformador a implementar estará conectado en cascada con los transformadores de potencia existentes. La subestación Parque Industrial 138/33 kV será abastecida desde la barra 138 kV de la SE Socabaya, a través de la línea de transmisión en 138 kV Socabaya – Parque Industrial, con capacidad de diseño de 75 MVA y capacidad máxima de transporte de 130 MVA. Para la llegada de la línea de transmisión 138 kV a la S.E. Parque Industrial, se considera la implementación de una celda línea-transformador en 138 kV, equipado con interruptor tanque muerto y configuración de conexión en simple barra al exterior; así mismo, se está considerando espacios de reserva para la ampliación, ya que a futuro, esta subestación deberá albergar en total: dos celdas de llegada de línea en 138 kV, un sistema de barras y dos celdas de transformación 138/33 kV, tal como se muestra en el plano BSP-038.

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1.6

Para el lado de 33 kV se considera el reemplazo y ampliación del número de celdas MetalClad existentes al interior, con capacidad de 1250 A, por otras de mayor capacidad, debido a que deberán soportar corrientes cercanas a los 3000 A en caso de contingencias. El equipamiento de la SE Parque Industrial será la siguiente: -

Una celda Línea-Transformador 138 kV Un transformador de potencia 138/33 kV, 60/75 MVA Dos pórticos de celosía (preparados para implementación de barra a futuro) Doce celdas metal clad aisladas en gas, 33 kV, 3000 A.

El esquema Nº 01 muestra la configuración del proyecto, cuyo ingreso está previsto para el año 2013.

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1.7

Esquema Nº 1 CONFIGURACIÓN DEL PROYECTO LT 138 KV SOCABAYA PARQUE INDUSTRIAL Y SUBESTACIONES ASOCIADAS – AÑO 2013

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2.0

CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO

2.1

CRITERIOS DE DISEÑO

2.1.1

Generalidades

El diseño de la subestación y equipos cumplirán con los siguientes requerimientos: a)

b)

Sísmicos Según el Reglamento Nacional de Edificaciones, norma E.030 - Diseño Sismorresistente. Aceleración vertical básica Aceleración horizontal básica Frecuencia

: : :

Amortiguamiento

:

Geográficas y Climatológicas Clima

:

Altura de la instalación Temperatura máxima Temperatura promedio Temperatura mínima Humedad relativa media 2.1.2 a)

0,3 g 0,5 g Igual a la frecuencia de resonancia del equipo Igual al amortiguamiento del equipo

: : : : :

Típico de sierra con bajo nivel de contaminación 2400 msnm 22° C 15° C 8° C 46%

Criterios Electromecánicos Niveles de Tensión y Aislamiento

Para las subestaciones Socabaya y Parque Industrial, se aplicarán los niveles de aislamiento existentes para cada nivel de tensión, estos niveles están de acuerdo a la norma IEC 600711. 138 kV 33 kV Tensión Nominal de la red, kV (ef.) 138 33 Tensión Máxima de Servicio kV (ef.) 145 36 Tensión de Resistencia a la onda de kV ( pico) 750 250 impulso 1,2/50 seg (externo) SZ-11-327/002-Rev.01

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Línea de fuga b)

mm/kV

2.2

25

Niveles de Corriente

Todos los equipos de maniobra (interruptores y seccionadores) a efectos de soportar los requerimientos de esfuerzos por cortocircuito y capacidad de resistencia térmica, deberán cumplir con las siguientes características:

Corriente nominal, no menor de: Capacidad mínima de ruptura de cortocircuito trifásico, 1s, simétrica: c)

138 kV 1200 A 31,5 kA

33 kV 600 A 31,5 kA

Establecimiento de Distancias

Se mantienen los espaciamientos existentes en la zona del proyecto, estas distancias cumplen con lo señalado en la norma IEC 60071-2: 138 kV 33 kV Distancia mínima entre ejes de fases 3,00 m 0,91m Distancia mínima fase-tierra 1,80 m 0,33m Conductores desnudos de fase y de tierra al personal 4,27 m 3,05m

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3.0

DISEÑO DE LA AMPLIACIÓN DE LA S.E. SOCABAYA 138 kV

3.1

INSTALACIONES PROYECTADAS

La subestación Socabaya, lado 138 kV, viene a ser el punto de partida de la línea de transmisión Socabaya – Parque Industrial 138 kV, cuenta con sistema de conexiones de doble barra, el equipamiento de la celda de línea 138 kV será del tipo convencional, instalado al exterior y similar a los existentes. Las instalaciones previstas en la ampliación de la SE Socabaya se describen a continuación: - Implementación de la celda de salida de línea en 138 kV, tipo convencional al exterior con sistema de conexionado doble barra. - Implementación de un tablero de control, protección y medida, el cual permitirá el control y monitoreo de los equipos en 138 kV, éste será instalado dentro del edifico de control existente. - Implementación de un tablero de equipos registradores de falla - Implementación del sistema de red de tierra superficial. - Los servicios auxiliares serán tomados de las salidas de reserva de los tableros existentes. - El equipo de comunicaciones de la línea, deberá complementarse con el sistema de comunicaciones existentes y estará integrado al sistema SCADA para el control, supervisión y registro de las operaciones desde el centro de control de REP. En el plano SSP-026 se aprecia el diagrama unifilar de la subestación Socabaya con la implementación de la celda de línea 138 kV. 3.2

