CDEC-SICCentro de Despacho Económico de Carga
Sistema Interconectado CentralCHILE
Estudio de Detalle para PDCEFase 4
Informe Final
Proyecto EE-2011-009Informe Técnico EE-ES-2012-234
Revisión B
FIELD TESTING AND ELECTRICAL
COMMISSIONING
ISO9001:2008 Certified
6. sep. 2012
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEste documento EE-ES-2012-234 fue preparado para CDEC-SIC por Estudios Eléctricos SRL en
Rosario, Santa Fe – Argentina. Para consultas técnicas respecto del contenido del presente
comunicarse con:
Ing. Javier Vives
Departamento de Estudios
Ing. Alejandro Musto
Coordinador de Estudios
Ing. Fernando Libonati
Director de Operaciones
Estudios Eléctricos S.R.L.
Av. Jorge Newbery 8796
(2000) Rosario – Santa Fe - Argentina
Este documento contiene 168 páginas y ha sido guardado por última vez el 06/09/2012 por
Javier Vives, sus versiones y firmantes digitales se indican a continuación:
Rev. Fecha Comentario Realizó Revisó Aprobó
A 11/06/12 Para presentar JV AM FL
B 06/09/12
Se contemplan observaciones del CDEC-SIC. Se
incluye en el estudio la incorporación de un
segundo autotransformador en Ancoa, previsto
para Julio de 2016.
JV AM FL
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
2/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Índice1 Resumen Ejecutivo..........................................................................................................6
2 Objetivos......................................................................................................................12
3 Escenarios de Estudio.....................................................................................................143.1 Escenarios Base......................................................................................................14
3.1.1 Febrero 2013...................................................................................................14Niveles de Demanda.............................................................................................14Límites operativos................................................................................................17
3.2 Escenarios Futuros..................................................................................................213.2.1 Julio 2013.......................................................................................................21
Niveles de Demanda.............................................................................................21Incorporación del SVC plus....................................................................................21Incorporación del 3º ATR Charrúa...........................................................................22Incorporación del 3º circuito..................................................................................23Salida operativa del cable Colbún - Ancoa................................................................24Límites Operativos................................................................................................25
3.2.2 Julio 2014.......................................................................................................26Niveles de Demanda.............................................................................................26Incorporación del CER Cardones.............................................................................26
3.2.3 Julio 2016.......................................................................................................27Niveles de Demanda.............................................................................................27Incorporación 2º ATR Ancoa...................................................................................27
4 Criterios de Evaluación...................................................................................................29Estabilidad angular no oscilatoria............................................................................29Estabilidad angular oscilatoria................................................................................29Estabilidad en tensión...........................................................................................30Estabilidad de Frecuencia.......................................................................................31
5 Recursos Estabilizantes considerados...............................................................................325.1 Cortes de carga adicionales (EDACxEx)......................................................................325.2 Apertura del subsistema Norte..................................................................................325.3 Control de sobretensiones........................................................................................345.4 Estabilizadores Central Guacolda...............................................................................345.5 Desconexión de Generación en Charrúa ....................................................................34
6 CONTINGENCIA EXTREMA 1: Falla barra Ancoa K1.............................................................356.1 Eventos de simulación.............................................................................................356.2 Análisis conceptual del impacto.................................................................................366.3 Análisis del impacto sobre escenarios base.................................................................386.4 Análisis del impacto sobre escenarios futuros.............................................................40
6.4.1 Julio 2013.......................................................................................................406.4.2 Julio 2014.......................................................................................................456.4.3 Julio 2016.......................................................................................................48
6.5 Principales Resultados.............................................................................................506.5.1 Escenarios Base...............................................................................................506.5.2 Escenarios Futuros...........................................................................................51
7 CONTINGENCIA EXTREMA 2: Falla barra Ancoa K2.............................................................527.1 Eventos de simulación.............................................................................................52
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
3/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice7.2 Análisis conceptual del impacto.................................................................................537.3 Análisis del impacto sobre escenarios base.................................................................547.4 Análisis del impacto sobre escenarios futuros.............................................................57
7.4.1 Julio 2013.......................................................................................................57Análisis de falla simple..........................................................................................63Recurso Propuesto................................................................................................71
7.4.2 Julio 2014.......................................................................................................727.4.3 Julio 2016.......................................................................................................73
7.5 Principales Resultados.............................................................................................777.5.1 Escenarios Base...............................................................................................777.5.2 Escenarios Futuros...........................................................................................78
