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Afectación de la Vegetación en Líneas de Transmisión y de Distribución

Proyecto de Graduación
by

Sebastian Balmaceda

on 20 December 2010

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Transcript of Afectación de la Vegetación en Líneas de Transmisión y de Distribución

Universidad de Costa Rica
Escuela de Ingeniería Eléctrica
Proyecto Eléctrico Realizar un estudio de la afectación de la vegetación en las líneas de transmisión y distribución y su impacto en la calidad de servicio de las empresas de transporte y de distribución de energía eléctrica. Por:
Sebastián Balmaceda Meza Objetivos Específicos •Realizar una investigación de las normas existentes, tanto a nivel nacional, como a nivel internacional sobre los aspectos relacionados con la vegetación permitida sobre los campos de acción de las líneas de transmisión y de distribución.

•Realizar una investigación de las especies que más afectan las líneas de transmisión y distribución en Costa Rica y realizar una serie de recomendaciones de cómo atender el problema.

•Revisar la afectación en los índices de calidad del suministro de energía por la problemática de la vegetación existente en las líneas de transmisión y distribución.

•Estudiar las políticas ambientales que existen en la UEN Transporte del ICE y en las empresas de distribución de Costa Rica, relacionadas con la corta y poda de la vegetación que afectan las líneas de transmisión y de distribución. Objetivo General Justificación Confiabilidad Calidad de la energía

Seguridad

Continuidad del servicio Vegetación en líneas de transmisión y/o distribución Dependen de agentes externos Interrupciones del servicio Riesgos para las personas, el medio ambiente y el mismo sistema Criterios: Número bastante considerable de salidas por esta causa Programas de mantenimiento de la vegetación han tomado importancia Costa Rica no debe ser la excepción Esencial para un sistema eléctrico Conceptos Teóricos Relacionados Red Eléctrica Suministra energía de eléctrica de calidad, de forma segura, confiable y continua a un usuario final Confiabilidad Capacidad del sistema electrico de continuar abasteciendo energía a una área, ante cambios temporales en su topología o estructura Línea de transmisión Central generadora Subestaciones
Línea de distribución Continuismo Continuidad del servicio de electricidad sin interrupciones El sistema en su condición normal de operación debe de encontrarse dentro de los parámetros de calidad y seguridad exigidos Transmisión de Electricidad Se transporta la energía de una subestación a otra

Conductores soportados en estructuras que transmiten electricidad desde un centro de generación hasta uno de consumo

Involucra generalmente grandes distancias Alta Tensión, en Costa Rica:
230 kV y 138 kV Distribución de Electricidad Suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales Circuito Primario:
34.5 kV, 13.8 kV Circuito Secundario:
120 V, 240 V, 480 V... Características generales de una línea aérea de transmisión y distribución eléctrica Servidumbre Derecho de paso a través de una franja de terreno que permite colocar las estructuras y conductores de una línea de transmisión en terrenos pertenecientes a otros propietarios, previa negociación y compensación económica Falla o Contingencia Evento que afecta al sistema eléctrico y que puede ocurrir en cualquier instante: impredecibles

Vegetación a cierta proximidad de los conductores o cae sobre ellos pueden causar un cortocircuito de fase a tierra o monofásica , o también puede ser del tipo trifásico.

La falla monofásica: contacto de una de las fases del sistema eléctrico a tierra

Falla trifásica: contacto de las tres fases del sistema, puede ser a tierra o entre la misma fases Se debe de controlar la proximidad entre los conductores de una línea y la vegetación aledaña!!! Entendimiento de cómo los árboles causan fallas *** Arco eléctrico: Descarga eléctrica a través del medio de separación (en este caso el aire) entre objetos a diferente potencial eléctrico , ya sea alrededor o sobre la superficie de aislamiento, debido a la ionización del medio de separación entre los objetos. Según John Gooodfellow (2006):
Una rama al entrar en contacto con las fases de una línea, estará bajo a la tensión eléctrica propia de la línea

La mayor diferencia de potencial se dará en la zona donde se presenta el mayor arco eléctrico