EQUIPAMIENTO ELECTROMECÁNICO

El equipamiento estará constituido por lo siguiente: Equipos Principales -

(03) Tres pararrayos de óxido de Zinc con contador de descarga 120kV Un seccionador de línea con cuchilla de puesta tierra 138kV, 750 kV-BIL, 1250A. Dos seccionadores de barra tipo semi pantógrafo 138 kV, 750 kV-BIL, 1250 A. Tres transformadores de tensión capacitivos 138/ 3;0,10/ 3; 0,10/ 3, 750 kV-BIL Tres transformadores de corriente 600-300/1/1/1/1 A, 138 kV, 750 kV-BIL Un interruptor de potencia con accionamiento uni-tripolar 138 kV, 750 kV-BIL, 1250 A, 31,5 kA.

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3.2

En los planos SSP-030 y SSP-031 se aprecian la disposición de equipos (vista de planta y sección respectivamente) de la celda de línea 138 kV. Equipos y Materiales complementarios -

Pórtico metálico en 138 kV Conectores para conexionado de equipos a doble barra y de equipo a equipo (los conductores de la doble barra son del tipo almelec de 570 mm2). Red de tierra superficial Cables de control Tablero de control protección y medición de Línea

Telecomunicaciones Se deberá contar con un sistema de telecomunicaciones que permita la comunicación permanente de voz y datos entre las subestaciones, basado en fibra óptica, como enlace principal y como respaldo se utilizará onda portadora en una fase. Además se instalará un tablero de comunicaciones. Servicios Auxiliares La subestación Socabaya 138 kV, cuenta con tableros de servicios auxiliares, 380-220 voltios en corriente alterna y 125 voltios en corriente continua. Los servicios auxiliares serán tomados de las salidas de reserva de los tableros existentes, para lo cual se implementarán interruptores en AC y DC.

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4.0

DISEÑO DE LA AMPLIACIÓN INDUSTRIAL 138/33 kV

4.1

INSTALACIONES PROYECTADAS

DE

LA

S.E.

PARQUE

Para el equipamiento de las instalaciones proyectadas se ha tomado como referencia el estudio de factibilidad, volumen II, parte 3.1 Análisis del Sistema Eléctrico, ítems 4.5 y 4.6, en los que se determina el dimensionamiento de la línea 138 kV y el transformador de potencia de la subestación Parque Industrial respectivamente, así mismo el ítem 6.6 Operación en contingencias, nos permite dimensionar la barra 33 kV, la cual estará conformada por celdas metal clad aisladas en gas. Las instalaciones previstas para la implementación del patio de llaves 138 kV y reemplazo de la barra 33 kV, se describen a continuación:

el

Lado 138 kV -

Una celda Línea-Transformador 138 kV Un transformador de potencia 138/33 kV, 60/75 MVA

Lado 33 kV -

Reemplazo de las siete (07) celdas existentes en 33 kV, por otras de mayor capacidad. Implementación de cinco (05) celdas adicionales en 33 kV, lo que hace un total de doce celdas a ser instaladas.

Los planos SSP-003 y SSP-009 muestran los diagramas unifilares lado 138 kV y 33 kV respectivamente, en los que se aprecian la configuración de la subestación y el equipamiento necesario. 4.2

EQUIPAMIENTO ELECTROMECÁNICO

4.2.1

Equipamiento en 138 kV

El sistema de conexiones será el de simple barra, el equipamiento de la subestación estará compuesta por una celda línea-transformador 138 kV, un transformador 138/33 kV y pórticos de celosía. La subestación contará con espacios de reserva para futuras ampliaciones. SZ-11-327/002-Rev.01

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4.2

El equipamiento estará constituido por lo siguiente: Equipos Principales -

(06) Seis pararrayos de óxido de Zinc con contador de descarga 120kV (03) Tres pararrayos de óxido de Zinc con contador de descarga 36 kV (03) Tres transformadores de tensión capacitivos 138kV, 750 kV-BIL (01) Un interruptor tanque muerto 145 kV, 2000 A, 750 kV-BIL, 40 kA. (01) Un seccionador de línea doble apertura, 170 kV, 1250 A, 750 kV BIL, incluye cuchilla de puesta a tierra. (01) Un Transformador de potencia 138/33 kV 60/75 MVA (ONAN/ONAF), con regulación bajo carga

