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ANEXO 1-F
CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
3982-0000-MA-INF-001_0
ANEXO 1-F: Campos Electromagnéticos
Diciembre, 2013
INFORME
Estudio de Campos Electromagnéticos
“CENTRAL HIDROELÉCTRICA RUCALHUE Y
LÍNEA DE TRANSMISIÓN 2 x 220 KV”
preparado por
Nelson Morales Osorio
Ingeniero Civil Electricista
Profesor Adjunto
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Universidad de Chile
Santiago - Chile
Octubre 2013
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CONTENIDO
1
Antecedentes ................................................................................................... 4
1.1 CABLE DE GUARDIA ................................................................................. 5
1.2 ESTRUCTURAS ......................................................................................... 5
1.3 DISTANCIA CONDUCTOR – SUELO ....................................................... 10
1.4 FRANJA DE SERVIDUMBRE ................................................................... 10
1.5 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA 220 KV ....................................................... 10
2 objetivo ........................................................................................................... 12
3 Estimación de la magnitud del campo eléctrico ............................................... 12
3.1 Campo eléctrico ........................................................................................... 12
3.1.1 Estructura de anclaje remate 2ap .............................................................. 13
3.1.2 Estructura seccionadora............................................................................ 16
3.1.2.1
Campo magnético.................................................................................. 17
3.1.3 Estructura de anclaje remate 2AP ............................................................. 18
3.1.4 Estructura seccionadora............................................................................ 19
3.1.4.1
Radio interferencia ................................................................................. 21
4 Campo eléctrico y magnético en Subestación 220 kV ..................................... 23
4.1 VALORES INFORMADOS DE CAMPO ELÉCTRICO EN SUBESTACIONES
DE VOLTAJE SIMILAR ...................................................................................... 23
4.2 VALORES INFORMADOS DE CAMPO MAGNÉTICO EN
SUBESTACIONES DE 220 KV........................................................................... 24
4.3 SIMULACIÓN PARA EL CAMPO ELÉCTRICO Y EL CAMPO MAGNÉTICO
27
4.4 RADIO INTERFERENCIA GENERADA POR LA SUBESTACIÓN. ........... 29
5 Normas de referencia aplicables en Chile respecto de la exposición humana a
campos electromagnéticos de 50 Hz ...................................................................... 31
6 Valores límites de radio interferencia por instalaciones de alta tensión. ........... 32
7 Campos electromagnéticos en punto de unión con línea de transmisión
Angostura – Mulchén ............................................................................................. 33
7.1 CAMPO ELÉCTRICO ............................................................................... 33
7.2 CAMPO MAGNÉTICO .............................................................................. 33
7.3 INTERFERENCIAS DE RADIO Y TELEVISIÓN ........................................ 33
8 Conclusiones .................................................................................................. 34
9 Referencias .................................................................................................... 36
LISTADO DE FIGURAS
Figura 1-1: Planta general Proyecto Rucalhue ................................................................... 4
Figura 1-2: Torre de suspensión 2SL ................................................................................. 6
Figura 1-3: Estructura de anclaje (2AL) ............................................................................. 7
Figura 1-4: Estructura de anclaje - remate (2AP) ............................................................... 8
Figura 1-5: Estructura seccionadora .................................................................................. 9
Figura 1-6: Planta subestación Eléctrica .......................................................................... 11
Figura 1-7: Corte Subestación Eléctrica ........................................................................... 11
Figura 3-1: Modelo con elementos finitos de silueta de torre y sector del estudio ............ 13
Figura 3-2: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 14
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Figura 3-3: Campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo en perfil transversal a la línea .......... 15
Figura 3-4: Modelo con elementos finitos de silueta de torre. Definición de dimensiones
del enmallado de triángulos ............................................................................................. 16
Figura 3-5: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 16
Figura 3-6: Magnitud de campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo ..................................... 17
Figura 3-7: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 18
Figura 3-8: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo .................................. 19
Figura 3-9: Disposición de líneas equipotenciales ........................................................... 20
