Memoria Descriptiva linea de transmision electrica

0 Emisión Final 28/09/11 ERD/AAS MCM MCM

C Se modifica según requerimientos del COES 07/12/10QRS/PBH/ERD/

AAS QRS QRS

B Según comentarios del cliente 10/12/10 QRS/PBH/ERD/AAS QRS QRS

A Emisión Inicial 15/10/10 QRS/PBH/ERD/AAS QRS QRS

A0 Revisión interna 12/10/10 QRS/PBH/ERD/AAS QRS QRS

Rev. Descripción Fecha Ejec. Rev. Apr.

Línea de Transmisión 500 kV Chilca – Marcona – Ocoña – Montalvo y Sub Estaciones

ATSTitulo:

Memoria Descriptiva Línea de Transmisión"Línea de transmisión SGT 500 kV Chilca - Marcona - Ocoña -

Montalvo"Informe N°: Revisión

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ResponsableTécnico: Mauricio Caroca Muñoz Página 2 de

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Memoria Descriptiva Línea 500 kV Página3 de 48

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Índice

1.0. Objetivo 42.0. Antecedentes 43.0. Características Generales de la Línea de Transmisión 44.0. Descripción General del Proyecto 55.0. Criterios para la selección de la ruta de la Línea de Transmisión 76.0. Recorrido de las Líneas de Transmisión 77.0. Normas y reglamentos 118.0. Condiciones ambientales 119.0. Características de los conductores de fase 129.1. L.T. Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo 129.2. L.T. Marcona Nueva - Marcona Existente 139.3. L.T. Montalvo (2) - Montalvo Existente 1410.0. Características del cable OPGW 1410.1. Cable OPGW tipo 1 1410.2. Cable OPGW tipo 2 1511.0. Características del cable de guardia tipo Alumoweld 1512.0. Características de los aisladores 1613.0. Características de diseño de la línea de transmisión. 1813.1. Determinación del conductor de la línea de 500 kV. 1813.1.1 Alcance. 1813.1.2 Consideraciones generales. 1813.2. Determinación del conductor en líneas de 220 kV. 1913.2.1 Alcance 1913.2.2 Consideraciones Generales 1913.3. Resumen 2013.4. Parámetros eléctricos de la línea 2313.4.1 Alcance. 2313.4.2 Consideraciones generales. 2313.4.3 Resumen 2313.5. Determinación de la aislación 2513.5.1 Alcance 2513.5.2 Consideraciones generales 2513.5.3 Resumen línea de 500kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo 2613.5.4 Resumen línea de 2x220kV Marcona Nueva - Marcona Existente 2713.5.5 Resumen línea de 220kV Montalvo (2) - Montalvo Existente 2813.5.6 Distancias del conductor al suelo 2913.6. Diseño de estructuras soporte 2913.6.1 Alcance 2913.6.2 Hipótesis ambientales 3013.6.3 Descripción general de las cargas 3213.6.4 Estructuras 3313.7. Diseño electromecánico 3513.7.1 Alcance 3513.7.2 Capacidad electromecánica de los conjuntos 35


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13.7.3 Franja de seguridad 3513.7.4 Distancias de seguridad en cruces 3513.7.5 Distancias mínimas a otras líneas paralelismos 3613.8. Fundaciones 3613.9. Puesta a tierra 38


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1.0. Objetivo

El objetivo de este documento es resumir los aspectos más relevantes del Proyecto de la Línea de 500 kV Chilca Nueva – Marcona, Marcona – Ocoña, y Ocoña – Montalvo (2).

Esta Línea forma parte de un Sistema en 500 kV que incluye Subestaciones de conexión, y los Equipos asociados de Maniobra, de Protección, de Comunicaciones y de Compensación Reactiva respectivamente.

El proyecto también contempla los enlaces al Sistema SEIN de 220 kV en las Subestaciones Marcona Nueva y Montalvo (2).

2.0. Antecedentes

Ministerio de Energía y Minería celebra Contrato con Abengoa Transmisión Sur S. A., para el desarrollo del Proyecto “Línea de Transmisión SGT 500 kV y 220 kV Chilca Nueva – Marcona – Montalvo”.

3.0. Características Generales de la Línea de Transmisión

Línea de Transmisión 500 kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo

Tensión Nominal: 500 kVTensión Máxima de Operación: 550 kVTensión de sostenimiento de maniobra: 1150 kVTensión de sostenimiento a impulso atmosférico: 1550 kVLongitud aproximada: 884 kmConductor ACAR 4x750 MCM para

alturas hasta los 1000 m.s.n.m.ACAR 4x700 MCM sobre los 1000 m.s.n.m.

Pérdidas Máximas: 3% tramo Chilca Nueva – Marcona Nueva4 % tramo Marcona Nueva – Montalvo (2)

Máximo de Gradiente de Potencial superficial; 15 kVrms/cm con altitud hasta 1000 msnm18,5 kVrms/cm con altitud mayor 1000 msnm

Potencia de transmisión: 700 MVAPotencia de diseño: 1000 MVA


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Potencia de emergencia: 30 minutos 1300 MVA


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Línea de Transmisión 2x220 kV Marcona Nueva - Marcona

Tensión Nominal: 220 kVTensión Máxima de Operación: 245 kVTensión de sostenimiento de maniobra: 750 kVTensión de sostenimiento a impulso atmosférico: 1050 kVLongitud aproximada: 27,0 kmMáximo de Gradiente de Potencial superficial; 15 kVrms/cm con

altitud hasta 1000 msnm18,5 kVrms/cm con altitud mayor 1000 msnm

Conductor ACAR 1x900 MCMPotencia de transmisión: 450 MVAPotencia de emergencia: 630 MVA