Previo al 2º ATR Ancoa..........................................................................................78Posterior al 2º ATR Ancoa......................................................................................797.5.2.1 Resumen de Resultados..............................................................................80
8 CONTINGENCIA EXTREMA 3: Falla Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV..........................................818.1 Eventos de simulación.............................................................................................818.2 Análisis conceptual del impacto.................................................................................828.3 Análisis del impacto sobre escenarios base.................................................................84
8.3.1 Estudio estático................................................................................................848.3.2 Estudio dinámico..............................................................................................90
Impacto sobre el escenario 01. Demanda alta.........................................................102Impacto sobre el escenario 03. Demanda alta.........................................................108Impacto sobre el escenario 01. Demanda baja........................................................113Impacto sobre el escenario 02. Demanda baja........................................................115
8.3.3 Recurso propuesto..........................................................................................116Recomendación para operación en red N-1.............................................................119
8.4 Análisis del impacto sobre escenarios futuros............................................................1258.4.1 Julio 2013......................................................................................................1258.4.2 Julio 2014......................................................................................................1288.4.3 Julio 2016......................................................................................................130
8.5 Principales Resultados............................................................................................1328.5.1 Escenarios Base..............................................................................................1328.5.2 Escenarios Futuros..........................................................................................135
9 Diseño de detalle de los Esquemas de Control.................................................................1369.1 Esquema General..................................................................................................1369.2 Esquema Funcional................................................................................................140
9.2.1 Esquema 1: Fallas en línea Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV.....................................140Cable Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio........................................................141
9.2.2 Esquema 2: Fallas en barra Ancoa K2...............................................................1429.3 Requerimientos....................................................................................................144
9.3.1 Medidas.........................................................................................................1459.3.2 Lectura de estados..........................................................................................1459.3.3 Control..........................................................................................................1459.3.4 Comunicaciones.............................................................................................1459.3.5 Supervisor.....................................................................................................146
Supervisión Local................................................................................................146Supervisión Remota............................................................................................147Conexión al SCADA.............................................................................................149
9.3.6 Sincronía Satelital..........................................................................................1499.3.7 Procesamiento................................................................................................1499.3.8 Otros requerimientos......................................................................................151
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
4/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice9.4 Validez.................................................................................................................1539.5 Estimación de plazos de implementación..................................................................1539.6 Estimación de costos de implementación..................................................................154
10 Apéndice - Condición topológica adicional......................................................................15510.1 Límites Operativos...............................................................................................15510.2 Contingencia Extrema 1: Falla Barra Ancoa K1........................................................15710.3 Contingencia Extrema 2: Falla Barra Ancoa K2........................................................15910.4 Contingencia Extrema 3: Falla Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV.....................................162
Análisis estático..................................................................................................162Análisis dinámico................................................................................................164
10.5 Conclusiones.......................................................................................................167
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
5/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
1 Resumen Ejecutivo
El presente documento forma parte de los estudios de detalle para la implementación de un
esquema de defensa, que permita afrontar las contingencias más críticas definidas por la DO en
su ranking de contingencias extremas, consistentes en:
• falla y desvinculación del doble circuito Quillota – Polpaico 220kV
• falla y desvinculación del sistema de transmisión que conecta las SS/EE Charrúa y Ancoa
• falla y desvinculación del doble circuito San Luis – Quillota 220kV
• falla y desvinculación de barra Ancoa 500kV
Adicionalmente, y como consecuencia de los cambios estructurales que se están
produciendo en el sistema, se considera una nueva contingencia extrema:
• falla y desvinculación del doble circuito Ancoa - Alto Jahuel 500kV
El presente documento contiene el detalle del plan de defensa para la FASE 4 de PDCE, y
estudia el impacto de las últimas dos contingencias mencionadas: fallas en barra Ancoa, y en el
sistema Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV.
Debido a los cambios topológicos que se presentarán en el sistema se consideran tres fechas
relevantes para el estudio; a saber:
• Febrero 2013
Corresponde a la fecha en que se estima la finalización de la implementación de esta fase
del plan de defensa. Como condiciones topológicas más relevantes, se espera una
conformación del sistema de 500kV con dobles circuitos entre las subestaciones Ancoa y
Polpaico, junto con la materialización de la obra Colbún - Ancoa 220kV.