Equipos y Materiales complementarios -

(02) Dos Pórticos metálicos en 138 kV para el sistema de barras (permitirá tener preparada la bahía para futuras ampliaciones). Red de Tierra profunda Red de tierra superficial Cables de control y energía Tablero de control protección y medición de línea 138 kV Tablero de equipos registradores de fallas de la línea 138 kV Tablero de regulación del transformador Tablero de medición y protección del transformador

Los planos SSP-006, SSP-007 y SSP-012 muestran las obras electromecánicas a desarrollarse en el patio de llaves 138 kV y en la sala de celdas 33 kV. 4.2.2

Equipamiento en 33 kV

El equipamiento en el lado de 33 kV es al interior y estará compuesta de 12 celdas metalclad aisladas en gas SF6, 36 kV, 3000 A, en reemplazo de las siete celdas GIS 36 kV, 1250 A existentes. La barra 33 kV contará con las siguientes celdas: (05) Cinco celdas GIS de salida de línea, 36 kV, 3000 A, 31,5 kA. (02) Dos celdas para SET Challapampa (Challapampa I, Challapampa II). (02) Dos celdas para SET Socabaya (Socabaya I, Socabaya II). (01) Una celda para SET Paucarpata. Cada celda contará con el siguiente equipamiento mínimo: Interruptor de potencia 1250 A Transformador de tensión Transformador de corriente 800-400/5/5/5 A Relé de protección multifunción Medidor multifunción (03) Tres celdas GIS de salida de línea, 36 kV, 3000 A, 31,5 kA. SZ-11-327/002-Rev.01

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4.3

(01) Una celda para SE Aceros. (01) Una celda para SE Alicorp. (01) Una celda para SE Cervesur. Cada celda contará con el siguiente equipamiento mínimo: Interruptor de potencia 800 A Transformador de corriente 400-200/5/5/5 A Relé de protección multifunción Medidor multifunción (02) Dos celdas GIS para transformadores existentes, 36 kV, 3000 A, 31,5 kA. (02) Dos celdas para transformadores 33/10 kV existentes. Cada celda contará con el siguiente equipamiento mínimo: Interruptor de potencia 1250 A Transformador de corriente 800-400/5/5/5 A Relé de protección contra sobre corriente Relé diferencial 87 T Medidor multifunción (01) Una celda GIS para el transformador proyectado, 36 kV, 3000 A, 31,5 kA. La celda contará con el siguiente equipamiento mínimo: Interruptor de potencia 2000 A Transformador de corriente 1500-1200/5/5/5 A Relé de protección contra sobre corriente Relé diferencial 87 T Medidor multifunción (01) Una celda GIS para medición, 36 kV, 3000 A, 31,5 kA. Se está considerando el reemplazo de las celdas de tipo GIS existente dado a restricciones de capacidad de la barra (1250 A debiendo ser de 3000 A).

4.3

SISTEMA DE CONTROL: PROTECCIÓN Y MEDICIÓN

En forma general las protecciones deben poseer mando local y remoto, poseer interfaz de comunicación, indicadores locales de operación, suficientes entradas y salidas para poder implementar la lógica de protecciones.

4.3.1

Sistema de Protección de Transformador de Potencia 138/33 kV

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4.4

Los relés de protección a emplearse serán del tipo digital, multifunción.

a)

Protección Propia del Transformador de Potencia

La protección propia del transformador estará compuesta por: Relé Buchholz: alarma y desenganche. Relé de imagen térmica. Relé de nivel de aceite. Termómetros indicadores, con contactos de alarma y disparo. Sensores y monitores para detectar presencia de humedad, gases. b)

Protección Externa del Transformador de Potencia

Para la detección de fallas internas en el transformador de potencia, se instalara un relé multifunción de protección diferencial de transformador (87T). Para la detección de fallas externas al transformador de potencia, se instalaran dos relés multifunción de sobrecorriente, uno ubicado en el lado 138 kV y otro en la lado 33 kV del transformador de potencia. 4.3.2

Sistema de Protección de LT 138 kV Parque Industrial - Socabaya

La línea 138 kV Socabaya-Parque Industrial tendrá una longitud aproximada de 9 647,78 m, con esta longitud dicha línea es una línea corta. Bajo esta consideración se ha elegido el siguiente esquema de protección. Los relés de protección a emplearse serán del tipo digital, multifunción. a) Protección Principal “PP” y Redundante “PR” Debido a la longitud de la línea de 9 647,78 m, que es una línea corta y que se dispone de la comunicación a través de fibra óptica en el cable de guarda tipo OPGW. Se ha elegido que la línea 138 kV Socabaya – Parque Industrial, la protección principal “PP” será la protección diferencial de línea “87L”. Como protección redundante “PR” se tendrá otro relé diferencial de línea “87L”, con similares características y ajustes a la protección principal “PP”. En los relés diferenciales de línea se habilitará las siguientes funciones de protección: Función diferencial de línea 87L (*) Función de sobrecorriente direccional entre fases 67. Función de sobrecorriente direccional a tierra 7N (**). Función de recierre (79).