Figura 3-10: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo ................................ 20
Figura 4-1Distribución de campo eléctrico en una subestación de 400/220 kV [3] .......... 24
Figura 4-2: Campo magnético en el borde de subestaciones [5] ...................................... 25
Figura 4-3: Campo magnético medido y simulado en subestación de 220 kV [6] ............. 25
Figura 4-4: Campo magnético medido y simulado en posición y=130 m [6] ................... 26
Figura 4-5: Campo magnético medido y simulado en posición x=75 m [6] ..................... 26
Figura 4-6: Trayectoria considerada en la simulación ...................................................... 27
Figura 4-7: Campo eléctrico a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’ ........................... 28
Figura 4-8: Inducción magnética a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’ .................... 29
Figura 4-9: Puntos de medida de radio interferencia en subestación Snakefarm ............. 30
Figura 4-10: Radio interferencia medida en el borde de subestación Snakefarm ............. 30
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1-1: Características principales de Línea de transmisión Proyecto Rucalhue ........... 5
Tabla 1-2: Características del cable de potencia................................................................ 5
Tabla 1-3: Características del cable de guardia ................................................................. 5
Tabla 1-4: Altura de los conductores sobre el suelo ......................................................... 10
Tabla 3-1: Cuadro resumen campo eléctrico LT doble circuito 220 KV ............................ 13
Tabla 3-2: Cuadro resumen campo magnético de línea de transmisión 2x220 kV ........... 18
Tabla 3-3: Radio Interferencia en la línea de 2x220 kV .................................................... 23
Tabla 4-1: Valores máximos de campo eléctrico en el interior y borde de subestaciones de
220 kV y de 66 kV............................................................................................................ 24
Tabla 5-1 Límites de exposición humana a campos electromagnéticos de 50 hz ........... 31
Tabla 6-1: Valores de Interferencias de Radio, recomendados por Asociación de Normas
Canadienses y acogida como Regulación del Gobierno Federal [8] ................................ 32
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1
ANTECEDENTES
El proyecto denominado "Sistema de Transmisión Proyecto Rucalhue" consta de una
línea eléctrica de doble circuito 2x220 kV y la Subestación Elevadora 220 kV de la central
hidroeléctrica de pasada Rucalhue. La línea eléctrica se conectará a la línea de doble
Acircuito 2x220 kV Angostura - Mulchén a través de una estructura que seccionará a esta
línea. El proyecto se ubica en la comuna de Santa Bárbara y Quilaco, región del Biobío,
tal como se aprecia en la Figura 1-1.
Figura 1-1: Planta general Proyecto Rucalhue
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El sistema eléctrico en el que operará el proyecto tiene las siguientes características:
Tabla 1-1: Características principales de Línea de transmisión Proyecto Rucalhue
Potencia reg. normal :
Cantidad de circuitos :
Cable de potencia :
Cant. cab. potencia por fase :
Cable de guardia :
Cant. cab. guardia por fase :
Longitud del trazado :
116 MVA
2
AAAC Flint
2
OPGW
1
1,52 km
El cable de potencia corresponde a un AAAC Flint; sus características principales se
muestran en la Tabla 1-2.
Tabla 1-2: Características del cable de potencia.
Tipo
Sección
Diámetro
Peso
Tensión nominal de rotura
Cant. X diám. de alambres
Coef. Dilatación lineal
Mod. Elasticidad
1.1
Aleación de Aluminio
375,35 mm²
25,16 mm
1,035 kg/m
11.023,03 kgf
37x3,59 mm
23·E10-61/°C
6.250 kg/mm²
CABLE DE GUARDIA
Las características principales del cable de guardia se muestran en la Tabla 1-3.
Tabla 1-3: Características del cable de guardia
Cable
Tipo de fibra Monomodo
Tipo de cable
Armadura
Cantidad de fibras
1.2
OPGW1
ITU-T G.6522
Núcleo óptico Tubo central de aluminio
Alumoweld3
24 (de 24 a 6 fibras por tubo)
ESTRUCTURAS
Se utilizarán 11 estructuras de acero reticulado del tipo auto-soportadas con disposición
vertical según el siguiente detalle:
 1 estructura de suspensión 2SL
 1 estructuras de anclaje 2AL
 5 estructuras de anclaje 2AP
 1 estructura de seccionamiento 2ES
 estructuras de anclaje AP
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Las características principales de las estructuras, esto es, medidas y geometría, se
muestran a continuación:
Figura 1-2: Torre de suspensión 2SL
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Figura 1-3: Estructura de anclaje (2AL)
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Figura 1-4: Estructura de anclaje - remate (2AP)
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Figura 1-5: Estructura seccionadora
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1.3
DISTANCIA CONDUCTOR – SUELO
La distancia mínima entre el conductor y el suelo deberá determinarse considerando el
tipo de región que atraviesa, según lo establecido en la Tabla 1-4.
Tabla 1-4: Altura de los conductores sobre el suelo
Regiones poco transitadas
Regiones transitadas
Cruces sobre caminos y calles
Cruces sobre vías férreas
Cruces sobre caminos mineros
1.4
7,32
7,82
8
12
16
FRANJA DE SERVIDUMBRE
Se recomienda una franja de servidumbre de 39 m para la línea proyectada.
1.5
SUBESTACIÓN ELÉCTRICA 220 KV
Esta subestación consta de dos barras una principal y una de transferencia, cinco paños
de línea y un paño de acoplador. Sus dimensiones son (118,7x78,3 – 39,2x30,9 ) = 8082
m².