• Julio 2013
En esta fecha se considera la puesta en servicio del tercer circuito de 500kV entre las
subestaciones Ancoa y Alto Jahuel, y la salida de servicio del cable de 220kV entre las
subestaciones Ancoa y Colbún. Ambas obras tienen directa influencia sobre las
contingencias extremas analizadas.
• Enero 2016
Se considera la puesta en servicio de un segundo autotransformador 500/220kV en la
S/E Ancoa, de similares características al actualmente instalado.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
6/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl documento se estructura en 10 capítulos, según el siguiente detalle:
El capítulo 2 presenta los principales objetivos del Estudio.
Los capítulos 3 y 4 presentan las características de los escenarios de operación diseñados
para analizar la contingencia, la definición de los límites de operación sobre el sistema
troncal con las nuevas condiciones topológicas, y todas las consideraciones y supuestos
consideradas en el desarrollo del Estudio.
El capítulo 5 describe los Recursos Estabilizantes que han sido desarrollados en fases
anteriores de este mismo proyecto, y que resultan necesarios para afrontar las
contingencias extremas aquí estudiadas.
Los capítulos 6, 7 y 8 analizan el impacto de las contingencias extremas, determinando la
necesidad de incorporar esquemas de control y en ese caso, definir sus principales
características.
El capítulo 9 incluye la definición de la implementación de los esquemas estabilizantes,
requeridos para afrontar cada una de las contingencias.
El capítulo 10 se define como apéndice, y analiza el impacto de las contingencias
considerando que la incorporación del 3er circuito Ancoa – Alto Jahuel no está asociada a
la salida de servicio del Cable Ancoa - Colbún 220kV; es decir, analiza el impacto con
ambas obras simultáneamente en funcionamiento.
A continuación se resumen los principales resultados y conclusiones obtenidas para cada
una de las contingencias, detalladas en los capítulos correspondientes (6, 7 y 8).
Falla Barra Ancoa K1
Previo al ingreso del tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel 500kV
– Fallas en la barra K1 derivan en la desvinculación de dos circuitos de línea de 500kV,
un circuito Charrúa – Ancoa y un circuito Ancoa – Alto Jahuel.
– Las condiciones más críticas para contingencias en barra Ancoa K1 se presentan con
despachos elevados de las centrales que inyectan en Ancoa y Colbún, y de las unidades
presentes en el sistema de 154kV.
– La operación en paralelo de los sistemas de 500kV, 220kV y 154kV, y la operación con
criterio de red N-1 hacen que fallas en barra Ancoa K1 no presenten problemáticas,
permitiendo exportar el excedente de potencia del sur del SIC hacia el centro de carga.
– La respuesta del sistema resulta estable y no requiere acciones específicas de control,
con valores finales de tensión dentro de los rangos admisibles, sin sobrecargas y con
oscilaciones de potencia correctamente amortiguadas.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
7/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicePosterior al ingreso del tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel 500kV
– Con el tercer circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV en servicio, fallas en la barra Ancoa K1
provocan la salida de servicio de un tramo de línea Charrúa - Ancoa 500kV, y dos
tramos de línea Ancoa - Alto Jahuel. La topología resultante entre Charrúa y Alto
Jahuel será de simple circuito.
– Respecto al análisis anterior (escenarios base), se detecta que la incorporación del 3er
circuito de línea no modifica el impacto de la contingencia.
– En ninguno de los escenarios simulados se encuentran condiciones de inestabilidad que
requieran la acción de recursos estabilizantes.
– Se encuentra que el tramo de línea que permanece vinculando a las SS/EE Ancoa y
Alto Jahuel debe soportar la potencia proveniente desde Charrúa sumada a parte de la
generación de la centrales Pehuenche y Loma Alta que circula a través del
autotransformador. Para la evaluación, se generó un escenario de extrema criticidad
que considera máxima transferencia Sur → Norte. En este escenario, se registran leves
sobrecargas en los capacitores (<15%) y conductores de la línea sana (<10%), las
cuales resultan menores a sus límites transitorios de 30 y 15 minutos respectivamente.