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4.5

(*) La función de protección diferencial de línea debe de tener un canal de comunicación independiente al canal de comunicación de la función 67N. (**) La función 67N, operará con la lógica de comparación direccional con una canal de comunicación independiente al de la función 87L. b) Protección de Respaldo Si bien es cierto la protección diferencial de línea (protección principal y redundante de la línea) es una de las mejores protecciones, dicha protección depende del sistema de comunicación y en este caso de la comunicación a través de la fibra óptica del cable de guarda tipo OPGW. Imaginemos que por algún motivo no se encuentra en operación el sistema de comunicación por fibra óptica, entonces el sistema de protección principal y redundante de la línea (protección diferencial de línea), estaría inoperativos. En tal sentido se está planteando que como protección secundaria se implemente una protección con diferente principio de operación que la protección diferencial de línea y además cuente con otro sistema de comunicación diferente al sistema de fibra óptica. En tal sentido se ha planteado que la protección de respaldo sea la protección de distancia de líneas “21” y adicionalmente debido a la longitud de la línea 9 647,78 m (considerada corta), se tiene que implementar el sistema de TELEPROTECCION. El sistema de TELEPROTECCION necesita un medio de comunicación y para no depender de un único medio de comunicación en este caso el sistema de fibra óptica, se plantea que el medio de comunicación sea el sistema de onda portadora digital. Se implementará los siguientes relés. Protección Principal “PP” (Relé Multifunción Diferencial de Línea) Protección Redundante “PR” (Relé Multifunción Diferencial de Línea) Protección de respaldo “PS” (Relé Multifunción de Distancia) 4.3.3

Sistema de Protección de Líneas 33 kV S.E. Parque Industrial

Como protección de las líneas 33 kV que salen de la barra 33 kV de la S.E. Parque Industrial, se ha considerado el siguiente esquema de protección: Las líneas estarán protegidos por un relé de sobrecorriente multifunción, en dichos relés se habilitará las siguientes funciones de protección. Función de sobrecorriente direccional para fallas entre fases (67). Función de sobrecorriente direccional para fallas a tierra (67N). 4.3.4

Sistema de Medición

Se emplearán contadores multifunción, digitales, de la energía eléctrica (Wh/Varh) bidireccionales, de doble tarifa y doble horario, clase 0.2; medición y registro en dos SZ-11-327/002-Rev.01

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4.6

sentidos, multifuncional, con los dispositivos necesarios que permita extraer la señal hacia el sistema de telemedida. El equipo operará bajo el sistema de 4 hilos, trifásico, y permitirá la medición de los parámetros instantáneos, por fase y trifásicos además de los parámetros eléctricos de potencia activa y reactiva, potencia aparente, corriente, tensión y Cos . Se incluirán las funciones de analizador de armónicos del sistema, incluyendo magnitudes y fases por: V de Tensión, I de amperio, kN, kVAR y F.P. para la selectividad de armónicos deseados. Registrador de falta de servicios. Los equipos tendrán una memoria no volátil y elementos para la extracción de parámetros hacia una computadora y comunicación remota. Vía protocolo abierto IEC 870-5-103.

4.4

SERVICIOS AUXILIARES

Actualmente los servicios auxiliares están conformados por dos transformadores, uno de 50 y otro de 100 kVA, un banco de baterías de 185 A-h 110 Vcc y tableros de servicios auxiliares en corriente alterna y continua; Por lo que se recomienda que el sistema a emplear sea compatible al existente, es decir: Corriente alterna

400-230 VAC, para atender los servicios de luz y fuerza.

Corriente continua

110-125 VCC, para atender los servicios de control y mando. 110-125 VCC, para telecomunicaciones.

Los servicios auxiliares serán tomados de las salidas de reserva de los tableros existentes, para lo cual se implementarán interruptores en AC y DC. El plano SSP-008, muestra el sistema existente en la subestación Parque Industrial.

4.5

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

4.5.1

Alumbrado y Fuerza Exterior

El alumbrado exterior, así como el alumbrado perimétrico estará constituido por luminarias con lámparas de vapor de sodio de alta presión de 150 W, ubicados sobre postes de concreto armado centrifugado de 8,00 m de altura; asimismo se contará con reflectores de 250 W, 220 V, montaje para exterior, instalados en los pórticos del patio de llaves 138 kV, tal como se pueden apreciar en el plano SSP-015. El encendido del alumbrado exterior será automático con célula fotoeléctrica. También se tiene las tomas de corriente 1φ y 3φ para montaje al exterior. 4.5.2

Alumbrado de Emergencia

El alumbrado de emergencia abarca la zona exterior (zona del transformador). Se alimentará en corriente alterna abastecida desde los tableros de corriente alterna y con SZ-11-327/002-Rev.01

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4.7

energía en corriente continua desde el tablero de 110 Vcc, con una lógica de encendido automático cuando el sistema de iluminación normal se desactiva por falta de la corriente alterna.