Según John Gooodfellow (2006):
El arco eléctrico oxida los compuestos orgánicos de la rama, formando una vía conductiva de carbono en la rama

Los incrementan en dirección del gradiente de voltaje

Incrementando la oxidación y del camino conductivo de carbono en la rama Según John Gooodfellow (2006):

Finalmente, se crea un puente entre las áreas de distinto potencial eléctrico y la falla ocurre Según John Gooodfellow (2006):

Este paso conductivo de carbono es persistente e irreversible.
Implicaciones en las protecciones de sobre corriente y de impedancia de la línea Según John Gooodfellow (2006):

Tabla comparativa de algunos ejemplos de fallas de impedancias causadas por distintos objetos y vegetaciones El contacto con árboles presentan muy bajas impedancias corrientes de cortocircuito pueden ser muy elevadas
Conductividad de una rama de árbol depende de:
- Especie del árbol
- Estación del año: húmeda presente en las plantas
- Diámetro de la rama: más conductivas las de gran diámetro Afectación de vegetación en una línea NO debe de dejarse de tomar en cuenta en el mantemiento!!! Según John Gooodfellow (2006), las principales acciones a realizar son:

Poda apropiada y de manera integral en toda la línea, contrarrestando el retorno y crecimiento rápido de ciertas especies de plantas

Identificar en el campo las ramas de alto riesgo de falla utilizando criterios relacionados con las especies, la forma, condición, tamaño, diámetro, entre otros.

Inspecciones provisionales y mantenimiento en sitios de alto riesgo, las especies y elementos críticos de la infraestructura de la línea. IMPORTANTE: Los ciclos de mantenimiento de la vegetación deben ser de la manera económica más viable posible. Ramas de mayor diámetro en contacto con los conductores son el mayor riesgo de proporcionar la máxima falla (términos eléctricos y mecánicos)

Estas ramas no se desarrollan en una temporada de crecimiento: hay tiempo para identificarlas. NO tratar simplemente de aumentar las distancias mínimas de la línea.

Enfocarse en los sitios de alto riesgo, NO necesariamente mejora la confiabilidad de la línea. El plan de mantenimiento de la vegetación debe ser de manera INTEGRADA. ¿Cómo desarrollar un óptimo plan de manejo de vegetación? NERC FAC-003-1: Programa de Mantenimiento de la Vegetación en Líneas de Transmisión 1. Desarrollar y mantener vigente un Programa de Manejo de la Vegetación en Líneas de Transmisión con sus respectivos objetivos, prácticas, procedimientos y especificaciones de trabajo:

Cronograma y tipo de inspección (crecimiento de especies y factores ambientales)

Un documento identificando los claros mínimos entre la vegetación y los conductores:
-Distancias 1 >Distancias 2

Procedimiento para la comunicación inmediata de las condiciones de la vegetación que presenten una amenaza inminente. "Afectación de la Vegetación en Líneas de Transmisión y Distribución" NERC FAC-003-1: Programa de Mantenimiento de la Vegetación en Líneas de Transmisión Para las líneas voltajes superiores o igual a los 200 kV

Requerimientos con el fin de mejorar la confiabilidad de los sistemas de transmisión previniendo la salida de los mismos causados por la vegetación aledañas a los conductores

NERC FAC-003-1: Programa de Mantenimiento de la Vegetación en Líneas de Transmisión 2.Desarrollar e implementar un plan anual del manejo de la vegetación:
Métodos usados: poda de vegetación, tratamientos con herbicidas y otros.

Acorde a las condiciones ambientales cambiantes, crecimientos anticipados de la vegetación

Considerar tiempo requerido para permisos (autoridades y/o propietarios)

Registrar el trabajo hecho 2.Reportar cada 4 meses a su organización de confiabilidad las salidas de las líneas causadas por la vegetación, categorizar por:

Por vegetación crecida por debajo de la línea.

Por caída de vegetación en la línea, que se encontraba dentro de la servidumbre.

Por caída de vegetación en la línea, que se encontraba fuera de la servidumbre.