Línea de Transmisión 220 kV Montalvo Nueva (2) - Montalvo Existente

Tensión Nominal: 220 kVTensión Máxima de Operación: 245 kVTensión de sostenimiento de maniobra: 750 kVTensión de sostenimiento a impulso atmosférico: 1050 kVLongitud aproximada: 5,0 kmMáximo de Gradiente de Potencial superficial; 15 kVrms/cm con

altitud hasta 1000 msnm18,5 kVrms/cm con altitud mayor 1000 msnm

Conductor 4x600 MCMPotencia de transmisión: 700 MVAPotencia de emergencia: 980 MVA

4.0. Descripción General del Proyecto

El proyecto de “Línea de Transmisión SGT 500 kV y 220 kV Chilca- Marcona – Montalvo” comprende las actividades de ingeniería, suministro, transporte, almacenaje, montaje y puesta en servicio, además la operación comercial de las siguientes instalaciones:

Línea de 500 kV, 356 km entre la Subestación Chilca Nueva y Marcona Nueva,Línea de 220 kV, 27 km entre la Subestación Marcona Nueva y Marcona.Línea de 500 kV, 272 km entre la Subestación Marcona Nueva y Ocoña.Línea de 500 kV, 256 km entre la Subestación Ocoña y Montalvo (2).Línea de 220 kV, 5 km entre la Subestación Montalvo (2) y Montalvo.


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En el Diagrama siguiente se observa la configuración de estas Líneas y Subestaciones.


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5.0. Criterios para la selección de la ruta de la Línea de Transmisión

Como norma general para la elección del trazado de las Líneas de Transmisión de 500 y 220 kV se han adoptado los siguientes criterios:

Evitar el paso y cruce de los santuarios ecológicos. Evitar el paso e instalación de torres en Centros Arqueológicos. Evitar la instalación de torres en lugares donde la geología del

terreno no garantice estabilidad y seguridad para efectuar el trabajo de instalación.

Procurar en lo posible la cercanía y utilización de carreteras, caminos carrozables y/o de herradura.

Efectuar y privilegiar el trazado por zonas altas o por las afuera de centros poblados, manteniendo una distancia prudente para evitar conflictos con el plan de crecimiento urbano.

Evitar el trazado por corrales de ganado y/o establos. Evitar el cruce de bosques ya establecidos o en vías de

crecimiento.

6.0. Recorrido de las Líneas de Transmisión

El trazado es fundamentalmente en dirección Sur y su recorrido se realiza con fuerte influencia de clima costero.Los puntos relevantes se muestran a continuación:

UTM WGS- 84

Este Norte ZonaLT 500 kV Chilca - Marcona Nueva SE Chilca Existente 312535 8618149 18LSE Marcona Nueva 494285 8336612 18LLT 220 kV Marcona Nueva - Marcona Existente SE Marcona Nueva 494241 8336371 18LSE Marcona Existente 480922 8319058 18LLT 500 kV Marcona Nueva - Ocoña Nueva SE Marcona Nueva 494445 8336476 18LSE Ocoña Nueva 709843 8181170 18LLT 500 kV Ocoña Nueva - Montalvo (2) SE Ocoña Nueva 710080 8180844 18KSE Montalvo (2) 287226 8098278 19K


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LT 220 kV Montalvo (2) - Montalvo Existente SE Montalvo (2) 287633 8098365 19KSE Montalvo Existente 290826 8095678 19K

Figura N°1. Tramo Chilca - Marcona Nueva


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Figura N°2. Tramo Marcona Nueva - Ocoña


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Figura N°3. Tramo Ocoña - Montalvo (2) Nueva


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7.0. Normas y reglamentos

El diseño cumplirá con las últimas ediciones de las siguientes normas y reglamentos:

CNE Suministro 2001 Código Nacional de Electricidad Suministro 2001

CNE Utilización 2006 Código Nacional de Electricidad Utilización 2006

A su vez se realiza de acuerdo a la edición más reciente de las normas y/o reglamentos emitidos por los siguientes organismos internacionales específicos:

IEC International Electrotechnical Commission.

NESC National Electrical Safety Code EPRI Electric Power Research Institute “Redes de energía eléctrica”, publicado por la Subgerencia de

Producción de Endesa Chile en 1982)

Los mismos que establecen los requerimientos mínimos a que se sujeta el desarrollo de la Ingeniería del Proyecto.

8.0. Condiciones ambientales

Las condiciones ambientales consideradas para el diseño de las instalaciones, se analizarán según la zona geográfica del trazado de la línea proyectada:

- Zona Geográfica según CNE Suministro 2001 :

Zona C, área 0

- Altura máxima sobre el nivel del mar : 1500 m

- Temperatura ambiente

Media : 20º C

Máxima : 30º C

Mínima : 0º C

- Viento máximo : 26 m/s

- Espesor radial de hielo : No se considera


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9.0. Características de los conductores de fase

9.1. L.T. Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo

Las características principales del conductor de fase a utilizar en las instalaciones de la Línea de transmisión de 500 kV Chilca – Marcona – Ocoña – Montalvo se indican a continuación:

a) Conductor 700 MCM 18/19 (Alturas a partir de los 1000 m.s.n.m.)