4.6

MALLA A TIERRA

Para la ampliación de la subestación Parque Industrial 138 kV, se ha considerado la malla a tierra convencional con conductor de cobre de 185 mm2. Esta malla deberá ser verificada y en caso de ser necesario modificada de acuerdo a las mediciones de resistividad de terreno que se obtengan. En el plano SSP-013 se puede apreciar la disposición de la malla a tierra en el patio de llaves 138 kV. El valor de la resistencia alcanzable de la malla a tierra, deberá ser menor a 2 ohms, por un tiempo de 0,5 seg., la unión con los equipos (sistema superficial) será con conductor de cobre de 120 mm2.

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5.0

SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES

5.1

DESCRIPCIÓN

Se deberá contar con un sistema de telecomunicaciones que permita la comunicación permanente de voz y datos entre las subestaciones Socabaya y Parque Industrial. La comunicación, como enlace principal estará basado en fibra óptica a través del cable de guarda tipo OPGW de la línea Socabaya-Parque Industrial y como medio de comunicación de respaldo se ha planteado la instalación del sistema de onda portadora digital. El Sistema de Comunicaciones con fibra óptica, el cual va instalado como cable de guarda en la línea de transmisión 138 kV, requerirá el siguiente equipamiento mínimo: Cable de guarda de fibra óptica – monomodo (SM), 24 fibras. Accesorios de instalación en las estructuras. Equipos terminales de fibra óptica (02 unidades). Además, se instalará un tablero de comunicaciones conteniendo el siguiente equipamiento mínimo: - Equipos de datos (switch) - RTU - Transductores y convertidores 5.1.1

Descripción General del Proyecto

El sistema total a implementar consta de dos subestaciones eléctricas de 138 kV, a saber S.E Socabaya y S.E Parque Industrial. Las cuales cuentan con sistema de telecomunicaciones y control a la fecha operativos, por esta razón se requiere una adecuación del sistema de Telecomunicaciones actual, ampliando é integrando servicios existentes y nuevos El sistema de telecomunicaciones de SEAL, en mención está formado por enlaces inalámbrico de tipo Ethernet que tienen acceso desde la S.E Parque Industrial hacia la S.E Socabaya, pero con relevo en la SET Jesús, como muestra el diagrama adjunto y dentro la S.E Parque Industrial por la cercanía la centro de control, se estima que es posible integrar mediante puertos existentes de comunicaciones RS232 disponibles al sistema SCADA de SEAL.

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5.2

Gráfico 1 Enlaces Radwin Winlink 1000

Entre la subestaciones en mención, está prevista la instalación de un cable OPGW, con la finalidad de implementar una plataforma Ethernet que permita instalar servicio de voz, Servicios SCADA mediante el protocolo IEC 60580-5-101 y con la previsión de contar en el acceso a los IED’s con el protocolo 61850, para uso futuro. Las RTU’s es el sistema que requiere servicio de telecomunicaciones en dos aspectos, el primero implementar adecuadamente los canales de comunicación que las RTU emplearan para alcanzar la data al centro de control y la segunda corresponde a dimensionar las interfaces seriales, Ethernet u otras para integrar unidades de protección, medidas (IDE’s), etc. Para efectos de protección de la línea de 138kV, se implementará un canal sobre fibras ópticas dedicadas para la protección diferencial. 5.1.2

Condiciones climatológicas

El clima en la zona del proyecto es el característico de zonas a 2300 m.s.n.m, por lo cual se consideran las siguientes condiciones climatológicas para el diseño del sistema: Temperatura mínima Temperatura media Temperatura máxima Velocidades de viento Humedad relativa promedio Nivel isoceraunico Grado de contaminación (según IEC)

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: : : : : : :

10 º C 26 º C 37.5 º C 94 km/h 20% 0 Medio

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5.1.3

5.3

Normas de Diseño y Estándares

Como debe ser resaltado dentro de un documento de ingeniería de detalle, hay que hacer referencia a las normas, recomendaciones y/o estándares de telecomunicaciones en los que se basa el funcionamiento de las diferentes tecnologías dentro de las cuales están todos los equipos que forman parte del proyecto. Existen varias fuentes principales de normas y especificaciones de fibra óptica y sus dispositivos relacionados en una lista de estas mismas se exponen como referencia Dentro de la lista se considera los aportes nacionales e internacionales vigentes: MTC (Ministerio de Transportes y Comunicaciones). CCIR (Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones). CCITT (Comité Consultivo Internacional de Telefonía y Telegrafía). CNE (Código Nacional de Electricidad). IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) ITU ( Unión Internacional de Telecomunicaciones) 5.2