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Figura 1-6: Planta subestación Eléctrica
Figura 1-7: Corte Subestación Eléctrica
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2
OBJETIVO
El propósito de este estudio es estimar la magnitud de los campos electromagnéticos
provocados por la operación de la subestación y de la línea de alta tensión de doble
circuito con una tensión nominal de 220 kV.
Para determinar la magnitud del campo eléctrico y del campo magnético en el entorno de
la línea y barras de la subestación, se utiliza un programa computacional que aplica el
método de elementos finitos [1]. El cálculo de nivel de perturbación a frecuencias de radio
y televisión se determina aplicando métodos aproximados de conocimiento general [2]
para la línea y tomando valores informados en la literatura para subestaciones de nivel de
voltaje similar.
Finalmente se presentan las normas de referencia aplicables en Chile respecto de la
exposición humana a campos electromagnéticos de 50 Hz y los valores límites
recomendados de radio interferencia provocada por instalaciones de alta tensión. Los
valores medidos o estimados tanto para la línea como para la subestación, se confrontan
con las recomendaciones y límites admisibles para establecer una conclusión respecto de
la emisión electromagnética de baja y alta frecuencia provocada por la operación de la
línea y la subestación.
3
ESTIMACIÓN DE LA MAGNITUD DEL CAMPO ELÉCTRICO
La caracterización del campo eléctrico o magnético de frecuencia industrial en
instalaciones de potencia se representa por un perfil de valores de campo evaluados a 1
metro de altura sobre el suelo, en función de la distancia a las fuentes emisoras.
Ocupando la metodología de elementos finitos [1], se evalúa el campo eléctrico y
magnético en el entorno de la línea de 2x220 kV, en dirección transversal a su eje y a un
metro de altura sobre el nivel del terreno, condiciones normalizadas. Se analiza la
Estructura de anclaje - remate (2AP) por ser la más frecuente, y la estructura
seccionadora, por ser la de menor altura.
3.1
CAMPO ELÉCTRICO
En baja frecuencia, el campo eléctrico es causado por el voltaje aplicado a los
conductores respecto de tierra y en consecuencia su magnitud depende directamente del
voltaje presente en la línea y de la altura de los conductores. Se ha considerado sistema
equilibrado en voltajes, la flecha media de conductor y evaluación del campo en el centro
del vano. La línea transversal en la figura indica la superficie del suelo.
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En la tabla siguiente se presenta el cuadro resumen de los valores encontrados con las
estructuras para la línea de transmisión de doble circuito en 220 KV. Se consideró 39 m el
ancho de la franja de servidumbre, para evaluar en el borde de la franja.
Tabla 3.1-1: Cuadro resumen campo eléctrico LT doble circuito 220 KV
Estructura
anclaje - remate (2AP)
seccionadora
Campo eléctrico [V/m]
Máximo
En borde de franja
(a 19,5 m del eje)
4250
850
4630
1135
A continuación se incluye el detalle del estudio.
3.1.1
Estructura de anclaje remate 2ap
Figura 3.1.1-1: Modelo con elementos finitos de silueta de torre y sector del estudio
Definición de dimensiones del enmallado de triángulos
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Figura 3.1.1-2: Disposición de líneas equipotenciales
La Figura 3.1.1-2 muestra la disposición de líneas de igual potencial en un plano
transversal a la línea; se incorpora la silueta de la torre para identificar la posición de los
conductores, pero el cálculo se efectúa en el centro del vano. Entre líneas existe una
diferencia uniforme de voltaje; se observa que la mayor densidad de líneas (el mayor
campo eléctrico) está concentrado en la proximidad inmediata de los conductores,
reduciéndose drásticamente al alejarse de ellos. Esto se evidencia en la figura siguiente,
mostrando la variación del campo eléctrico según un perfil transversal al eje de la línea
hasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de altura sobre el suelo. Se incluye en el gráfico la silueta
de la torre para identificar la posición referencial de los conductores.
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Figura 3.1.1-3: Campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo en perfil transversal a la línea
El máximo valor de campo eléctrico es 4250 V/m justo bajo la línea y en el borde de la
franja, el valor se reduce a 850 V/m.
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3.1.2
Estructura seccionadora
Figura 3.1.2-1: Modelo con elementos finitos de silueta de torre. Definición de
dimensiones del enmallado de triángulos
Figura 3.1.2-2: Disposición de líneas equipotenciales
La Figura 3.1.2-2 muestra la disposición de líneas de igual potencial, con diferencia de
voltaje uniforme entre líneas; se observa que la mayor densidad de líneas (el mayor
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campo eléctrico) está concentrado en la proximidad inmediata de los conductores,
reduciéndose drásticamente al alejarse de ellos. Esto se evidencia en la figura siguiente,
mostrando la variación del campo eléctrico según un perfil transversal al eje de la línea
hasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de altura sobre el suelo. Se incluye en el gráfico la silueta
de la torre para identificar la posición referencial de los conductores.