- Tipo : ACAR Aluminio

reforzado con

aleación de aluminio

6201

- Calibre : 700 MCM

- Diámetro : 24,45 mm

- Sección : 354,6 mm2

- Peso : 0,9755 kg/m

- Cantidad de hebras de aluminio EC : 18

- Cantidad de hebras de aleación de alum. 6201 : 19

- Diámetro de hebra de aluminio EC : 3,493 mm

- Diámetro de hebra de aleación de alum. 6201 :

3,493 mm

- Tipo de hebra : Cilíndrica

- Tensión de ruptura : 78,82 kN

- Coeficiente de dilatación lineal : 23x10-6 1/ºC

- Resistencia DC a 20ºC : 0,0874 Ohm/km

- Módulo de elasticidad : 6050 kg/mm2

b) Conductor 750 MCM 18/19 (Alturas hasta los 1000 m.s.n.m.)


reforzado con


6201

- Calibre : 750 MCM


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- Peso : 1,046 kg/m





3,617 mm


- Tensión de ruptura : 84.52 kN




9.2. L.T. Marcona Nueva - Marcona Existente

Las características principales del conductor de fase a utilizar en las instalaciones de la Línea de transmisión de 2x220 kV Marcona Nueva - Marcona se indican a continuación:


reforzado con


6201

- Calibre : 900 MCM



- Peso : 1,255 kg/m





3,962 mm



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- Tensión de ruptura : 100,34 kN





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9.3. L.T. Montalvo (2) - Montalvo Existente

Las características principales del conductor de fase a utilizar en las instalaciones de la Línea de transmisión de 220 kV Montalvo (2) - Montalvo Existente se indican a continuación:


reforzado con


6201

- Calibre : 600 MCM


- Sección : 303,7mm2

- Peso : 0,835 kg/m





3,233 mm


- Tensión de ruptura : 69.59kN




10.0. Características del cable OPGW

Las características principales del cable de comunicaciones que se instalará en el proyecto "Línea de transmisión SGT 500 kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo" se indican a continuación:

10.1. Cable OPGW tipo 1

Este tipo de cable de comunicaciones y guardia se instalará en los 15km de línea próximos a las subestaciones en la línea de 500kV y en todo lo largo de las líneas de 220kV.

- Tipo : OPGW


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- Material Exterior : Aleación de

Aluminio

- Diámetro nominal del cable : 13,9 mm

- Sección transversal : 86,6 mm2

- Resistencia a la rotura : 11310 kg

- Peso : 678 kg/km

- Capacidad térmica mínima : 70 kA2s

- Coeficiente de dilatación : 14,1x10-6 1/ºC


- Número de fibras : 24 fibras

10.2. Cable OPGW tipo 2

Este tipo de cable de comunicaciones y guardia se instalará a lo largo de la línea de 500kV donde no esté instalado el OPGW tipo 1

- Tipo : OPGW

- Material Exterior : Aleación de

Aluminio


- Sección transversal : 65,4 mm2

- Resistencia a la rotura : 8000 kg

- Peso : 481 kg/km

- Capacidad térmica mínima : 25 kA2s

- Coeficiente de dilatación : 13,3x10-6 1/ºC


- Número de fibras : 24 fibras

11.0. Características del cable de guardia tipo Alumoweld

Las características principales del cable de guardia tipo Alumoweld que se instalará en el proyecto "Línea de Transmisión SGT 500 kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo" se indican a continuación:

- Tipo : Cable formado

por alambres de


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acero recubiertos de

aluminio (tipo

Alumoweld)

- Designación : 7 N°8 AWG

- Dirección del cableado : Mano Derecha

- Sección transversal : 60 mm2

- Número de alambres : 7

- Calibre de los alambres : N°8 AWG


- Resistencia a la rotura del cable completo : 7204 kg

12.0. Características de los aisladores

Dadas las necesidades del proyecto "Línea de transmisión SGT 500 kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo", los aisladores deben satisfacer características eléctricas y mecánicas que se indican a continuación:

Aislador 120 kN anti-fog- Tipo de aislador : Antineblina

- Distancia de fuga mínima : 545 mm

- Material : Vidrio Templado

- Color : Verde agua

- Resistencia a la rotura : 120 kN

- Acoplamiento : Tipo Ball and Socket,

16A

- Diámetro de Disco : 330 mm

- Espaciamiento : 146 mm

- Anillo de protección : Si

- Tipo de Chaveta : Split Spin

- Material de Chaveta : Acero Inoxidable

Aislador 160 kN anti-fog- Tipo de aislador : Antineblina



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- Color : Verde agua



20






Aislador 120 kN anti-fog recubierto de silicona- Tipo de aislador : Antineblina



recubierto de silicona

- Color vidrio : Verde agua



16A






Aislador 160 kN anti-fog recubierto de silicona- Tipo de aislador : Antineblina



recubierto de silicona

- Color vidrio : Verde agua



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20






-


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13.0. Características de diseño de la línea de transmisión.

13.1. Determinación del conductor de la línea de 500 kV.

13.1.1 Alcance.

De acuerdo a las especificaciones técnicas del proyecto, el desarrollo de este estudio tiene como finalidad cumplir con los siguientes objetivos:

Determinar mediante una evaluación técnica, la clase de conductor a utilizar y el número de conductores por fase para la línea de transmisión de 884 Km, configuración de fases horizontal, con (1) cable de guardia OPWG (con la posibilidad de modificar el diseño a dos (2) cables de guardia, ya que podría mejorar la protección de las fases ante una descarga atmosférica y mejorar la resistencia equivalente de las mallas de puesta a tierra) y con un (1) circuito en un nivel de tensión de 500 kV, para un trazado entre las Subestaciones Chilca Nueva 500 kV, Marcona Nueva 500 kV, Ocoña 500 kV y Montalvo (2) en 500 kV.

Validar el conductor recomendado en la oferta al Ministerio de Energía y Minas (MEM) mediante un cálculo de ampacidad, pérdidas máximas y gradiente superficial máximo permitido, cumpliendo con los requerimientos establecidos por las bases técnicas de licitación.

13.1.2 Consideraciones generales.

Para la determinación del conductor, se realizará un análisis técnico, donde se analizarán conductores del tipo AAAC, ACAR y ACSR.

El conductor seleccionado deberá cumplir con los siguientes requerimientos establecidos en el Anexo I de las Bases Técnicas de licitación:

La potencia de diseño por ampacidad deberá ser mayor a 1000 MVA. En condiciones de emergencia deberá soportar una sobrecarga de 30 % sobre 1000 MVA por un período de treinta (30) minutos sin sobrepasar una temperatura máxima de 75ºC.