Estos tiempos se consideran adecuados para que el despachador del sistema disminuya
la transferencia Sur → Norte sin que el sistema presente problemáticas.
– Se propone en esos casos una señal de alarma indicando la ocurrencia de la
contingencia extrema, y la sobrecarga de régimen permanente que el despachador
deberá reducir.
Posterior al ingreso del segundo autotransformador Ancoa 500/220kV
– La falla en estudio provoca la salida de servicio de los mismos elementos que el caso
anterior, y del nuevo autotransformador, por lo cual se mantienen las mismas
condiciones post-contingencia que las observadas para escenarios previos a la
instalación de este nuevo equipo.
– Se mantienen los resultados anteriores. Se propone mantener la señal de alarma
indicando la ocurrencia de la contingencia extrema y la sobrecarga de régimen
permanente que el despachador deberá reducir.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
8/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice➢ Falla Barra Ancoa K2
Previo al ingreso del tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel 500kV
– Fallas en la barra K2 derivan en la desvinculación de dos circuitos de línea de 500kV
(un circuito Charrúa – Ancoa y un circuito Ancoa – Alto Jahuel), pero además derivan
en la desvinculación del autotransformador Ancoa.
– Al ocurrir la contingencia sobre la Barra K2, ocasionando la pérdida del ATR
500/220kV, el flujo de potencia pre-falla circulante por éste se redistribuye hacia la S/E
Alto Jahuel por los sistemas de 154kV y 220kV.
– Se destaca la importancia de la nueva interconexión Colbún - Ancoa 220kV dado que
permite lograr comportamientos satisfactorios del sistema incluso ante escenarios de
alta criticidad (máxima generación en las centrales Pehuenche y Loma Alta).
– Finalmente, los estudios realizados permiten concluir que no se requieren acciones
estabilizantes sobre el sistema al ocurrir una falla en la barra K2 de la S/E Ancoa
500kV, la cual provoca la desvinculación de un circuito de línea entre Charrúa y Ancoa,
un circuito de línea entre Ancoa y Alto Jahuel, y el ATR Ancoa 500/220kV.
Posterior al ingreso del tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel 500kV
– El mayor impacto de esta contingencia se encuentra dado por la apertura del
autotransformador de la S/E Ancoa: ante la salida de servicio del mencionado equipo,
la potencia generada por las centrales Pehuenche y Loma Alta circulará directamente
hacia el sistema de 154kV, a través del transformador de Itahue. Para un conjunto
importante de condiciones operativas, esta condición resulta inadmisible.
– Este efecto se observa de igual manera en contingencias simples que deriven en la
desvinculación del ATR Ancoa 500/220kV.
– Claramente la salida de servicio definitiva de la interconexión Colbún - Ancoa 220kV
provoca un aumento significativo del impacto de la contingencia sobre el sistema,
efecto que se observa al contrastar esta respuesta con la obtenida en la configuración
topológica anterior.
– Se concluye entonces que fallas en barra Ancoa K2 que involucren la desvinculación del
ATR Ancoa, con el cable Ancoa - Colbún 220kV fuera de servicio (condición topológica
asociada a la incorporación del 3er circuito de 500kV), deberán automáticamente
derivar en la apertura instantánea del doble circuito Ancoa - Pehuenche 220kV,
mediante acciones locales en Ancoa.
– El sistema de 500kV no presenta inconvenientes debido al criterio de operación N-1
para el tramo Charrúa - Ancoa, y a la permanencia de dos circuitos de línea entre
Ancoa y Alto Jahuel.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
9/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicePosterior al ingreso del segundo autotransformador Ancoa 500/220kV
– Luego de la puesta en servicio del segundo autotransformador de Ancoa, prevista para
el mes de enero del año 2016, se encuentran condiciones favorables para la
estabilización del sistema.
– La permanencia de un autotransformador Ancoa 500/220kV luego de fallas en la barra
K2, permite evacuar por 500kV parte de la potencia generada por las centrales
Pehuenche y Loma Alta, evitando las situaciones de colapso encontradas previo a la
instalación de este equipo.
– La condiciones post-contingencia encontradas resultan similares a las de la falla en la
barra K1, con un impacto atenuado por la permanencia de dos circuitos de línea entre
Ancoa y Alto Jahuel 500kV.