Figura 3.1.2-3: Magnitud de campo eléctrico a 1,0 m sobre el suelo
El máximo valor de campo eléctrico es 4630 V/m justo bajo la línea y en el borde de la
franja, el valor se reduce a 1135 V/m.
3.1.2.1 Campo magnético
La potencia de 116 MVA por circuito define 305 Amperes de corriente por conductor. Para
este estudio se consideró el valor máximo de corriente del conductor Flint, que es 690
Amperes. El análisis se realiza considerando el instante de máxima corriente efectiva por
fase y sistema equilibrado en corrientes. La línea transversal en la figura indica la
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superficie del suelo. En la tabla siguiente se presenta el cuadro resumen de los valores
encontrados con las torres respectivas. El detalle del análisis se muestra a continuación.
Tabla 3.1.2.1-1: Cuadro resumen campo magnético de línea de transmisión 2x220 kV
Inducción magnética
Máximo
Estructura
anclaje - remate (2AP)
seccionadora
3.1.3
4,47
4,10
[micro Tesla]
En borde de franja
(a 19,5 m del eje)
1,57
1,49
Estructura de anclaje remate 2AP
Figura 3.1.3-1: Disposición de líneas equipotenciales
La Figura 3.1.3-2 muestra la disposición de líneas de igual potencial magnético; se
observa que la mayor densidad de líneas (el mayor campo magnético) está concentrado
en la proximidad inmediata de los conductores, reduciéndose drásticamente al alejarse de
ellos. Esto se evidencia en la figura siguiente, mostrando la variación de la inducción
magnética según un perfil transversal al eje de la línea hasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de
altura sobre el suelo. Se incluye en el gráfico la silueta de la torre para identificar la
posición referencial de los conductores.
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Figura 3.1.3-2: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo
El máximo valor de inducción magnética es 4,47 micro Tesla justo bajo la línea y en el
borde de la franja, el valor se reduce a 1,57 micro Tesla.
3.1.4
Estructura seccionadora
La Figura 3.1.4-1 muestra la disposición de líneas de igual potencial; se observa que la
mayor densidad de líneas (el mayor campo magnético) está concentrado en la proximidad
inmediata de los conductores, reduciéndose drásticamente al alejarse de ellos.
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Figura 3.1.4-1: Disposición de líneas equipotenciales
Esto se evidencia en la figura siguiente, mostrando la variación de la inducción magnética
según un perfil transversal al eje de la línea hasta ± 50 m del eje y a 1,0 m de altura sobre
el suelo. Se incluye en el gráfico la silueta de la torre para identificar la posición relativa de
los conductores.
Figura 3.1.4-2: Magnitud de campo magnético a 1,0 m sobre el suelo
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El máximo valor de inducción magnética es 4,10 micro Tesla justo bajo la línea y en el
borde de la franja, el valor se reduce a 1,49 micro Tesla.
3.1.4.1 Radio interferencia
La descarga corona en líneas de transmisión de alta tensión corresponde a descargas
eléctricas parciales en el aire alrededor de los conductores de las líneas aéreas,
producidas por la alta magnitud de campo eléctrico que provoca ionización del aire en la
superficie de los conductores. Este fenómeno genera campos electromagnéticos de alta
frecuencia en la banda de frecuencia de radio y televisión.
A continuación se incluye el resultado de la aplicación del software LINEAS, de desarrollo
propio, que permite determinar campo eléctrico en la superficie de los conductores de
líneas de Alta Tensión y radio interferencia. El programa ocupa el Método de Simulación
de Cargas [2] para determinar el campo eléctrico superficial y el procedimiento CIGRE
para evaluar el nivel de interferencia [2]. El valor de radio interferencia característico de
una línea está normalizado, para medida o estimación según norma ANSI a una
frecuencia de medida de 1,0 MHz, una distancia directa de 15 metros del conductor más
próximo y una altura de antena de 2 metros. La estructura analizada corresponde a la
estructura de anclaje remate 2AP, la más frecuente.