La longitud de cada tramo de línea de transmisión es:

Tramo Chilca Nueva – Marcona Nueva: 356 km

Tramo Marcona Nueva – Ocoña: 272 km

Tramo Ocoña – Montalvo: 256 km


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La temperatura máxima del conductor en condición de operación de régimen normal se considerará de 75ºC.

Las pérdidas óhmicas no deben superar el valor máximo establecido de:

a) 3 % para una potencia de transmisión de 700 MVA en el tramo comprendido entre las Subestaciones Chilca Nueva – Marcona Nueva.

b) 4 % para una potencia de transmisión de 700 MVA en el tramo comprendido entre las Subestaciones Marcona Nueva – Montalvo (2).

Para el cálculo de ampacidad y de temperatura del conductor a carga nominal y a máxima carga, se consideran las siguientes condiciones ambientales:

Temperatura ambiente de 30ºC (según evaluación estadística de estaciones del SENAMHI)

Velocidad del viento de 2 Pies/Seg.

Los coeficientes de emisividad y de absorción solar son 0,5.

Efecto del sol de 1150 Watt/m2.

Altitud máxima: 1596 m.s.n.m.

13.2. Determinación del conductor en líneas de 220 kV.

13.2.1 Alcance

De acuerdo a las especificaciones técnicas del proyecto, el desarrollo de este estudio tiene como finalidad cumplir con los siguientes objetivos:

Determinar mediante una evaluación técnica, la clase de conductor a utilizar y el número de conductores por fase para la línea de transmisión de 27 Km, configuración de fases vertical, con (1) cable de guardia OPWG (se considera un nivel isoceráunico igual a cero) y con doble circuito en un nivel de tensión de 220 kV, para un trazado entre la S/E Marcona Nueva 220 kV y la S/E Marcona 220 kV.

Determinar mediante una evaluación técnica, la clase de conductor a utilizar y el número de conductores por fase para la línea de transmisión de 5 Km, configuración de fases horizontal, con (1) cable de guardia OPWG (se considera un nivel isoceraunico igual a cero) y con circuito simple en un nivel de tensión de 220 kV, para un trazado entre la S/E Montalvo 2 220 kV y la S/E Montalvo 220 kV.

Validar el conductor recomendado en la oferta al Ministerio de Energía y Minas (MEM) mediante un cálculo de ampacidad,


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pérdidas máximas y gradiente superficial máximo permitido, cumpliendo con los requerimientos establecidos por las bases técnicas de licitación.

13.2.2 Consideraciones Generales

Para la determinación del conductor, se realizará un análisis técnico, donde se analizarán conductores del tipo AAAC, ACAR y ACSR.

El conductor seleccionado deberá cumplir con los siguientes requerimientos establecidos en el Anexo I de las Bases Técnicas de licitación:

Para el enlace de 220 kV entre la S/E Marcona Nueva y la S/E Marcona el cálculo de Ampacidad se debe determinar para transmitir una potencia igual a 1,4 veces la capacidad mínima de diseño de 450 MVA sin sobrepasar una temperatura máxima de 75° C.

Para el enlace de 220 kV entre la S/E Montalvo 2 y la S/E Montalvo el cálculo de Ampacidad se debe determinar para transmitir una potencia igual a 1,4 veces la capacidad mínima de diseño de 700 MVA sin sobrepasar una temperatura máxima de 75° C.

La longitud de cada tramo de línea de transmisión es:

Tramo Marcona Nueva - Marcona: 27 km Tramo Montalvo 2 - Montalvo: 5 km

La temperatura máxima del conductor en condición de operación de régimen normal se considerará de 75ºC.

Para el cálculo de ampacidad y de temperatura del conductor a carga nominal y a máxima carga, se consideran las siguientes condiciones ambientales:

Temperatura ambiente de 30ºC (según evaluación estadística de estaciones del SENAMHI)

Velocidad del viento de 2 Pies/Seg.

Los coeficientes de emisividad y de absorción solar son 0,5.

Efecto del sol de 1150 Watt/m2.

Altitud máxima: 650 m.s.n.m.

13.3. Resumen

El presente estudio ha realizado una selección técnica de conductor para la línea de transmisión de un (1) circuito con configuración horizontal y un (1) cable de guardia (con la posibilidad de modificar


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el diseño a dos (2) cables de guardia, ya que podría mejorar la protección de las fases ante una descarga atmosférica y mejorar la resistencia equivalente de las mallas de puesta a tierra), con un trazado que cubre una longitud total de 884 km, ubicada entre las subestaciones Chilca Nueva 500 kV, Marcona Nueva 500 kV, Ocoña 500 kV y Montalvo (2) en 500 kV.

La selección óptima de los conductores para una línea de transmisión requiere cumplir varias condiciones, que para este específico caso son:

Cálculo de Ampacidad para transmitir una potencia mayor a 1000 MVA y además cumplir el soportar 30% de sobrecarga en condiciones de emergencia durante 30 minutos sin sobrepasar una temperatura máxima de 75° C.

Verificación mediante cálculo del límite máximo de pérdidas Joule (R∙I2) para que no superen el valor máximo de:

a) 3 % para una potencia de transmisión de 700 MVA en el tramo comprendido entre las Subestaciones Chilca Nueva – Marcona Nueva.

b) 4 % para una potencia de transmisión de 700 MVA en el tramo comprendido entre las Subestaciones Marcona Nueva – Montalvo (2).

c) Cálculo para la verificación del valor máximo de la gradiente de potencial superficial en los conductores, los cuales, para los conductores elegidos resultan ser; 14,68 kV/cm para torres autosoportadas y 16,26 kV/cm para torres Cross Rope, los cuales cumplen y tienen un gran margen de seguridad respecto del valor de gradiente crítico.

Los análisis y cálculos de gradientes de potencial fueron realizados con método y software del EPRI “Transmission Line Reference Book - 200kV and Above (Red Book Kit)”.