NERC FAC-003-1: Programa de Mantenimiento de la Vegetación en Líneas de Transmisión NERC FAC-003-2: Mantenimiento de la Vegetación en Líneas de Transmisión Se encuentra en desarrollo

Abarcar líneas hasta de 69 kV

Principales requerimientos:

1. Mantener distancias mínimas, calculadas para distintas altitudes y la tensión de la línea 2. Considerar el Comportamiento del Conductor Moviento vertical del conductor por sus cargas térmicas y mecánicas Moviento vertical del conductor por viento Posibles posiciones del conductor 3- Notificación oportuna al centro de control de posibles amenazas 4- Tomar acciones correctivas inmediatas:

Identificar locaciones donde existen ciertas dificultades para el mantenimiento

Documentar y llevar un seguimiento la acción específica tomada para cada localización de riesgo 5. Desarrollar inspecciones de la vegetación:

Con FINES PREVENTIVOS 6. Realizar y ejecutar un plan de manejo de la vegetación FLEXIBLE:

Condiciones ambientales especiales: lluevias excesivas, fuego, entre otros

Cambios en el uso del terreno

Re direccionamiento de los recursos para prestar asistencia a eventos no planeados

Tiempo de los distintos permisos con anticipación. ANSI A300 (Parte 1)-2008: Manejo de Plantas - Prácticas Estandarizadas de Poda para Árboles, Arbustos y otros Maderables. Especificaciones utilizadas para redactar las descripciones para el proceso de poda de vegetación.

Arbolista familiarizado con el equipo, las prácticas, métodos y peligros de la poda, deberá redactar y administrar las especificaciones del proceso. ANSI A300 (Parte 7)-2006: Manejo Integrado de la Vegetación para Servidumbres de Servicios Eléctricos. Seis pasos para un Programa de Manejo Integral de la Vegetación 1- Determinación del objetivo: 2- Evaluación del sitio 3- Definición del umbral de acción: 4- Selección de los métodos de control 5- Implementación de Programa de Manejo Integral de la Vegetación 6- Monitoreo y control de calidad Abarque el punto de vista de impacto ambiental y control efectivo y económico

Objetivos basados en los factores del sitio:
- Tipo de vegetación
- Equipo a utilizar
- Recursos financieros
- Recurso humano Uno de los más importantes

Diferencia un proyecto de otro

Inventario de la vegetación:
- Ubicación
- Altura
- Especie
- Tamaño
- Tasa de crecimiento
- Densidad en la zona
- Grado de peligrosidad hacia la línea y distancia a los conductores Definida por al ancho de la servidumbre y largo de la línea - Es por medio de ellos que se logran los objetivos
- Su selección es vital para garantizar la eficiencia del mismo

Métodos Manuales de Control: son selectivos y utilizados en ubicaciones donde no pueden, pero son ineficientes y costos.

Métodos Mecánicos de Control: son no selectivos

Método de Control por Herbicidas

Métodos Culturales de Control
Consideraciones para el desarrollo de horarios:
Importancia de la línea
Distancias mínimas admisibles
Geografía
Accesibilidad Documentar los procesos desarrollados, con el fin de evaluar los resultados y la eficiencia del plan.
ANSI A300 (Parte 7)-2006: Manejo Integrado de la Vegetación para Servidumbres de Servicios Eléctricos. En Costa Rica no se ha desarrollado un manual o estándar

ARESEP definió distancias mínimas en su "Normativa Técnica Eléctrica" Uso de LiDAR y PLS CADD como método para el mantenimiento de la vegetación LiDAR (Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging Determina la altitud midiendo el tiempo entre la emisión del pulso de láser y la detección de su onda reflejada

Registra, por medio del GPS, la posición

Obtiene una red de puntos muy densa, por la rapidez de registro del sistema

Altas precisiones, (15 cm en elevación y 1 m en coordenadas de posición), dependiendo de:

-Frecuencia del pulso (5 kHz-50 kHz, 300 000 puntos/min hasta 3 millones de puntos)
- Altura del vuelo
- Calidad del GPS
- Condiciones atmosféricas durante el vuelo (es preferible condiciones despejadas y secas)



