Prevention and Mitigation of Damage from Cable Breaks in Electrical Transmission Lines

You can find the English version of this challenge below.

RESUMEN

TRANSELCA, el Solicitante de este desafío de Wazoku Crowd, está buscando soluciones para prevenir o mitigar de manera significativa los daños causados por roturas de cables conductores y cables protectores en líneas de transmisión eléctrica, con el fin de garantizar la seguridad de las comunidades que viven debajo de estas líneas.

Las líneas de transmisión de energía eléctrica son un componente vital de la infraestructura eléctrica que transporta energía desde las instalaciones de generación de energía hasta los centros de distribución y consumo. Con el tiempo, y de manera aleatoria, se han establecido asentamientos humanos alrededor de esta infraestructura y, a menudo, debajo de los cables conductores y cables protectores. En caso de rotura de los cables, los cables que caen representan un grave riesgo para la vida humana, la vida silvestre, el medio ambiente, así como para las propiedades de propiedad privada que también se encuentran en estos asentamientos aleatorios.

TRANSELCA, por lo tanto, busca soluciones que prevengan o mitiguen de manera significativa este peligro para garantizar la seguridad de estas comunidades

Este es un Desafío de Premio que requiere la presentación de una propuesta por escrito. La(s) mejor(es) solución(es) tienen la oportunidad de ganar parte o todo el fondo de premios por cumplir con suficientes criterios de requisitos. Al enviar una propuesta, el Solucionador concede a TRANSELCA el derecho de utilizar cualquier información incluida en su propuesta.

Las presentaciones a este Desafío deben recibirse antes de las 11:59 PM (Hora del Este de EE. UU.) del 20 de diciembre de 2023.

- Inicia sesión o regístrate para comenzar a resolver el desafío!

 

SOBRE EL BUSCADOR Y LA ELEGIBILIDAD

TRANSELCA, una empresa del grupo ISA con filiales ubicadas en Colombia, es una empresa de servicios públicos mixta que proporciona servicios de transmisión de energía eléctrica de alta tensión y ofrece servicios de conexión al Sistema Interconectado Nacional, así como la administración, operación y mantenimiento (AOM) de activos eléctricos y otros servicios relacionados con su negocio principal.

Su sede administrativa se encuentra en el municipio de Puerto Colombia (Atlántico), donde se llevan a cabo todos los procesos administrativos y de planificación de la empresa.

En esta sede, opera el Centro de Control, gracias a su tecnología de vanguardia y a un equipo altamente calificado para la operación de equipos, lo que permite una supervisión las 24 horas del día, los 7 días de la semana durante todo el año. Esto garantiza la prestación de un servicio confiable, continuo y seguro para los colombianos.

En sus operaciones, TRANSELCA tiene presencia en 34 municipios de la región caribeña colombiana a través de:

Los empleados de TRANSELCA no son elegibles para recibir un premio por este Desafío.

Obtén más información sobre la participación en los desafíos de Wazoku Crowd.

 

EL RETO 

Antecedentes

Las líneas de transmisión de energía eléctrica son un componente vital de la infraestructura eléctrica que transporta energía desde las instalaciones de generación de energía hasta los centros de distribución y consumo. Con el tiempo, y de manera aleatoria, se han establecido asentamientos humanos alrededor de esta infraestructura y, a menudo, debajo de los cables conductores y cables de protección. En caso de rotura de cables, los cables que caen representan un serio riesgo para la vida humana, la fauna silvestre, el medio ambiente y también para propiedades privadas ubicadas en estos asentamientos aleatorios.

Este Desafío se enfoca en abordar este problema crítico relacionado con la seguridad eléctrica de estas líneas en el Caribe colombiano. Los factores que contribuyen al alto riesgo incluyen condiciones climáticas extremas, envejecimiento de la infraestructura eléctrica, interferencia humana y el crecimiento rápido e no planificado de asentamientos humanos en las proximidades, lo que perturba la infraestructura de la red.

 

REQUISITOS DE LA SOLUCIÓN Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN

TRANSELCA está buscando propuestas con bases sólidas que incluyan diseño, cálculos, orientación presupuestaria y, si está disponible, datos experimentales de prueba de concepto.

Para facilitar la creación de propuestas, el Solucionador puede tener en cuenta el siguiente caso en relación con una de las secciones que es objeto de intervención prioritaria por parte de TRANSELCA.