De los conductores analizados, los que cumplen con todas las condiciones señaladas anteriormente son:

Línea con un haz de cuatro (4) conductores por fase con configuración horizontal de clase ACAR con un calibre mínimo de 650 MCM y con un cable de guardia OPWG.

Línea con un haz de tres (3) conductores por fase con configuración horizontal de clase ACAR con un calibre mínimo de 900 MCM y con un cable de guardia OPWG.

Nuestra recomendación para la línea de 500 kV es la siguiente:


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Para altitudes hasta 1000 m.s.n.m. utilizar una configuración con cuatro (4) conductores por fase con un conductor del tipo ACAR 750 MCM de 37 (18/19) hebras con una estructura del tipo autosoportada, ya que con esta configuración se obtiene un valor máximo de gradiente de potencial superficial inferior a 15 kV/cm.

Para altitudes por sobre los 1000 m.s.n.m. utilizar una configuración con cuatro (4) conductores por fase con un conductor del tipo ACAR 700 MCM de 37 (18/19) hebras con una estructura del tipo Cross Rope ya que con esta configuración se obtiene un valor máximo de gradiente de potencial superficial inferior a 18.5 kV/cm.

A lo largo de la línea de transmisión se utilizará dos cables de guarda: Un Cable tipo OPGW y un cable tipo Alumoweld.

Características OPGW Tipo 1

OPGW Tipo 2

Alumow

eld

Diámetro Máximo (mm) 14,4 14,4 9,79

Peso Unitário Máximo (Kg/km)

700 700 390

Capacidad Térmica Mínima (kA2.s)

70 25 16

Carga de Rotura Mínima (kg) >=11310 >=8000 >=7204

Para las líneas de 220 kV, se recomienda lo siguiente:

Para el enlace de 220 kV entre la S/E Marcona Nueva y la S/E Marcona se cumple con las condiciones de diseño con una línea, con un (1) conductor por fase, con configuración vertical de clase ACAR y con un calibre mínimo de 900 MCM.

Se utilizará un cable de guarda del tipo OPGW


Diámetro Máximo (mm) 14,4


700


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70

Carga de Rotura Mínima (kg) >=11310

Para el enlace de 220 kV entre la S/E Montalvo 2 y la S/E Montalvo se cumple con las condiciones de diseño con una línea, con un haz de cuatro (4) conductores por fase, con configuración horizontal de clase ACAR y con un calibre mínimo de 600 MCM.

Se utilizará dos cables de guarda del tipo OPGW.


Diámetro Máximo (mm) 14,4


700


70

Carga de Rotura Mínima (kg) >=11310


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13.4. Parámetros eléctricos de la línea

13.4.1 Alcance.

El objetivo principal en este estudio es el siguiente:

Determinar los parámetros eléctricos de la línea de transmisión de 500 kV ubicada entre las SS/EE Chilca Nueva – Marcona Nueva – Ocoña – Montalvo (2) con una longitud de 884 km. Para ello se realizará una validación computacional aplicando el software DIgSILENT Power Factory 13.2, herramienta con la cual se modelará la línea según el tipo de estructura, disposición, clase del conductor, etc.

13.4.2 Consideraciones generales.

La determinación de los parámetros eléctricos de la línea de transmisión de circuito simple en un nivel de tensión de 500 kV, ubicada entre las SS/EE Chilca Nueva – Marcona Nueva – Ocoña – Montalvo (2) será realizado mediante el uso del software Power Factory 13.2 de DIgSILENT, con el cual se obtendrán las matrices de impedancias de secuencia positiva y de secuencia cero.

En la modelación de la línea y determinación de los parámetros eléctricos que la representan, se utilizó información de datos generales del diseño de la línea, así como los planos de diseño de las estructuras soportantes que en el trazado de la línea se repiten con mayor frecuencia.

El cálculo se ha realizado utilizando el software Power Factory 13.2 de DIgSILENT, donde se ha modelado una línea con una longitud de 884 km, con una estructura tipo V de suspensión liviana, de circuito simple con cuatro (4) conductores por fase de clase ACAR 750 MCM y con dos cables de guardia: un OPGW 24 fibras y un Alumoweld.

13.4.3 Resumen

Los resultados de los parámetros eléctricos de secuencia positiva (+), secuencia negativa (-) y de secuencia cero (0) son los que se muestran a continuación en la Tabla Nº4a.


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Tabla Nº4a: Parámetros de secuencia positiva, negativa y cero.

13.5.


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13.5 Determinación de la aislación

13.5.1 Alcance

De acuerdo a las especificaciones técnicas del proyecto, la determinación de la aislación tiene como finalidad cumplir con los siguientes objetivos:

Determinar técnicamente el número de aisladores de las cadenas, por nivel de contaminación y por impulso tipo rayo BIL (Basic lightning impulse insulation level).

Distancias eléctricas mínimas fase-tierra para sobretensión de frecuencia industrial, sobretensión de maniobra, y mantenimiento de línea viva.

Realizar el estudio de fallas de la línea producto de descargas atmosféricas, para determinar el número de salidas por 100/km-año, y los valores de resistencia de puesta a tierra para evitar que el número de salidas producto de este fenómeno no supere las 0,2 salidas por 100/km-año.