CAMPO ELECTRICO Y POTENCIAL INDUCIDO EN TORNO A LINEAS DE TRANSMISION
Número total de conductores
:
Número de conductores activos :
Numero de cables de guardia
:
Numero de subconductores
Radio del subconductor
(cm)
Separación entre subcond, (cm)
Ubicación lateral conductor (m)
Altura conductor (m)
6
6
1
Fase 1
2
1,2580
40,00
-5,510
28,000
Fase 2
2
1,2580
40,00
-7,9800
21,000
Fase 3
2
1,2580
40,00
-6,4500
14,000
Fase 4
2
1,2580
40,00
5,5100
28,000
Fase 5
2
1,2580
40,00
7,9800
21,000
Fase 6
2
1,2580
40,00
6,4500
14,000
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RADIO HAZ (cm) : 20.000
RADIO COND. EQUIV. (cm): 7.094
Matriz de coeficientes (amplif. por (2 ã E0))
6.6713
1.8885
1.0966
1.6446
1.8885
6.3836
1.5871
1.2072
1.0966
1.5871
5.9782
.8636
1.6446
1.2072
.8636
6.6713
1.2072
1.0350
.8589
1.8885
.8636
.8589
.8712
1.0966
1.2072
1.0350
.8589
1.8885
6.3836
1.5871
Matriz de capacitancias (amplif. por 1/(2 ã E0))
.1740
-.0391
-.0141
-.0286
-.0141
-.0391
.1830
-.0364
-.0141
-.0107
-.0141
-.0364
.1844
-.0085
-.0099
-.0286
-.0141
-.0085
.1740
-.0391
-.0141
-.0107
-.0099
-.0391
.1830
-.0085
-.0099
-.0154
-.0141
-.0364
.8636
.8589
.8712
1.0966
1.5871
5.9782
-.0085
-.0099
-.0154
-.0141
-.0364
.1844
Potenciales de conductores ( KVolts)
( 127.0170,
.0000 )
127.0170
( -63.5085, 110.0000 )
127.0170
( -63.5085, -110.0000 )
127.0170
( -63.5085, -110.0000 )
127.0170
( -63.5085, 110.0000 )
127.0170
( 127.0170,
.0000 )
127.0170
Cargas en conductores (Cb)/(2 ã E0)
(
27.1188,
-1.1521 )
27.1433
( -13.9614,
24.5011 )
28.1997
( -11.9905, -24.4465 )
27.2287
( -12.5617, -24.0616 )
27.1433
( -14.2379,
24.3415 )
28.1997
(
27.1665,
-1.8392 )
27.2287
Gradientes superficiales (kVef./cm)
(
11.4565,
-.4867 )
11.4669
(
-5.8981,
10.3506 )
11.9131
(
-5.0655, -10.3276 )
11.5030
(
-5.3068, -10.1650 )
11.4669
(
-6.0149,
10.2832 )
11.9131
(
11.4767,
-.7770 )
11.5029
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Cálculo de Radio interferencia
Fase
RI [dB/1μV/m]
RI fase
[dB/1μV/m]
RI línea seco
[dB/1μV/m]
RI línea lluvia
[dB/1μV/m]
1
13,92
2
16,98
3
18,32
4
16,49
5
22,53
6
25,65
4,966
8,320
18,40
7,063
15,131
23,60
8,241
20,861
26,39
6,676
13,381
19,165
26,49
43,49
Tabla 3.1.4.1-1: Radio Interferencia en la línea de 2x220 kV
Estructura de anclaje remate 2AP.
4
4.1
Radio Interferencia
Tiempo seco
dB/ 1 μV/m
26,49
Radio Interferencia
Con lluvia
dB/ 1 μV/m
43,49
CAMPO ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO EN SUBESTACIÓN 220 KV
VALORES INFORMADOS DE CAMPO ELÉCTRICO EN SUBESTACIONES DE
VOLTAJE SIMILAR
En la Figura siguiente se reproduce un mapa a color del campo eléctrico medido en la
subestación Rosiori, de 400/220 kV [3]. Se puede apreciar que la magnitud de campo
eléctrico en su contorno no supera el valor 2 kV/m, con valores inferiores a la derecha de
la figura, donde se ubica el patio de 220 kV.
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Figura 4-1Distribución de campo eléctrico en una subestación de 400/220 kV [3]
A nivel de países cercanos, se reproduce a continuación un cuadro de valores de la
referencia [4], que indica valores máximos de campo eléctrico medidos en el interior y en
el borde de subestaciones de 220 kV y de 66 kV.
Tabla 4-1: Valores máximos de campo eléctrico en el interior y borde de
subestaciones de 220 kV y de 66 kV.
Lugar
Interior de ET 220/66 kV – lado 220 kV
Interior de ET 66/23 kV – lado 66 kV
Debajo de línea de 220 kV
Debajo de línea de 66 kV
4.2
E (kV/m)
5,2
0,32
1,8
0,47
VALORES INFORMADOS DE CAMPO MAGNÉTICO EN SUBESTACIONES DE 220
KV
En la figura siguiente se presenta registro de valores medidos en subestaciones de
distintos niveles de voltaje, entre los cuales está 220 kV. [5]
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Figura 4-2: Campo magnético en el borde de subestaciones [5]
Se observa que para 220 kV la magnitud de inducción magnética en el borde es
aproximadamente 17,5 micro Tesla (175 mili Gauss).