1. La sección tiene una longitud de 2.7 kilómetros y contiene 12 torres, cada una con una longitud promedio de 25 metros. Las torres críticas sujetas a intervención son desde T012 hasta T018. Línea Tebsa – Sabanalarga 3, ubicada en el municipio de Soledad, Atlántico, Colombia.

En el siguiente enlace los solucionadores pueden acceder al archivo kmz que al cargarse en Google Earth permite tener una perspectiva clara del tramo a intervenir. https://drive.google.com/file/d/1wdjLL-G7TbdjuVYHZLBYZxI3RDKCQGo1/view?usp=sharing

En el siguiente enlace pueden ver una explicación de cómo cargarlo en Google Earth: https://support.google.com/earth/answer/7365595?hl=es-419&co=GENIE.Platform%3DDesktop&oco=0

2. La tensión de tendido es de aproximadamente 2,500 a 3,000 kgf por cable. El peso por km del cable conductor ACAR es de 1,280 kg/km

3. La tensión de tendido es de aproximadamente 2,000 kgf. El peso por km del cable de guarda Alumoweld 7#6 AWG es de 619.5 kg/km

4. Los parámetros Meteorológicos predominantes de la localización de las torres son:

a. Temperatura ambiente: Entre 24 a 39 grados Celsius
b. Humedad Relativa: entre 77% y 90%
c. Distancia al mar de las torres entre 5 km a 10 km.
d.Vientos de hasta 100 km/h, en dirección predominante de rosa de vientos del Noreste al Suroeste.

5. Modos de Falla: La mayoría de los modos de falla se asocian a:

a. Corrosión en los componentes metálicos de las torres (Herrajes, aisladores, estructura y tornillería).

b. Alta contaminación. Las líneas deben tener preferiblemente aisladores tipo poliméricos con propiedades hidrofóbicas para disminuir descargas parciales en la superficie que conlleven a rupturas de aislamiento (disparos).

c. Puntos Calientes, debido a la acumulación de contaminantes y corrosión en las conexiones (conexión en puentes, Torres de retención), lo que provoca el aumento de la resistencia eléctrica y por ende incremento en la temperatura.

6. Las fuerzas a las que están expuestas las torres son las siguientes:

a. Las cargas indicadas son cargas últimas en Newtons, es decir, las de diseño. Estas se obtuvieron multiplicando las cargas de trabajo por los factores de sobrecarga que se indican a continuación,

1.65 Para carga transversales debidas al viento en suspensiones y 2.00 para las retenciones.
1.20 Para cargas longitudinales
1.40 para cargas transversales debidas al ángulo de deflexión de la línea
1.10 para las cargas verticales, excepto para el peso de las estructuras. cuyo factor de sobrecarga será de 100
Para las condiciones anormales se consideran otras hipótesis.

b. P T es el peso de la estructura en Newtons.

c. En el diseño de las torres se considerarán las cargas adicionales debidas al montaje de los torres, conductores y cables de guardia, y los que puedan presentarse durante operaciones de mantenimiento.

d. Las cargas transversales deberán suponerse actuando todas en la dirección indicada o todas en la dirección opuesta.

e. Los cuerpos y extensiones de datos se diseñarán respetando las alturas que se presentan en la silueta, de tal manera que se puedan obtener todas los alturas y combinaciones mostradas.

f. En la condición anormal deberá considerarse que la carga longitudinal debida a la rotura de conductores y/o cables de guarda puede presentarse en cualquiera de las crucetas.

g. Para las torres de suspensión, en la condición anormal, se considerarán por separado todos los casos que contemplan la rotura de un (1) conductor o la rotura de un (1) cable de guarda, en cualquiera de sus posiciones.

h. Para las torres de retención, en la conducción anormal, se considerarán todos los casos que contemplen la rotura de dos (2) conductores o al de un (1) conductor y un (1) cable de guarda, considerados en todas sus posiciones y combinaciones.

7. Tener muy en cuenta la liberación de tensión después de una ruptura.

Otros datos para tener en cuenta a la hora de diseñar la solución:

1. Lo que debería tener la solución:

a. Resistencia a la corrosión.
b. Un sistema de barrera.
c. Una fácil implementación.
d. Capacidad para pasar pruebas de simulación en vivo y en software.
e. Agradable visualmente.
f. No exceder la zona de servidumbre: 32 metros desde el eje de la línea, 16 metros a la izquierda y 16 metros a la derecha.