13.5.2 Consideraciones generales

Para realizar el análisis técnico, se tienen los siguientes parámetros entregados en las especificaciones técnicas del proyecto, según el Anexo I del contrato de concesión:

Líneas de 500kV

Sobretensión a frecuencia industrial: 550 kV Sobretensión de maniobra: 1150 kV Sobretensión de impulso atmosférico: 1550 kV

Líneas de 220kV

Sobretensión a frecuencia industrial: 220 kV Sobretensión de maniobra: 245 kV Sobretensión de impulso atmosférico: 750 kV


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13.5.3 Resumen línea de 500kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo

Basados en el nivel de contaminación y número de aisladores por BIL, las cadenas de aisladores quedarán conformadas según se muestra a continuación:

Aisladores seleccionados

Zona de contaminación Linea de fuga aislador [mm]

Tipo Número de aisladores

Estructuras CSL, VSL y ASL 120kNZona IV 31 mm/kV 545 Anti niebla 32Estructuras ASR cadena normal 160kNZona IV 31 mm/kV 545 Anti niebla 32Estructuras AAL, AAR y ARA

2x160kN

Zona IV 31 mm/kV 545 Anti niebla 33

Los ángulos de balanceo de las cadenas de suspensión y paso a emplearse para el diseño de las mismas son:

Resumen de ángulos de balanceo

Mantenimiento de línea viva

Sobretensión de maniobra

Frecuencia industrial

Estructuras CSL, VSL y ASL 10º 30º 47ºEstructuras ASR 20º 40º 56ºEstructuras AAL, AAR y ARA 20º 20º 20º

Los espaciamientos en aire a utilizarse para el dimensionamiento de las estructuras de acuerdo con el tipo de cadena a emplearse son:

Resumen de distanciamientos en aire

Mantenimiento de línea viva [m]

Sobretensión de maniobra [m]

Frecuencia industrial [m]

Fase - estructura lateral 4,2 3,4 1,1

Fase - ventana 4,3 4,3 4,3

De acuerdo con el estudio del comportamiento de la línea ante las descargas atmosféricas, la configuración de dos cables de guardia otorga el blindaje necesario para garantizar una tasa de salidas de 0,2 salidas/100km-año mientras la resistencia de puesta a tierra de las estructuras se mantenga por debajo de los 60 Ω y se cuente con


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un sistema de reconexión que asegure a lo menos un 75% de reconexiones exitosas.


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13.5.4 Resumen línea de 2x220kV Marcona Nueva - Marcona Existente




Resumen de ángulos de balanceo




Estructuras SC2 11° 29° 46°Estructuras BC2 24° 24° 24°



Mantenimiento de línea viva m

Sobretensión de maniobra m

Frecuencia industrial m

Fase - estructura lateral 1,85 1,81 0,46Fase - ventana 2,17 2,17 2,17

De acuerdo con el estudio del comportamiento de la línea ante las descargas atmosféricas, la configuración de dos cables de guardia otorga el blindaje necesario para garantizar una tasa de salidas de 0,2 salidas/100km-año mientras la resistencia de puesta a tierra de las estructuras se mantenga por debajo de los 24 Ω y se cuente con un sistema de reconexión que asegure a lo menos un 75% de reconexiones exitosas.


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13.5.5 Resumen línea de 220kV Montalvo (2) - Montalvo Existente




1.1.1 RESUMEN DE ÁNGULOS DE BALANCEO




Estructuras ASL 11º 33º 53º Estructuras ASR 24º 44º 61º Estructuras AAL, AAR y ARA 24º 24º 24º



Mantenimiento de línea viva m

Sobretensión de maniobra m

Frecuencia industrial m

Fase - estructura lateral 1,85 1,39 0,46Fase - ventana 1,65 1,65 1,65

De acuerdo con el estudio del comportamiento de la línea ante las descargas atmosféricas, la configuración de dos cables de guardia otorga el blindaje necesario para garantizar una tasa de salidas de 0,2 salidas/100km-año mientras la resistencia de puesta a tierra de las estructuras se mantenga por debajo de los 26 Ω y se cuente con un sistema de reconexión que asegure a lo menos un 75% de reconexiones exitosas.


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13.5.6 Distancias del conductor al suelo

Para efectos de diseño se considerará el conductor de fase en punto de operación de máxima transferencia de potencia (55 ºC en líneas de 500kV y 75 °C en líneas de 220kV), en condición final sin sobrecargas. Según el Anexo I ítem 212, las distancias del conductor al suelo son las que se representan según tabla 232-1a del Anexo I del contrato de concesión.

Tabla 232-1.a

13.6. Diseño de estructuras soporte

13.6.1 Alcance

El diseño de estructuras de la Línea de Transmisión 500 kV Chilca – Marcona – Ocoña – Montalvo comprende definir y evaluar las solicitaciones de cargas de nueve (09) tipos de estructuras de simple circuito y de cuatro (4) conductores por fase.


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13.6.2 Hipótesis ambientales

Líneas de 500kV - Conductores

Las hipótesis climáticas para el cálculo de conductores serán las siguientes:

Hipótesis 1 Condición normalTemperatura conductor

[ºC]20

Temperatura ambiente [ºC]

20

Velocidad de viento [m/s]

0

Hipótesis 2 Flecha máxima Temperatura conductor

[ºC]55


30


0

Hipótesis 3 Viento máximoTemperatura conductor

[ºC]10


10


26

Hipótesis 4 Temperatura mínimaTemperatura conductor

[ºC]0


0


0

Hipótesis 5 Viento medioTemperatura conductor

[ºC]5


5


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14

Líneas de 220kV - Conductores

Las hipótesis climáticas para el cálculo de conductores serán las siguientes:


[ºC]20


20


0

Hipótesis 2 Flecha máxima Temperatura conductor

[ºC]75


30


0


[ºC]10


10


26


[ºC]0


0


0


[ºC]5


5


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14

Líneas de 500kV y 220kV – Cables de guardia

Las hipótesis climáticas para el cálculo del cable de comunicaciones tipo OPGW y el cable de guardia tipo Alumoweld serán las siguientes:


[ºC]20


20


0

Hipótesis 2 Flecha máximaTemperatura conductor

[ºC]30


30


0


[ºC]10


10


26


[ºC]0


0


0


[ºC]5

Temperatura ambiente 5


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[ºC]Velocidad de viento

[m/s]14

Estos valores son los que se encuentran en la Tabla 250-1-B del Código Nacional de Electricidad Suministro 2001 (Zona C y Área 0). Para el cálculo de las temperaturas normal y máxima se recopiló información meteorológica (Viento y Temperatura) del SENAMHI de las estaciones Cañete, Hacienda Bernales, Copara, Lomas, La Joya, Moquegua y Camaná.