INGENIERÍA DEL PROYECTO

El sistema de telecomunicaciones propio a implementar, está formado por un subsistema principal implementado con Fibra Óptica que ha de ser dimensionado para ser instalado entre la S.E Socabaya y la S.E Parque Industrial. Como elección de implementación se ha escogido cable OPGW de 24 fibras de tipo SM (Mono Modo), y que sigua la norma G.652 ó G.652D, que será posicionado en reemplazo del cable de guarda que normalmente se instala en la líneas de alta tensión, cumpliendo la función de proteger la líneas contra las descargas atmosféricas y comunicando el sistema tanto en voz como en datos. Para efectos de escoger la ventana de operación para el enlace de Fibra Óptica, será la correspondiente a la de 1300 a 1310 nm, que corresponde a la segunda ventana de operación, la razón para escoger esta posición, es porque en la norma G.652 la segunda ventana cuenta con mejores condiciones de propagación, puesto que la distancia de enlace 11 Km no representa problemas de atenuación y se puede dar al enlace mejores condiciones de velocidad de datos, debido a que los valores PMD son muy pequeños. En los párrafos siguientes se dimensionarán los equipos de datos necesarios para integrar las nuevas RTU SCD 5200 y las actuales RTU ampliables y las adecuaciones de los puertos de comunicación Como subsistema de respaldo, se ha considerado onda portadora, instalada en una fase de la línea. Todos los dispositivos de protección y control deberán estar enlazados a ambos sistemas de comunicación.

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5.2.1

5.4

Integración del Sistema de Telecomunicaciones S.E. Socabaya celda 138 kV

En la Subestación de Socabaya en el área de equipos que corresponde a SEAL, se encuentra actualmente un conjunto de RTU SCD5200, con la siguiente disponibilidad de módulos para ampliación. La RTU SCD 5200 tiene un espacio para módulos de control hasta de 12 posiciones

Con esta condición se tiene la siguiente disponibilidad de módulos:

1

Numero de Rack 1

2

2

3

3

Ítem

Descripción Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Modulo V.28 para IEC 101 Modulo Entrada/Salida Total Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Modulo Entrada/Salida Total Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Modulo de 8 Canales RS485/RS232 Modulo de Comunicación Dual Optic Total

Cantidad de Módulos 1 1 1 9 12 1 1 7 9 1 1 1 1 4

De lo anterior, sería recomendable equipar con módulos adiciónales el rack 3 e instalar una nueva RTU SCD5200 como rack 4 para mantener espacio de RTU de reserva, además la RTU de reserva debe estar equipada con los Modulo de 100W Power Supply y Modulo de COPE, para poder integrarla con las demás RTU SCD5200 actuales. Para efectuar la integración de la nueva RTU SCD 5200 de reserva, indicada en el párrafo anterior se implementará mediante el modulo COPE del modo siguiente: SZ-11-327/002-Rev.01

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5.5

Esquema 1 Lazos OPTONET

En el esquema 1, se observa lazos de Fibra óptica Multimodo 50/125 ó 62,5 /125 para enlaza los módulos COPE de modo de mantener la integración de las actuales RTU SCD5200 ó nodos como denota el fabricante. La opción con la que cuenta las RTU SCD5200 va hasta 63 nodos, con lo cual una RTU SCD 5200 integrada mediante este método es viable. De lo anterior basta con abrir el lazo de OPTONET actual con los cuales se integran las tres RTU SCD 5200 actuales y la nueva RTU RCS5200 estará integrada al resto del sistema 5.2.2

Equipos Terminales Ópticas asignado a la S.E. Socabaya

Como los sistemas de telecomunicaciones de Fibra Óptica son una alternativa de enlace en el cual se puede disponer de un gran ancho de banda, se utiliza interfaces ópticas sobre terminales ópticas (switch), que tenga la posibilidad de operar en el estándar 100 Base TX, 100Base FX ó 1000BaseX. De las evaluaciones realizadas teniendo en cuenta las ventajas y desventajas ofrecidas por el conjunto de Switchs del fabricante Ruggedcom se ha considerado que el switch RS900, que cuenta con categoría L2 y maneja fibras del tipo SM, que opera en 1550nm, así con en la ventana de 1300-1310nm, obtendría las características de enlace requeridas. Para efectos de montaje los equipos mencionados, serán instalados sobre riel DIN 35 mm simétrico en la parte lateral del armario de comunicaciones correspondiente a S.E Socabaya El RS900 de Ruggedcom cuenta con puertos de cobre y ópticos en total 9 puertos de los cuales 6 son de cobre y 3 son ópticos SM, se polariza con nivel de 88Vdc a 300 Vdc lo cual lo hace adaptable a cualquier nivel de tensión de la Subestación.