– Se concluye que luego de la entrada en servicio del segundo autotransformador
500/220kV en la subestación Ancoa, no se requiere la activación de ningún recurso
estabilizante para fallas en la barra K2.
➢ Falla 2x500kV Ancoa - Alto Jahuel
Previo al ingreso del tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel 500kV
– El impacto de fallas en el doble circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV resulta elevado, y
dependiendo de las transferencias previas por Charrúa - Ancoa 2x500kV y
Ancoa - Pehuenche 2x220kV, puede requerir acciones de control específicas.
– Para condiciones de altas transferencias en sentido Sur → Norte, mayores a 1200MW,
se registran fenómenos de inestabilidad angular que causan caídas rápidas de la
tensión en el sistema de transmisión, llevándolas a valores inadmisibles (<0,7pu).
– Para transferencias menores a 1200MW y mayores a 820MW sentido Sur → Norte, se
registran oscilaciones poco amortiguadas del sistema y fundamentalmente sobrecargas
inadmisibles en equipos críticos: autotransformador Ancoa 500/220kV, cable
Colbún - Ancoa 220kV y autotransformador Itahue 220/154kV.
– Transferencias menores a 820MW no presentan inconvenientes sobre el sistema.
Sobre la base de simulaciones dinámicas se encuentra que 820MW es el valor límite de
transferencia a partir del cual se requieren tomar acciones de control. A partir de este
valor y aplicando un margen de seguridad que garantice la operación exitosa del plan
de defensa, se define un valor final efectivo de 700MW, luego del cual el esquema
deberá tomar acciones correctivas:
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
10/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice• para transferencias menores a 700MW, por Charrúa - Ancoa más
Ancoa - Pehuenche, no se requieren acciones de control.
• para transferencias mayores a 700MW, la acción de control requerida es la
desconexión instantánea del autotransformador Ancoa 500/220kV (desvinculación
del sistema).
– La contingencia extrema sobre el doble circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV, más la
apertura del autotransformador Ancoa 500/220kV provocan la separación del SIC en
dos grandes subsistemas, con importantes desbalances de potencia:
• Subsistema Centro-Norte : luego de la desvinculación del autotransformador
presenta un déficit de generación igual a la transferencia previa por
Charrúa - Ancoa 500kV. Para los escenarios más críticos, esta condición provoca
altas tasas de decaimiento de la frecuencia.
El EDACxCEx diseñado en la Fase 2 del PDCE (ver detalles en punto 5.1) permite
evitar el colapso por subfrecuencia, mediante la actuación automática de los relés
de corte de carga por gradiente de frecuencia. No se requieren señales de
activación específicas; el propio comportamiento del sistema las genera (tasas de
caída de frecuencia).
• Subsistema Sur: luego de la desvinculación del autotransformador presenta un
exceso de generación igual a la transferencia previa por Charrúa - Ancoa 2x500kV,
que obliga a balancear el sistema para evitar colapsos por sobrefrecuencia. Para
estos casos se requiere la actuación del esquema de desconexión automática de
generación (ver detallen en punto 5.5), diseñado también en la Fase 2 del PDCE.
La activación de este recurso deberá ser realizada por el mismo autómata
encargado de forzar la apertura del autotransformador en Ancoa, a través de una
señal externa de activación vía enlaces de comunicación apropiados.
Posterior al ingreso del tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel 500kV
– Las condiciones observadas considerando la topología esperada para esta fecha
provocan que la falla analizada resulte en características idénticas a la falla en la barra
K1 de Ancoa, la cual desvincula dos circuitos de línea entra Ancoa y Alto Jahuel.
Por esta razón las conclusiones alcanzadas son similares a las de la falla en barra K1.