2. Lo que NO debería tener la solución:

a. No debería afectar negativamente el medio ambiente.
b. No debe requerir modificaciones costosas en licencias ambientales existentes.

3. De gran interés:

a. Una solución que exista actualmente en el mercado y sea muy fácil de implementar.
b. Una solución no disponible comercialmente, pero sí implementada en otros países.
c. Simulaciones digitales que demuestren que la solución soporta las cargas a las que será expuesta.

Se invitan soluciones con Niveles de Preparación Tecnológica (TRL, por sus siglas en inglés) de 5-9.

Este es un Desafío de Premios que presenta las siguientes características:

 

1. La(s) mejor(es) solución(es) tiene(n) la oportunidad de ganar una parte o la totalidad de la bolsa de premios de $20,000 USD por cumplir suficientes criterios de requisitos, según determinen exclusivamente TRANSELCA y sus evaluadores.
2. Al presentar una propuesta, el Solucionador otorga a TRANSELCA el derecho de utilizar cualquier información incluida en su propuesta.
3. TRANSELCA también podrá emitir "Menciones Honoríficas" como reconocimiento para las propuestas notables que no sean seleccionadas para un premio monetario.
4. TRANSELCA podrá asociarse con el Solucionador al finalizar el Desafío.

TU PRESENTACIÓN

Por favor, inicia sesión y regístrate para expresar tu interés y completar el formulario de presentación.

Las propuestas presentadas deben estar escritas en inglés o español y deben incluir:

1. Un Resumen y una conclusión opcional de la solución propuesta.
2. Una Descripción Detallada de la tecnología propuesta que cumple con los Requisitos de la Solución mencionados anteriormente.
3. Una justificación de por qué el Solucionador cree que la tecnología propuesta logrará los objetivos del Desafío. Esta justificación debe abordar cada uno de los Requisitos de la Solución como se describen en el Desafío y estar respaldada por ejemplos o precedentes relevantes.
4. Cualquier dato, dibujo u otro material de apoyo apropiado.
5. TRANSELCA está buscando propuestas con bases sólidas que incluyan diseño, cálculos, orientación presupuestaria y, si está disponible, datos experimentales de prueba de concepto.
6. TRANSELCA puede estar interesado en asociarse con el Solucionador al concluir el Desafío. Por favor, describe tu experiencia e incluye una declaración que indique tu interés en esta oportunidad.

Invitamos a los Solucionadores a plantear preguntas adicionales a través del canal de Soporte para Solucionadores. TRANSELCA está comprometido con el éxito de este esfuerzo y estará disponible para responder a preguntas que puedan no haber quedado claras en la descripción del desafío.

Wazoku alienta a los Solucionadores a utilizar enfoques de IA para ayudar a desarrollar sus presentaciones, aunque no se consideran de interés aquellas que sean producidas únicamente con IA generativa.

Obten más información sobre la participación en los desafíos de Wazoku Crowd.

Las propuestas para este Desafío deben recibirse antes de las 11:59 PM (hora del este de EE. UU.) del 20 de diciembre de 2023.

Las presentaciones fuera de plazo no serán consideradas.

Tu propuesta será evaluada por el equipo de evaluación primero revisando la información y el contenido que hayas enviado en el formulario de presentación, y los archivos adjuntos se utilizarán como contexto adicional para tu presentación en el formulario. Las propuestas que dependan únicamente de los archivos adjuntos recibirán menos atención por parte del equipo de evaluación.

Después de la fecha de vencimiento para la presentación del Desafío, TRANSELCA completará el proceso de revisión y tomará una decisión con respecto a cualquier solución ganadora de acuerdo con la línea de tiempo en el encabezado del Desafío. Todos los Solucionadores que presenten una propuesta serán notificados sobre el estado de sus presentaciones.

 

ENGLISH VERSION

OVERVIEW

TRANSELCA, the Seeker for this Wazoku Crowd Challenge, is seeking solutions to prevent or significantly mitigate damage caused by conductor cable and guard cable breaks in electric transmission lines to ensure the safety of the communities living beneath these lines.
Electric power transmission lines are a vital component of the electrical infrastructure that transports energy from power generation facilities to distribution and consumption centers. Over time, and in a random manner, human settlements have been established around this infrastructure and often beneath conductor cables and guard cables. In the event of cable breaks, the falling cables pose a serious risk to human life, wildlife, the environment, as well as privately-owned properties also located in these random settlements.