Esquema 2 Puertos Cobre u Ópticos RS900

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5.6

Del presente switch se empleará un solo puerto quedan dos en reserva, para ampliaciones futuras. Para efecto de la adquisición del dispositivo este será RS900- HI- D-L2-L2-L2, la especificación es para un alcance de 20Km en cuanto las interfaces ópticas y de conector LC lado switch. 5.2.3

Integración del Sistema de Telecomunicaciones S.E. Parque Industrial celda 138 kV

En la Subestación del Parque Industrial de SEAL, se encuentra en la sala de equipos del centro de transformación la siguiente disponibilidad de espacio para módulos de control. Para efectos de denotación esta RTU SCD5200 es conocida como REMOTA 2

1

Numero de Rack 1

2

2

3

3

4

4

Ítem

Descripción Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Modulo V.28 para IEC 101 Modulo Entrada/Salida Total Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Modulo Entrada/Salida Total Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Modulo Entrada/Salida Total Modulo de 100W Power Supply Modulo de COPE Total

Cantidad de Módulos 1 1 1 8 11 1 1 7 9 1 1 5 7 1 1 2

Como en el caso de S.E Socabaya solo se requiere equipar el rack 4 del conjunto de RTU SCD5200 para implementar el control de la celda de 138kV e integrar una RTU igual para que no se pierda la capacidad de ampliación para casos futuros. El proceso de integración sería igual al caso de S.E Socabaya y con la ventaja que este conjunto ya se encuentra comunicado vía IEC 60580-5-101 con el centro de control, que se encuentra muy cerca. 5.2.4

Esquema de Teleprotección

Para efecto de implementar la tele protección, mediante un relé diferencial de línea, puesto que la línea de 138 kV es muy corta y no funcionaría apropiadamente el de distancia. Se estima separara dos fibras del cable OPGW para llevar extremo – extremo la protección diferencial, cuyo equipo puede estar alojado dentro del armario de RTU SCD 5200.

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5.7

En los párrafos posteriores se indicaran los criterios de enlace para escoger el mejor relé diferencial para la fibra óptica escogida. La conexión esperada es directamente al ODF a ser instalado en los nuevos armarios de telecomunicaciones para los dos sitios 5.2.5

Esquema de Red de Datos de acceso al Centro de Control SEAL

Como se viene indicando, la RTU SCD5200 de la S.E Parque Industrial esta ya comunicada por los enlaces existentes hacia el centro de control. Pero, este no es el caso de la RTU RCS5200 correspondiente a la S.E Socabaya, que si bien cuenta con un enlace inalámbrico Ethernet tipo Radwin WindLink 1000 que soporta la operación de telecomunicaciones, pero mediante un punto de repetición en SET Jesús. El hecho de instalar el cable OPWG entre la S.E Socabaya y S.E Parque Industrial, hace que exista doble ruta, hacia el centro de control de SEAL. En estas condiciones, se sugiere que la doble ruta se mantenga, pero que trabaje una a la vez, es decir el enlace de fibra óptica OPGW se ha el enlace principal y el enlace inalámbrico Ethernet tipo Radwin WindLink 1000, sea el enlace secundario. Y la conmutación se puede lograr mediante el empleo del eRSTP, presente en el RS900, con un tiempo de conmutación de 5mseg entre un enlace y otro. 5.2.6

Enlace de Datos hacia el COES

No requiere mayor detalle puesto que se encuentra ya implementado, solo cabe escoger las señales que se remitirán al COES.

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6.0

OBRAS CIVILES

6.1

DESCRIPCIÓN

Las obras civiles comprenden en general las demoliciones, excavaciones masivas y rellenos para la adecuación del terreno, ductos, canaletas, implementación de vías de acceso interior, cimentación de equipos en el patio de llaves y demás obras civiles requeridas para el proyecto, tal como se muestran en los planos SSP-019 y SSP-020.

6.2

OBRAS DE DEMOLICIÓN, DESMANTELAMIENTO Y DESMONTAJE

Comprenderá la demolición del piso existente, el área a demoler será el que abarque la subestación en sí y las vías de acceso interiores. También se demolerá parte del muro perimetral exterior y la base de concreto de la torre existente. Las estructuras a desmontar serían las correspondientes a la oficina y los talleres que se muestran en el plano SSP19. Como obras de desmontaje se considerará la torre existente en el interior, así como el portón de ingreso a la subestación que luego será reubicada de acuerdo a lo mostrado en los planos respectivos.

6.3

PATIO DE LLAVES 138 KV S.E. PARQUE INDUSTRIAL

En el patio de llaves se ubicarán las bases de concreto armado para los equipos electromecánicos previstos, buzones, canaletas y ductos. Las bases de los equipos estarán rodeadas de una capa de ripio de 10 cm de espesor. Alrededor del patio de llaves se ubicará habrá un murete de concreto y un cerco de malla metálica.