13.6.3 Descripción general de las cargas

Las combinaciones de carga consideran el efecto conjunto de los esfuerzos mecánicos ortogonalmente independientes ejercidos por los conductores de fase y cable de comunicaciones, en el punto se sujeción de las cadenas de anclaje y suspensión

Las solicitaciones sobre las estructuras contemplan la inclusión de los efectos climáticos de la zona como son las presiones de viento, temperatura ambiental y presencia de hielo; debidas a los conductores de fase y cable de comunicaciones, y esfuerzos debidos a los pesos de aislación, ferretería y accesorios.

Cargas verticales

Peso de los conductores y cable de comunicaciones determinados de acuerdo a la luz de peso del tramo.

Peso de la aislación, ferretería y accesorios.

Cargas transversales

Efecto de las presiones de viento sobre los conductores de fase y cable de comunicaciones, determinados de acuerdo a la luz de viento del tramo.

Efecto de las presiones de viento sobre la aislación.

Efecto del esfuerzo mecánico ejercido por la componente transversal de las tensiones longitudinales de los conductores de fase y cable de comunicaciones en el punto de sujeción de las cadenas de anclaje, producto del ángulo de la línea.

Cargas longitudinales

Efecto del esfuerzo mecánico ejercido por la componente longitudinal de las tensiones longitudinales de los


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conductores de fase y cable de comunicaciones en el punto de sujeción de las cadenas de anclaje, considerando el ángulo de la línea.

Efecto de las presiones de viento longitudinales a las líneas ejercidas sobre los conductores de fase, cable de comunicaciones y aislación.

Remate

Fuerzas longitudinales actuando en la dirección del vano y hacia un mismo lado de la estructura, producto de las tensiones ejercidas por los conductores de fase y cable de comunicaciones.

Basados en factores de reducción para cortadura en conductores en haz, se propone lo siguiente para el cálculo de la sobrecarga longitudinal (rotura de conductores):

Suspensión: Se considera la rotura de uno de los conductores del haz.

Anclaje: 50% del haz con tensión máxima para los conductores en haz y 100% para las configuraciones de un solo conductor por fase.

Remate: cortadura de todo el haz con tensión máxima.

Para el cálculo del desequilibrio longitudinal se emplea el siguiente criterio:

Suspensión: 15% de la tensión normal.

Anclaje: 50% de la tensión viento medio.

13.6.4 Estructuras

Línea de 500kV Chilca - Marcona - Ocoña - Montalvo y línea de 220kV Montalvo (2) - Montalvo Existente

La serie de estructuras está compuesta por los siguientes tipos:

Estructura tipo Cross Rope liviana CSL

Estructura tipo V de suspensión livianaVSL

Estructura autosoportada de suspensión livianaASL


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Estructura autosoportada de suspensión reforzadaASR

Estructura autosoportada de anclaje livianoAAL

Estructura autosoportada de anclaje reforzadaAAR

Estructura autosoportada de remate y anclajeARA

Estructura autosoportada de anclaje especialAAE

Estructura autosoportada de transposición en suspensión ATS

Las prestaciones de cada torre con sus características básicas, las cuales garantizan y no afectan la confiabilidad se muestran a continuación:

Tipo Vano viento

[m]

Vano peso [m]

Vano peso

negativo [m]

Deflexión

Altura Útil

Mínima [m]

Altura Útil

Máxima [m]

Mínima Relación Vp/Vv

Extensión mínima

[m]

Extensión

máxima [m]

CSL 550 750 3º 21,0 36,0 0,8 ±0 +15VSL 550 750 3º 21,0 36,0 0,8 ±0 +15ASL 550 750 3º 21,0 36,0 0,8 ±0 +9ASR 550 1000 6º 21,0 42,0 0,7 ±0 +15

AAL 550 1000 -500 15º 21,0 39,0 ±0 +12

AAR 550 750 -500 30º 23,0 41,0 ±0 +12

ARA 550(A)400(R)

750600

-500-400

60º30º

21,0 39,0 ±0 +12

AAE 1000 1700 -500 50º 21 36,0 ±0 +9

ATS 550 750 3º 21 33,0 ±0 +6

Las estructuras Cross Rope y tipo V tendrán extensiones de mástiles con intervalos de 1,5 metros, las estructuras autosoportadas tendrán extensiones de pata desde -3 a 3 metros con intervalos de 1,5 metros y extensiones de cuerpo con intervalos de 3 metros.

Línea de 2x220kV Marcona Nueva - Marcona Existente


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La serie de estructuras está compuesta por los siguientes tipos:

Estructura de suspensión SC2

Estructura de retención / terminal BC2

Las prestaciones de cada torre con sus características básicas se muestran a continuación:

Tipo Vano viento

[m]

Vano peso [m]

Vano peso

negativo [m]

Deflexión Altura Útil

Mínima [m]

Altura Útil

Máxima [m]

Mínima Relación Vp/Vv

Extensión mínima

[m]

Extensión máxima

[m]

SC2 420 650 2º 12,9 28,9 0,73 -6 +6

BC2 380 700 -500 65° 16,0 26,0 -6 +3

Las estructuras tendrán extensiones de pata desde -4.5 a 4.5 metros con intervalos de 1.5 metros y extensiones de cuerpo con intervalos de 3 metros.


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13.7. Diseño electromecánico

13.7.1 Alcance

En el diseño electromecánico se determinan las capacidades mecánicas de los conjuntos de suspensión y de anclaje para los diferentes tipos de estructuras del proyecto.

Además se determina el método de verificación de la franja de seguridad y las distancias verticales y horizontales mínimas de seguridad con líneas existentes.