Posterior al ingreso del segundo autotransformador Ancoa 500/220kV
– La incorporación del nuevo autotransformador no modifica las condiciones
post-contingencia, por lo que se mantienen las mismas conclusiones obtenidas para
escenarios previos a este nuevo equipo.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
11/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
2 Objetivos
Los objetivos del presente informe corresponden fundamentalmente a:
– definir escenarios de operación, factibles y a la vez exigentes,
– determinar límites de transmisión para la operación pre-contingencia,
– analizar el impacto que tienen las contingencias bajo estudio y
– diseñar los esquemas de defensa
– verificar el desempeño
– desarrollar el detalle del esquema de defensa
– definir los requerimientos específicos de instalaciones
• Definir escenarios de operación
Desarrollar escenarios factibles de operación que maximicen el impacto de la contingencia,
pretendiendo identificar todo el equipamiento y las medidas estabilizantes necesarias para
afrontar las contingencias. Estos escenarios pretenden establecer condiciones de operación
pesimistas que si bien pueden no ser las mas económicas o normales, son posibles dentro
de las limitaciones operativas de la NTSyCS y se realizan considerando que estas
condiciones pueden ser alcanzadas en un determinado momento.
• Determinar límites de transmisión
Teniendo en cuenta la nueva configuración topológica del sistema troncal, con tres dobles
circuitos de 500kV entre Charrúa y Polpaico, operando en paralelo con un sistema de
220kV entre Ancoa y Alto Jahuel (gracias al nuevo cable Ancoa - Colbún 220kV), esta
etapa de los estudios se considera de gran relevancia, y será la que defina el impacto
máximo de la contingencia.
Además, como parte de este estudio se analiza el ingreso del tercer circuito Ancoa – Alto
Jahuel 500kV, lo que modifica nuevamente las condiciones operativas límite del sistema,
especialmente por la salida de servicio de la interconexión Colbún-Ancoa 220kV al
momento del mencionado ingreso.
• Analizar el impacto de las contingencias
Sobre los escenarios desarrollados, deberá analizarse el impacto que tienen las
contingencias bajo estudio, a fin de determinar la necesidad de emplear recursos
estabilizantes existentes (esquemas de DAC/DAG ya implementados, o esquemas
desarrollados en las fases 1, 2 y 3 de este mismo proyecto), o diseñar nuevos recursos
acordes a los nuevos requerimientos.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
12/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice• Diseñar los esquemas de defensa
Analizar en detalle cada una de las propuestas conceptuales de la etapa previa,
determinando las metodologías especificas y los ajustes requeridos para cada uno de los
recursos estabilizantes.
• Verificar el desempeño
Comprobar que los esquemas de defensa operen de manera satisfactoria en un amplio
abanico de escenarios operativos.
Analizar la respuesta en condiciones criticas, normales y de bajo impacto, empleando
escenarios de diseño, verificación y casos adicionales.
• Desarrollar el detalle del esquema de defensa
Detallar los componentes requeridos, junto con su interrelación. Exponer las lógicas
internas (programas) a implementar en el esquema final.
• Definir los requerimientos específicos de instalaciones
Detallar las especificaciones técnicas mínimas necesarias para dar respuesta al esquema
de manera segura y confiable.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
13/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
3 Escenarios de Estudio
3.1 Escenarios Base
El desarrollo de los escenarios de diseño posee como principal objetivo definir condiciones
factibles de operación del SIC que permitan evaluar, a partir de diversos estados de demanda y
despacho de unidades, el impacto de la contingencia en estudio. A partir de ellos, se pretende
cubrir un amplio espectro de posibles modos de operación, desde demandas mínimas a máximas,
y desde hidrologías secas a húmedas verificando el correcto diseño del esquema de defensa, aún
en escenarios de impacto reducido.
La constitución de los escenarios de estudio se realiza tomando como referencia escenarios
reales de la operación 2011 que presenten características sobresalientes en cuanto a los niveles
de demanda y los despachos de las unidades, y por sobre todo niveles de transferencia de
potencia que impacten directamente sobre la condición post-contingencia.
Dado que la fecha de presentación de esta fase del estudio PDCE se estipula para Junio de
2012, y considerando un plazo de implementación de los recursos estabilizantes de
aproximadamente 8 meses, los escenarios base del estudio se desarrollan para Febrero de 2013.
3.1.1 Febrero 2013
Niveles de Demanda
Los niveles de demanda alta, media y baja se extraen de la base de datos oficial del
CDEC-SIC correspondiente a Febrero de 2011, y el escalamiento de la demanda se realiza con los
factores de crecimiento correspondientes, según lo estipula el estudio de Fijación de Precio de
Nudo de Octubre de 2011. Los porcentajes de crecimiento indicados para el año 2013 se resumen
en la siguiente tabla.