En las figuras siguientes se entregan resultados de magnitudes de inducción magnética
simulados y medidos en subestaciones de 220 kV [6]
Figura 4-3: Campo magnético medido y simulado en subestación de 220 kV [6]
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Figura 4-4: Campo magnético medido y simulado en posición y=130 m [6]
La inducción magnético en el borde es inferior a 10 micro Tesla (100 mili Gauss).
Figura 4-5: Campo magnético medido y simulado en posición x=75 m [6]
Se observa que a pesar de tener una magnitud de campo magnético máximo interior
cercana a 35 micro Tesla (350 mili Gauss), en el borde es inferior a 10 micro Tesla (100
mili Gauss).
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4.3
SIMULACIÓN PARA EL CAMPO ELÉCTRICO Y EL CAMPO MAGNÉTICO
La metodología utilizada consiste en una modelación de los conductores energizados de
las barras utilizando elementos finitos y el software utilitario QuickField [1] para la solución
de campos, al interior de la subestación. Se evalúa el campo eléctrico y el campo
magnético en la trayectoria definida por la líneas A – A’ indicada en la Figura siguiente.
Figura 4-6: Trayectoria considerada en la simulación
En la Figura se muestra el perfil del campo eléctrico evaluado a 1,0 m de altura sobre el
suelo, en la trayectoria A – A’. Se indica la ubicación de las barras conductoras y los
bordes de la subestación. A pesar de tener intensidades de campo eléctrico altas en el
interior de la subestación, en el borde se atenúa fuertemente el campo eléctrico, con un
máximo de 860 V/m.
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Figura 4-7: Campo eléctrico a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’
En la Figura se muestra el perfil de la inducción magnética evaluado a 1,0 m de altura
sobre el suelo, en la trayectoria A – A’, considerando la máxima capacidad de corriente
del conductor, equivalente a 690 Amperes. Se indica la ubicación de las barras
conductoras y los bordes de la subestación.
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Figura 4-8: Inducción magnética a 1 m sobre el suelo en trayectoria A – A’
Similar al campo eléctrico, se observa altas magnitudes de inducción magnética en el
interior de la subestación, sin embargo en el borde se atenúan fuertemente, con un
máximo de 0,910 micro Tesla (9,10 mili Gauss).
4.4
RADIO INTERFERENCIA GENERADA POR LA SUBESTACIÓN.
En la referencia [7] se informa de medidas efectuadas en la subestación Snakefarm, que
opera en 230 kV. La Figura siguiente indica el esquema de la subestación y los puntos de
medida de radio interferencia.
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Figura 4-9: Puntos de medida de radio interferencia en subestación Snakefarm
La medida a distintas frecuencias, entrega los valores mostrados en la Figura siguiente:
Figura 4-10: Radio interferencia medida en el borde de subestación Snakefarm
De la información anterior se observa que en un diseño convencional de una subestación
en 230 kV, el máximo nivel de radio interferencia generado en el contorno de la
subestación es de 50 dB/1 μV/m.
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5
NORMAS DE REFERENCIA APLICABLES EN CHILE RESPECTO DE LA
EXPOSICIÓN HUMANA A CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS DE 50 HZ
En nuestro país no existe reglamentación relativa a los valores límites permitidos de
exposición de las personas a los campos electromagnéticos de frecuencia industrial. No
obstante, la regulación ambiental que rige el tema de emisiones señala que de no existir
una regulación nacional, debe aplicarse como norma de referencia aquella que se
encuentre vigente en estados específicos. El Decreto Supremo Nº 95 del Ministerio
Secretaría General de la Presidencia, publicado en el Diario Oficial del 07/12/2002, indica
en su Artículo 7:
“Artículo 7.- Las normas de calidad ambiental y de emisión que se utilizarán como
referencia para los efectos de evaluar si se generara o presenta el riesgo indicado en la
letra a) y los efectos adversos señalados en la letra b), ambas del artículo 11 de la ley,
serán aquellas vigentes en los siguientes Estados: República Federal de Alemania,
República de Argentina, Australia, República Federativa del Brasil, Confederación de
Canadá, Reino de España, Estados Unidos Mexicanos, Estados Unidos de Norteamérica,
Nueva Zelandia, Reino de los Países Bajos, República de Italia, Japón, Reino de Suecia y
Confederación Suiza. Para la utilización de las normas de referencia, se priorizará aquel
Estado que posea similitud, en sus componentes ambientales, con la situación nacional
y/o local.”
La Tabla 5-1 a continuación presenta las principales normas de referencia aplicables en
Chile, de acuerdo a lo señalado en el Artículo anterior.