Etapa de filtrado y categorización de los puntos obtenidos PLS CADD Modelado del Terreno

Permite vistas

Modelado de estructuras Localzación de vegetación peligrosa en PLS CADD
(Danger Tree Location- Survey Clearance Criteria) Control de la Vegetación en Costa Rica en Líneas de Transmisión ICE es la única empresa nacional que diseña, construye y opera líneas de transmisión de alta tensión Unidad Estratégica de Negocios Transporte de la Electricidad (UEN-TE) Encargada de planificar, desarrollar, operar y mantener la red nacional de transporte de electricidad

Se encarga del mantenimiento de las líneas de transmisión

Tres regiones a lo largo del país: región Central, región Chorotega y región Huetar Brunca Ganadería y potreros arbolados Bosque primario y de páramo Café Palma africana Plantaciones forestales Banano Piña En toda la región Huetar Brunca

Presencia de rodales de botarrama y laurel Parque Nacional Tapanti-Macizo de la Muerte:
Masa boscosa continua más extensa
Más grande concentración de robles
Muy alta humeda relativa

Otras zonas:
Zonas de protección de ríos o quebradas En casi toda la región Huetar Brunca, específicamente en Cartago, Turrialba, Juan Viñas y Orosi.

Café asociado con poro (puede alcanzar de 25 a 30 metros) Expansión de la producción de piña en toda la zona Atlántica

No presenta inconvenientes en la operación de la línea de transmisión Áreas extensas en la zona sur del país: Palma Tica y Agroopal R.L No presenta muchos inconvenientes en la operación de la línea de transmisión Eliminación de algunas fincas ganaderas en la zona sur

Poca planificación

Melina: crecimiento rápido hasta 30 metros

Teca Problemas del Manejo de la Vegetación por parte de la UEN-TE Negociaciones con los propietarios

Tiempo de permisos con MINAE

Falta de educación y conciencia por parte de propietarios

Falta de planificación en plantaciones forestales

Mejoramiento monitoreo de los trabajos realizados:
Relación con indices de confiabilidad Procedimiento a realizar por la UEN-TE cuando es necesaria podar árboles
Labores de mantenimiento anuales en cada línea

En algunas ocasiones es necesario solicitarle al Centro de Control la salida de la línea de transmisión


a. Inventario forestal de los árboles que significan un peligro para la línea de transmisión.

b. Permiso al propietario:
- Se observa la dirección de caída, diversos factores: crecimiento del árbol, competencia entre otros árboles, etc.

c. Levantamiento de la topografía del sitio.

d. Permiso al MINAE: Árbol en sistema boscoso, en área de protección o en vías de extinción

e. Coordinar con las cuadrillas la corta o poda Mantenimiento de la Vegetación en Líneas de Distribución de la CNFL Gran parte área urbana de GAM
900 km2
Gran parte de área urbana GAM

900 km2

2001: CNFL creó Programa de Regualción de la Arborización Urbana(PRAUrbana) con el OBJETIVO:

" lograr la coexistencia armónica entre la red de distribución eléctrica y la foresta urbana"

PRAUrbana se convirtión un área de Sección de Mantenimiento

Mantenimiento bajo priorización de los circuitos de distribución

Ha mejorado su plan de mantenimiento de vegetación, ciclos de 2 años en totalidad de circuitos

Mejorando indices de confiabilidad: monitoreo de labores Problemas en el mantenimiento de vegetación en líneas de distribución de CNFL Falta de planificación urbana

Falta de planifiación y diseño en antiguos circuitos

Negociaciones por permisos de podas con propietarios

Falta de educación e información de propietarios, municipales, etc. Conclusiones Mantenimiento de vegetación: ambiental, costos económicos y confiabilidad

Es necesario el desarrollo de programas documentados de manejo de vegetación

Pone a disposión criterios para un plan de manejo de vegetación

Mantenimiento debe ser lo más viable en la parte ecónomica. Muchas Gracias!!! oisdsad
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