Proyecto Técnico Administrativo de una subestación en la Red de Transporte española para la evacuación de energía eólica

Abstract

Introducción: Las subestaciones de alta tensión constituyen los nudos en la Red de Transporte peninsular. Desde ellas se realiza el conexionado de las líneas de alta tensión que reparten energía por toda la península. Además, se trata de un sistema de operación para el manejo de flujos de carga del sistema eléctrico. Para conectar generación eléctrica al sistema de transporte se requiere la conexión a este por medio de un nudo, el cual puede resultar una subestación ya existente con posiciones de reserva a las que conectarse, o la implementación de una nueva como es el caso de este proyecto. Definición del proyecto: El proyecto consiste en la implementación de una nueva subestación de alta tensión (220 kV) doble barra a intemperie con cuatro posiciones de línea, en la red de transporte peninsular, operada por Red Eléctrica de España. Para ello se ha perseguido la consecución de la tramitación oficial para la ejecución de la subestación. Se ha buscado el cumplimiento de todas las características requeridas por Red Eléctrica de España (“REE”) así como la consecución de todos los permisos y licencias necesarias. Para ello, este proyecto respeta rigurosamente el Reglamento de Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión redactado por el Boletín Oficial del Estado (“BOE”) sin escatimar en recursos, aunque buscando el mejor presupuesto posible. Este proyecto visualiza la futura creación de parques eólicos en la provincia de Cáceres, los cuales necesitarán conexión a la Red de Transporte. Además, aprovecha el proyecto de una nueva línea de alta tensión (220 kV) en trámite, que conecta el nudo de Jose María de Oriol con la subestación de los Arenales (provincia de Cáceres), para el diseño de un nuevo nudo que queda como punto intermedio de dicha línea. Por lo tanto, desde la subestación parte una línea hacia J.M. de Oriol y otra hacia los Arenales. No solo contribuye a la evacuación de energía a la red, sino que además se mejora el escaso mallado actual en Cáceres aumentando la fiabilidad y operación del sistema en dicha zona. Procedimiento: Para la ejecución del proyecto se ha empezado analizando los datos de partida. Se necesitaba un punto de conexión a la red de transporte para la evacuación de energía proveniente en parques eólicos en Cáceres. Para ello se han analizado las redes adyacentes y los terrenos dispuestos. Se ha escogido Navas del Madroño por ser un punto intermedio en la línea de los arenales además de que 9 la zona presenta escaso mallado. Posteriormente se han realizado las hipótesis de diseño a efectos de cortocircuito incluyendo tensión (220 kV), a efectos de terreno para la red de tierras y a efectos de condiciones medioambientales. Una vez se ha comprobado la pertinencia para ejecución de la subestación (se respetan condiciones ambientales límite por la norma y el terreno es apto) se ha escogido el tipo de configuración y tecnología (En nuestro caso doble barra y tecnología de aislamiento en aire.), y se traza un esquema unifilar de la subestación que es de gran ayuda a la hora de visualizarla y conocer los elementos que la formarán. A continuación, se han escogido tipos de embarrado y se han definido distancias para vanos, alturas y la propia distancia entre fases. Dichas elecciones se han respaldado con los cálculos realizados, que parten de los datos a efectos de cortocircuito: tensión, tiempo de despeje e intensidad máxima de cortocircuito. Luego de ello, se ha escogido la aparamenta requerida para la operación de la subestación, en base también a los datos a efecto de cortocircuito. Se han ejecutado los planos requeridos para una correcta visualización de la propia subestación y comprobación de que todos los equipos y aparamenta encajan con la configuración (planta trifilar y secciones). Se han completado los cálculos requeridos para una verificación de la instalación como es la red de tierras. Una vez se ha tenido el propio diseño de la instalación eléctrica en sí, se ha comenzado a realizar el diseño de la obra civil, edificaciones y sistemas secundarios según los requerimientos de la subestación. Esto incluye entre sus líneas los servicios de comunicaciones, servicios auxiliares, servicios de protección, edificaciones, cimientos, canalizaciones, movimiento de tierras y accesos. Después, se han completado los planos incluyendo en la planta trifilar todo lo referido a obra civil como viales, edificaciones, vallados y accesos, y por otro lado se ha trazado el plano de tierras inferiores, así como el plano del edificio de control.

Introduction: High voltage substations compose the nodes in the Spanish Transmission Grid. From them, the connection of high-voltage power lines that distribute energy throughout the peninsula are done. Moreover, it concerns the operation system which handles load flows operations. The connection of generation to the transmission grid requires a node which can result in an existing substation with reserve positions to connect to, or the implementation of a new one, as in the case of this project. Definition of the project: The project concerns the implementation of a new high-voltage substation (220 kV) outdoors double bar with four-line positions in the peninsular transmission grid, operated by Red Eléctrica de España. For this, the official process achievement for the execution of the substation has been pursued. Furthermore, the fulfilment of all the characteristics required by Red Eléctrica de España (REE) as well as the accomplishment of all necessary permits and licenses have been pursued. In order to achieve this aim, the project rigorously respects the Regulation of High Voltage Electrical Installations written by the Official State Gazette, without skimping on resources yet seeking the best possible budget. This project visualizes the future creation of wind farms in the province of Caceres, which will need connection to the transmission grid. Additionally, it takes advantage of the project of a new high-voltage line (220 kV) in process which connects the Jose María de Oriol node with the Arenales substation (province of Caceres), for the design of a new node that remains as an intermediate point of the previously mentioned line. Therefore, a line starts from the substation to J.M de Oriol and another towards Arenales. Not only it contributes to the energy evacuation to the network, but it also improves the current low mesh in Caceres, increasing the reliability and operation of the system in the area. Procedure: In order to execute the project, primarily the starting data was analysed. A connection point to the transport grid was needed for the evacuation of energy from wind farms in Caceres. Therefore, the adjacent electric grids and the disposed land have been evaluated. Navas del Madroño has been chosen given that it is an intermediate point in the Arenales line. Moreover, the area has limited mesh. Subsequently, the design’s hypothesis has been made for short-circuit effects which include voltage (220 kV), for land effects for the land grid and keeping in mind environmental conditions. Once the relevance for substation execution has been verified (environmental conditions are respected by the standard and the terrain is suitable) the type of configuration and technology has been chosen (in our case double bar and air insulation technology.) , and a single-line scheme of the substation is drawn up, which is very helpful when visualizing it and knowing the elements that will form it. 11 Subsequently, busbar types have been chosen and distances for openings, heights and the distance between phases have been defined. These choices have been backed up with the calculations made, which are based on the data for short circuit purposes: voltage, clearance time and maximum short circuit intensity. Consecutively, the switchgear required for the operation of the substation has been chosen, also based on the data for short circuit. The blueprints required for a correct visualization of the substation itself (three-phase plant and sections) have been executed. Those ease the verification that all the equipment and switchgear fit in the configuration. The calculations required for the verification of the installation such as the land network have been completed. Once the design of the electric installation itself had been carried out, the civil works design has been executed; buildings and secondary systems according to the requirements of the substation. This includes the communications services, auxiliary services, protection services, buildings, foundations, pipelines, earthworks and access. Finally, the blueprints have been completed including in the three-phase plant everything related to civil works; such as roads, buildings, fences and accesses, and on the other hand the lower ground blueprint has been drawn up, as well as the control building plan.