6.4

CIMENTACIÓN DE EQUIPOS

Se construirán bases de concreto armado fc= 210 kg/cm2 para soportar los equipos. Para el Transformador de Potencia la base tendrá forma de poza, con capacidad para albergar hasta el 100% de aceite en caso de que éste se derrame. Todas las bases se asentarán sobre un

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6.2

solado de 10 cm de espesor y las partes visibles de las cimentaciones tendrán un acabado caravista con un chaflán de 2 cm en las aristas superiores. Asimismo, para la fijación de los soportes de los equipos a las cimentaciones se utilizarán pernos de anclaje Los planos SSP-022 y SSP-023, muestran las cimentaciones de los equipos a instalar en la subestación Parque Industrial, estos equipos son: el transformador de potencia, interruptor tanque muerto, transformador de tensión y pórtico. 6.5

CANALETAS Y BUZONES PARA CABLES

Se construirán canales y buzones de concreto para el recorrido de cables; lo buzones sobre todo en los puntos en los cuales el recorrido del cableado cambie de dirección. En la parte inferior de los buzones se propone un sumidero que conduce a pozos ciegos de drenaje, para facilitar el escape de aguas pluviales que se acumularan a futuro. Para el caso de la canaletas el drenaje consistirá en un dren de tubo de PVC de 2” con malla rejilla y grava 1 1/2”. El concreto a utilizar será de 210 Kg/cm2. Los buzones y canaletas serán cubiertos por tapas elaboradas de concreto con asas de fierro galvanizado, para facilitar su montaje y desmontaje. Para el caso de las canaletas ubicadas junto a las en las celdas existentes serán cubiertos con tapas de plancha estriada. 6.6

DUCTOS PARA TRANSPORTE DE CABLES

En el patio de llaves se instalarán ductos de PVC-SAL 6”Ø, clase 5, a una profundidad de 1.00 m para el transporte de cables de energía. El concreto a utilizar tendrá un f’c de 140 Kg/cm2. 6.7

OBRAS CIVILES ADICIONALES

El acceso interior será de pavimento de asfalto de 2”. Como el nuevo ingreso será reubicado, el ingreso actual se cerrará construyendo un muro similar al muro perimetral. Otras obras civiles adicionales comprenden la instalación de ductos PVC-SAL 6”Ø a la profundidad.de 1,00 m para la adecuación de la llegada de las líneas 33 kV, provenientes de la subestación Challapampa. La llegada en aéreo de éstas líneas se adecuará a subterráneo para permitir el ingreso de la LT 138 kV Socabaya – Parque Industrial, tal como se muestra en el plano SSP-020.

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7.0

PROCESOS CONSTRUCTIVOS

Los procesos constructivos contemplan las actividades necesarias para la ejecución de las obras civiles, vías de acceso, fundaciones y otras previas a la instalación de equipos, como el montaje y desmontaje de equipos y estructuras, y tendido de cables de energía, para el caso del proyecto se requerirá la adecuación de la llegada de la LT 33 kV Chilina - Parque Industrial de aérea a subterránea. La ingeniería de detalle a suministrar por el Contratista, sus procedimientos constructivos y materiales, deberán estar apegados a las especificaciones técnicas establecidas en el expediente técnico del proyecto. Para la realización de las obras, el Contratista debe contar con procedimientos de construcción que garanticen la correcta ejecución de los trabajos. El Contratista debe someter a aprobación de SEAL el programa detallado y los procedimientos constructivos que propone implementar para la ejecución de los trabajos, incluyendo los planos de detalle, memorias de cálculo y diagramas y u otras ayudas que puedan ser utilizadas. En estos procedimientos se deberá especificar el tipo de obra a construir, una descripción detallada de las labores a realizar, describir los recursos y la organización que se requieren, establecer las responsabilidades y funciones, indicar normas y especificaciones que se seguirán, los controles a utilizar y el proceso de control de no conformidades. Su funcionamiento y aplicación serán controlados por el grupo de control de calidad del Contratista y por el Supervisor. La aprobación de estos procedimientos no significa que el Supervisor o SEAL asumen algún riesgo o responsabilidad en la aplicación de estos. El Contratista deberá ejecutar los planos de detalle que considere necesarios para adelantar los trabajos y deberán contener toda la información y detalles requeridos por el Supervisor en escalas razonables y con suficientes cortes para mostrar claramente el trabajo a ejecutar o los elementos que serán fabricados o suministrados; estos planos servirán además, como soporte técnico de los procedimientos de construcción que el Contratista adopte durante el desarrollo del Contrato. El Contratista debe elaborar los dibujos e implementar las instrucciones adecuadas que requiera para la apropiada ejecución de las obras y deberá informar por escrito a SEAL, sobre la utilización de las mismas. Al finalizar los trabajos, el Contratista debe entregar a SEAL, copia de los planos, manuales, pruebas y memorias de cálculo que utilizó durante la ejecución de las obras y que sirvieron como complemento a los procedimientos de SZ-11-327/002-Rev.01

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7.2

construcción implementados. Cuando la obra o parte de ellas se ubique en instalaciones existentes, el Contratista debe solicitar el respectivo permiso y/o consignación, debiendo aceptar su ejecución en horas nocturnas o festivas, sin costo adicional para SEAL.

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