Tabla 5-1 Límites de exposición humana a campos electromagnéticos de 50 hz
País
Alemania
Argentina
Australia
Canadá
España
Italia
Japón
U.S.A.
Reino de los Países
Bajos (Gobierno)
(Consejo de Salud)
Suiza
ICNIRP
IEEE
Consejo de Unión
Europea (CEU)
Público general
Campo Eléctrico
Inducción
magnética
[V/m]
[µTesla]
5.000
100
3.000
25
5.000
100
No existe
No existe
CEU
CEU
5.000
10
3.000
No existe
2.000
15 - 20
Exposición ocupacional
Campo
Inducción
Eléctrico
magnética
[V/m]
[µTesla]
5.000
100
3.000
25
10.000
500
No existe
No existe
CEU
CEU
5.000
10
ICNIRP
ICNIRP
2.000
15 - 20
ICNIRP
8.000
ICNIRP
120
ICNIRP
40.000
ICNIRP
600
5.000
5.000
5.000
100
100
904
5.000
10.000
20.000
1
500
2710
5.000
100
10.000
500
Página 31 de 36
Una de las normas más restrictivas en cuanto a magnitudes permisibles es la norma
Argentina “Manual de Gestión Ambiental Sist. Transporte Eléctrico EAT - Res. SE 15/92 y
77/98”, que se tomará como referencia, considerando por lo tanto los límites 3000 [V/m]
para campo eléctrico y 25 [micro Tesla] (250 [mili Gauss]) para inducción
magnética.
6
VALORES LÍMITES DE RADIO INTERFERENCIA POR INSTALACIONES DE ALTA
TENSIÓN.
En la referencia [8], se propone la siguiente recomendación para el límite de campo
electromagnético perturbador de alta frecuencia (radio interferencia) emitida por líneas de
transmisión y subestaciones, según su nivel de tensión:
Tabla 6-1: Valores de Interferencias de Radio, recomendados por Asociación de
Normas Canadienses y acogida como Regulación del Gobierno Federal [8]
Voltaje nominal entre fases
Nivel de Radio Interferencia
(KV)
(dB/ 1μV/m)
Menos de 70
43
70 – 200
49
200 – 300
53
400 – 600
60
Sobre 600
63
Para líneas de transmisión, valores indicados a 15 m de la fase externa y a 1,0 MHz
Para subestaciones, valores medidos a 15 m del cerco del recinto de la subestación
Para una línea de transmisión o subestación de 220 kV, el valor límite corresponde a 53
[dB/1μV/m].
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7
CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS EN PUNTO DE UNIÓN CON LÍNEA DE
TRANSMISIÓN ANGOSTURA – MULCHÉN
En el punto de unión de la Línea de Transmisión 2x220 kV de la Central Rucalhue con la
Línea de Transmisión Angostura – Mulchén, se concluye lo siguiente:
7.1
CAMPO ELÉCTRICO
Dado que ambas líneas corresponden al mismo nivel de voltaje, no se produce una
superposición de valores de campo eléctrico, sino que una continuación de perfiles de
comportamiento similar a los evaluados en este informe, no representando por lo tanto un
efecto agregado.
7.2
CAMPO MAGNÉTICO
Como el campo magnético es provocado por la corriente que circula por los conductores,
al integrarse la potencia aportada por la central Rucalhue al flujo de potencia normal por la
línea Angostura – Mulchén, se incrementará la corriente por el tramo común.
Los campos electromagnéticos de la LTE de Angostura – Mulchén fueron calculados para
una potencia de 450 MW y la Central Hidroeléctrica Angostura genera 316 MW; si
Rucalhue inyectará a la LTE 90 MW, se obtienen 396 MW, inferior a los 450 MW con que
determinó el efecto de los campos magnéticos en el entorno de la línea AngosturaMulchén. Por lo tanto, el estudio para la línea Angostura- Mulchén cubre la incorporación
de la central Rucalhue.
7.3
INTERFERENCIAS DE RADIO Y TELEVISIÓN
Las interferencias de radio y televisión son provocadas por el campo eléctrico sobre los
conductores, el que depende del voltaje de la línea. Como este voltaje se mantiene, la
incorporación de la Central Rucalhue no representa modificación en las interferencias
evaluadas para la línea Angostura-Mulchén.