TRANSELCA, is therefore seeking solutions that prevent or significantly mitigate this danger to ensure the safety of these communities.

This is a Prize Challenge which requires a written proposal to be submitted. The best solution(s) have the opportunity to win some or all of the award pool for meeting enough of the requirements criteria. By submitting a proposal, the Solver grants TRANSELCA a right to use any information included in their proposal.

Submissions to this Challenge must be received by 11:59 PM (US Eastern Time) on December 20, 2023.

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ABOUT THE SEEKER & ELIGIBILITY

TRANSELCA, an ISA company with subsidiaries located in Colombia, is a mixed public utility company that provides high-voltage electric power transmission services and offers connection services to the National Interconnected System, as well as the administration, operation, and maintenance (AOM) of electric assets and other services associated with its core business.

Its administrative headquarters are located in the municipality of Puerto Colombia (Atlántico), where all the company's administrative and planning processes are carried out.

At this headquarters, the Control Center operates, thanks to its state-of-the-art technology and highly qualified team for equipment operation, enabling 24/7 supervision throughout the year. This ensures the provision of a reliable, continuous, and secure service for Colombians.

In its operations, TRANSELCA has a presence in 34 municipalities in the Colombian Caribbean region through:

TRANSELCA employees are not eligible to receive an award for this Challenge.

Find out more about participation in Wazoku Crowd Challenges.

 

THE CHALLENGE

Background

Electric power transmission lines are a vital component of the electrical infrastructure that transports energy from power generation facilities to distribution and consumption centers. Over time, and in a random manner, human settlements have been established around this infrastructure and often beneath conductor cables and guard cables. In the event of cable breaks, the falling cables pose a serious risk to human life, wildlife, the environment, as well as privately-owned properties also located in these random settlements.

This Challenge focuses on addressing this critical issue related to electrical safety of these lines in the Colombian Caribbean. Factors contributing to the high risk include extreme weather conditions, aging electrical infrastructure, human interference, and the unplanned rapid growth of human settlements in close proximity, which disrupt the network infrastructure.

 

SOLUTION REQUIREMENTS

TRANSELCA is looking for proposals with strong foundations that include design, calculations, budget guidance, and if available, experimental proof-of-concept data.

In order to facilitate the proposal creation, the Solver can take into account the following case regarding one of the sections that is subject to TRANSELCA’s intervention as a high priority.

1. The section has a length of 2.7 km and contains 12 towers, each with an average length of 25 meters. The critical towers subject to intervention are from T012 to T018.  Tebsa – Sabanalarga 3 Line, located in the municipality of Soledad, Atlántico, Colombia.

In the following link, Solvers can download the .kmz file that can be imported into Google Earth to gain a clear perspective of the section to be intervened. https://drive.google.com/file/d/1wdjLL-G7TbdjuVYHZLBYZxI3RDKCQGo1/view?usp=sharing

In the following link, you can find an explanation of how to load it into Google: https://support.google.com/earth/answer/7365595?hl=es-419&co=GENIE.Platform%3DDesktop&oco=0

2. The tension in the span is approximately 2,500 to 3,000 Kgf per cable. The weight per kilometer of the ACAR conductor cable is 1,280 Kg/Km.
3. The tension in the span is approximately 2,000 Kgf. The weight per kilometer of the Alumoweld 7#6 AWG guard cable is 619.5 Kg/Km.
4. The predominant meteorological parameters at the tower locations are as follows:

a. Ambient temperature: Between 24 to 39 degrees Celsius
b. Relative humidity: Between 77% and 90%
c. Distance to the sea from the towers: Between 5 km to 10 km
d. Winds of up to 100 km/h, with a predominant wind rose direction from Northeast to Southwest.

5. Failure Modes: Most failure modes are associated with:

a. Corrosion in metallic components of the towers (hardware, insulators, structure, and fasteners).

b. High contamination. The lines should preferably have polymeric insulators with hydrophobic properties to reduce partial discharges on the surface that can lead to insulation breakdowns (trips).

c. Hotspots, due to the accumulation of contaminants and corrosion in connections (bridge connections, holding towers), which causes an increase in electrical resistance and consequently a temperature rise.