13.7.2 Capacidad electromecánica de los conjuntos

Las capacidades mecánicas de las cadenas de suspensión y anclaje serán las siguientes:

Estructuras CSL, VSL y ASL : 120kN

Estructura ATS : 2x120kN

Estructura ASR : 160kN

Estructuras AAL, AAR, ARA y AAE : 2x160kN

Estructuras SC2 : 120kN

Estructuras BC2 : 120kN

13.7.3 Franja de seguridad

Los anchos mínimos de las fajas de servidumbre serán:

Líneas de 500kV : 64 metros

Líneas de 220kV : 25 metros

13.7.4 Distancias de seguridad en cruces

Para los diferentes niveles de tensión de servicio de las líneas que pudieran presentarse en el trazado de la Línea de Transmisión de 500 kV Chilca – Marcona – Ocoña – Montalvo, se indican en la siguiente tabla las distancias mínimas verticales para los cruces:

Voltaje línea por cruzar en kV

Distancia mínima vertical en m220kV 500kV

1 10 3,53 6,732 13,8 3,53 6,73


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3 23 3,53 6,734 66 3,53 6,735 110 3,53 6,736 138 3,53 6,737 220 3,53 6,738 500 6,73 6,73

9Conductores de contacto

de la vía férrea electrificada

4,02 7,33

10 Líneas de comunicación 4,13 7,33

La distancia vertical será verificada con las siguientes restricciones: Conductores de la línea inferior a 25ºC sin sobrecargas y con flecha inicial y la fase superior a condición de máxima temperatura de operación de transmisión a 50ºC sin sobrecargas finales.

13.7.5 Distancias mínimas a otras líneas paralelismos

Según la regla 219.B. del CNE, se calcularán las distancias mínimas a otras líneas en paralelismos para el abatimiento correspondiente a una presión de viento de 290 Pa y una flecha final a 25 ºC, más una distancia horizontal de 5,71 metros adicionales.

13.8. Fundaciones

En la línea transmisión de tensión eléctrica de 500kV y 884 Km de longitud, a ser construida entre las Subestaciones Chilca Nueva 500 kV, Marcona Nueva 500 kV, Ocoña 500 kV y Montalvo (2) en 500 kV, requerida por el Proyecto denominado “Línea de Transmisión SGT 500 kV Chilca – Marcona – Montalvo.” a cargo de Abengoa Perú, se contará con torres autosoportadas y arriendadas (o atirantadas).

Las torres autosoportadas se vinculan al terreno con sus cuatro patas, generalmente con fundaciones independientes.

Estas fundaciones, usualmente aisladas e independientes por pata, son del tipo zapata para el caso de los suelos normales. Estas zapatas están conformadas por un soporte de talón aproximadamente de 25cm a 40cm de alto, y finalmente una sección de menor área correspondiente al pedestal de la fundación, que es el encargado de darle profundidad a la zapata.

Para el caso de suelos rocosos se usan uno de los siguientes dos tipos, dependiendo del tipo de roca. Para roca fragmentada se usa una fundación tipo zapata similar a la de suelos normales. Para el


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caso de rocas sanas se usará una fundación tipo zapata anclada. Similar en características a la zapata de suelos normales, pero de menores dimensiones, se encuentra además anclada a la roca mediante barras de refuerzo que penetran en la zapata y en la roca, generando la resistencia necesaria al arrancamiento.

La clasificación de suelos de la línea con sus respectivas fundaciones es:

Suelo Descripción Tipo de Fundación Esquema de Fundación

1 Zona de finos (limos y arcillas) Zapata Aislada

2 Zona de Arenas Zapata Aislada

3 Zona de gravas Zapata Aislada

4Zona de afloramiento de macizos

rocosos de mala calidadZapata Aislada

5Zona de Alforamiento de macizos

rocosos de buena calidadZapata Anclada

Para todos los casos, la altura de coronamiento (sección del pedestal que sobresale de la superficie) es variable y depende de las condiciones y pendientes de terreno.


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Cada pata puede estar solicitada alternativamente a esfuerzos de tracción o de compresión con sus respectivos esfuerzos de corte simultáneos.

Estas fundaciones son de concreto armado diseñado según las especificaciones del reglamento para concreto estructural (ACI 318S-08).

En el caso de la torre arriendada, estas se vinculan al terreno en cinco o seis puntos según sea el tipo de torre.

Las fundaciones de los mástiles, en las torres arriendadas, están sometidas a esfuerzos de compresión y corte simultáneo y los cuatro anclajes de las riendas solo a esfuerzos de tracción.

Las fundaciones de las torres arriendadas, al igual que las torres autosoportadas, serán en lo posible directamente apoyadas sobre los primeros metros del terreno natural (Según las solicitaciones de carga y características de resistencia del suelo), y capaces de garantizar una perfecta transmisión de los esfuerzos al estrato resistente del suelo.

Estas podrán ser también de concreto, diseñadas según el reglamento para concreto estructural (ACI 318S-08).

Tanto a las fundaciones de las torres autosoportadas como a las de las torres atirantadas se les verifica su estabilidad al arrancamiento, deslizamiento y volcamiento.

13.9. Puesta a tierra

El estudio de las mallas de puesta a tierra de la línea de transmisión de 500 kV ubicada entre las SS/EE Chilca Nueva – Marcona Nueva – Ocoña – Montalvo (2) con una longitud total de 884 km está basado en los estudios de mediciones de resistividad eléctrica mediante el método de Wenner. El diseño final de las puestas a tierras de las estructuras será definido en base a la geometría final de estas estructuras. En relación a los materiales que se utilizarán, se recomienda lo siguiente:

El material a utilizar es cable copperweld 7 No. 10 AWG de 7 hebras

Unión entre cables mediante prensas paralelas de bronce Jabalinas copperweld de 16mm x 2,4 m. Grampas de bronce para fijación de cables a la estructura de

dos vías.

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Memoria Descriptiva linea de transmision electrica