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8
CONCLUSIONES
De los resultados obtenidos en la investigación bibliográfica y en las simulaciones
efectuadas para estimación de la magnitud de los efectos provocados por subestaciones y
líneas de los niveles de voltaje y potencia similares a las instalaciones de la Central
Hidroeléctrica Rucalhue, se concluye:
-
Campo eléctrico:
el valor máximo de campo eléctrico en el borde de la franja de servidumbre de la
línea de transmisión 2x220 kV es de 1,135 [kV/m] (1.135 [V/m])
La magnitud de campo eléctrico existente a un metro de altura sobre el suelo en el
borde inmediato de la subestación elevadora de 220 kV, se estima no supera 1,8 [kV/m]
(1.800 [V/m])
Estos valores
son inferiores al límite ICNIRP de 5,0 kV/m considerado
internacionalmente como seguro y no supera aún al límite más restrictivo de 3,0
kV/m establecido en Argentina.
Campo eléctrico
6000
5000
4000
[V/m]
-
3000
2000
1000
0
Borde línea
Borde
subestación
Límite
Argentina
Limite ICNIRP
Inducción Magnética:
En el borde de la franja de servidumbre de la línea de transmisión de 220 kV, se obtiene
una magnitud máxima de 1,57 micro Tesla (15,70 mili Gauss).
La magnitud de inducción magnética a un metro de altura sobre el suelo en el borde de la
subestación es inferior a 20 micro Tesla (200 mili Gauss).
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Estos valores son inferiores al límite ICNIRP de 1000 mili Gauss considerado
internacionalmente como seguro y aún al límite más restrictivo de 25 micro Tesla (250
mili Gauss) establecido en Argentina.
Inducción Magnética
1200
mili Gauss
1000
800
600
400
200
0
Borde línea
Borde
subestación
Límite
Argentina
Limite ICNIRP
Radio interferencia:
Valores estimados de acuerdo a norma (15 m de distancia lateral del conductor externo, 1
MHz) para la línea de 2 x 220 kV, mediante modelo de cargas para los conductores de la
línea y cálculo de gradiente superficial, determinan 43,49 [dB /1µV/m] para la radio
interferencia.
De acuerdo a valores medidos en instalaciones similares, la radio interferencia en el borde
de la subestación de 220 kV sería de 50 [dB/1µV/m].
Estos valores son inferiores al valor 53 [dB/1µV/m] considerado máximo permitido a 15 m
del cerco del recinto de la subestación de 220 kV o a 15 m de distancia lateral del
conductor más cercano de una línea de transmisión de 220 kV.
Radio interferencia
60
dB/ 1 uV/m
50
40
30
20
10
0
Borde línea
Borde subestación
Límite Norma
Página 35 de 36
9
REFERENCIAS
[1] Students' QuickField (TM)
www.quickfield.com
[2]
Finite Element Analysis System Tera Analysis Company,
N. Morales, "Fenómeno corona en líneas de transmisión y sus efectos". Publicación
T(P)/9, Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile. Noviembre 1986.
[3] Calin Munteanu, Gheorghe Visan, Ioan T. Pop, Vasile Topa, Emil Merdan, Adina Racasan:
“Electric and Magnetic Field Distribution inside High and Very High Voltage Substations”
Proceedings, 20th Int. Zurich Symposium on EMC, Zurich 2009, pp 277 - 280
[4]
Patricia L. Arnera, Pedro B Issouribehere, Carlos Jara, Rocío Bery, Alba
Inchausti :
“Evaluación de campos eléctricos y magnéticos en instalaciones de la Administración
Nacional de Electricidad – ANDE – Asunción, Paraguay”
[5]
Guillermo Aponte , Adolfo Escobar, Henry Bolaños Y Alberto Mora: “Evaluación Del
Campo Magnético Al Que Están Expuestos Los Trabajadores De
Subestaciones Y
Circuitos Energizados De Las Empresas De Energía
EPSA (Empresa de Energía del
Pacifico S.A. EPSA , Cali – Colombia)
[6]
I.O. Habiballah, M.M. Dawoud, K. Al-Balawi, A.S. Farag “Magnetic Field Measurement &
Simulation of a 230 kV Substation” Proceedings of the International Conference on NonIonizing Radiation at UNITEN (ICNIR 2003) Electromagnetic Fields and Our Health 20th –
22nd October 2003
[7]
CARTER R. T. ; GRILLE A. W. ; BAZILE G. M. ; PERKINS M. D. ; MAUSER S. F. ;
“Analysis of radio interference and substation modifications for uprating a 115-KV
substation to 230 KV”
IEEE Transactions on Power Delivery (IEEE trans. Power
o
Deliv.) 1987, vol. 2, n 2, pp. 544-550 (5 ref.)
[8]
Association canadienne de normalisation, « Valeurs limites et methods de mesure du
bruit électromagnétique (0,15 à 30 MHz) produit par les reseaux de courant
alternatif »CAN3- C108.3.1 – M84. Octobre 1984.
[9]
IEEE Subcommitte Report,”A comparison of methods for calculating audible noise of high
voltage treansmission lines”, IEEE Trans. PAS. Vol.101, Nº 10, October 1982, pp.40904099
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