6. The forces to which the towers are exposed are as follows:

 

a. The indicated loads are ultimate loads in Newtons, meaning the design loads. These were obtained by multiplying the working loads by the overload factors provided below:

1.65 for transverse loads due to wind on suspensions and 2.00 for retentions. 1.20 for longitudinal loads. 1.40 for transverse loads due to the angle of line deflection. 1.10 for vertical loads, except for the weight of the structures, which will have an overload factor of 100. For abnormal conditions, other assumptions are considered.

b. P_T represents the weight of the structure in Newtons.

c. In the tower design, additional loads due to the assembly of towers, conductors, and guard cables, as well as those that may occur during maintenance operations, will be considered.

d. Transverse loads should be assumed to act either all in the indicated direction or all in the opposite direction.

e. The bodies and data extensions will be designed respecting the heights presented in the silhouette so that all heights and combinations shown can be obtained.

f. In abnormal conditions, it should be considered that the longitudinal load due to the breakage of conductors and/or guard cables, can occur at any of the crossarms.

g. For suspension towers, in abnormal conditions, all cases involving the breakage of one (1) conductor or the breakage of one (1) guard cable, in any of their positions, will be considered separately.

h. For retention towers, in abnormal conditions, all cases involving the breakage of two (2) conductors or one (1) conductor and one (1) guard cable, considered in all their positions and combinations, will be considered.

7. Take into account the tension release after a breakage.

Other data to consider when designing the solution:

1. What the solution should have:

a. Corrosion resistance.

b. A barrier system.

c. Easy implementation.

d. Ability to pass live and software simulation tests.

e. Visually appealing.

f. Not exceeding the right-of-way zone: 32 meters from the axis of the line, 16 meters to the left, and 16 meters to the right.

2. What the solution should NOT have:

a. Should not negatively impact the environment.
b. Should not require expensive modifications to existing environmental licenses.

3. Of great interest:

a. A solution that currently exists in the market and is very easy to implement.
b. A solution not available in the local market but implemented in other countries.
c. Digital simulations demonstrating that the solution can withstand the loads it will be exposed to.

Solutions with Technology Readiness Levels (TRLs) 5-9 are therefore invited.

 

This is a Prize Challenge, which has the following features:

1. The best solution(s) have the opportunity to win some or all of the award pool of $20,000 for meeting enough of the requirements criteria, as solely determined by TRANSELCA and its evaluators.

2. By submitting a proposal, the Solver grants TRANSELCA the right to use any information included in their proposal.

3. TRANSELCA may also issue “Honorable Mention” recognitions for notable submissions that are not selected for a monetary award.

4. TRANSELCA may wish to partner with the Solver at the conclusion of the Challenge.

 

YOUR SUBMISSION

Please login and register your interest, to complete the submission form.

The submitted proposals must be written in English or Spanish and should include:

1. An Abstract and optional conclusion of the proposed solution.

2. A Detailed Description of the proposed technology that meets the above Solution Requirements.

3. A rationale as to why the Solver believes that the proposed technology will achieve the objectives of the Challenge. This rationale should address each of the Solution Requirements as described in the Challenge and be supported with relevant examples or precedents.

4. Any appropriate supporting data, drawings, etc.

5. TRANSELCA are looking for proposals with strong foundations that include design, calculations, budget guidance, and if available, experimental proof-of-concept data.

6. TRANSCELCA may wish to partner with the Solver at the conclusion of the Challenge. Please describe your expertise and include a statement indicating your interest in this opportunity.

We invite Solvers to ask additional questions through the Solver Support channel. TRANSELCA is committed to the success of this endeavor and will be available to address questions that may not have been clarified in the challenge description.

Wazoku encourages the use by Solvers of AI approaches to help develop their submissions, although any produced solely with generative AI are not of interest.

Find out more about participation in Wazoku Crowd Challenges.

Submissions to this Challenge must be received by 11:59 PM (US Eastern Time) on December 20, 2023.

Late submissions will not be considered.

Your submission will be evaluated by the evaluation team first reviewing the information and content you have submitted at the submission form, with attachments used as additional context to your form submission. Submissions relying solely on attachments will receive less attention from the evaluation team.

After the Challenge submission due date, TRANSELCA will complete the review process and make a decision with regards to any winning solution according to the timeline in the Challenge header. All Solvers who submit a proposal will be notified about the status of their submissions.