Fecha Clientes Libres Clientes Regulados
FEB 2011 - DIC 2011 8,0% x 11/12 3,2% x 11/12
ENE 2012 – DIC 2012 7,50% 4,10%
ENE 2013 – FEB 2013 8,6% x 2/12 5,3% x 2/12
Total FEB 2011 – FEB 2013 16,26% 7,91%
Tabla 3.1 - Crecimiento de la Demanda
Los escenarios BASE contemplan la inclusión de las obras futuras de generación y
transmisión. Como principales obras se consideran la inclusión de la interconexión Colbún-Ancoa
en un nivel de tensión de 220kV y el seccionamiento de la línea Ancoa - Polpaico 500kV en la
subestación Alto Jahuel, quedando el sistema conformado por 3 circuitos dobles entre las cuatro
SS/EE de 500kV del SIC.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
14/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLa asignación de reservas para la regulación de frecuencia se realiza siguiendo los
lineamientos del informe técnico confeccionado por el CDEC-SIC, titulado “Estudio Control de
Frecuencia y determinación de Reservas”. La siguiente tabla muestra las unidades generadoras
participantes de la reserva en giro para el control primario de frecuencia.
CentralPmax[MW]
Pmin[MW]
Nº de unidades Estatismo permanente
Canutillar 170 40 2 0.047
Ralco 690 90 2 0.07
Pangue 460 50 2 0.0215 y 0.0227
El Toro 450 0 4 0.0278
Antuco 313 60 2 0.023 y 0.021
Cipreses 102 15 3 0.03
Pehuenche 560 120 2 0.025 y 0.03
Colbún 470 100 2 0.05
Machicurá 95 0 2 0.05
Rapel 377 30 5 0.1 ; 0.09 ; 0.08 ; 0,1 y 0.09
Abanico 49 0 2 0.03
Pilmaiquen 39 0 5 0.04
Pullinque 49 0 3 0.04
Candelaria B1 122 60 1 0.04
Candelaria B2 125 60 1 0.04
Taltal 1 115 65 1 0.0395
Taltal 2 117 65 1 0.0392
Tabla 3.2 - Unidades asignadas para el Control Primario de Frecuencia
En las simulaciones dinámicas realizadas se consideran en servicio los reguladores de
velocidad (GOV) de todas aquellas unidades cuyo modelo se encuentra homologado. De aquí que
existen otras unidades no contempladas en la Tabla 3.2, que puedan eventualmente proveer
reserva de giro.
A su vez, hay que destacar que en la generalidad de los despachos, estas unidades
adicionales se encuentran operando a valores cercanos a su carga nominal, con excepción de
casos particulares donde se despachen generadores al mínimo técnico por condiciones de
seguridad operativa.
La reserva asignada al control de frecuencia, informada dentro de este documento,
corresponde a la suma de las diferencias entre la potencia máxima y la potencia de despacho de
cada unidad de la Tabla 3.2.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
15/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicePara el análisis de la contingencia extrema se conforman escenarios con distintas
transferencias por el sistema troncal, y distintos niveles de demanda, pretendiendo estudiar los
recursos a implementar para distintas condiciones de despacho del SIC.
Cada uno de los escenarios descritos se desarrolla teniendo en cuenta:
– Nivel de demanda sistémico
Se estudian condiciones de demanda alta y baja, dada la relevancia que tienen sobre los
esquemas de DAC, inercias, y condiciones de despacho.
Los niveles de demanda extremos para febrero de 2013 son los siguientes:
– DEMANDA ALTA: ~ 7300MW
– DEMANDA BAJA: ~ 5000MW
– Transferencia Ancoa-Alto Jahuel
Esta transferencia resulta fuertemente dependiente de la transferencia Charrúa - Ancoa y
del despacho de las centrales Pehuenche y Loma Alta. El nivel de redistribución de flujo
que ocurrirá luego de perder este doble vínculo será función de la potencia transportada
por Charrúa - Ancoa y la generada por Pehuenche y Loma Alta.
La siguiente tabla resume las principales características de los escenarios desarrollados para
esta etapa del estudio:
Nivel de Demanda
Id. Escenario
Generación TOTAL[MW]
HidrologíaReserva
CPF*[MW]
TransferenciaANC-AJAH
[MW]
TransferenciaCHA-ANC
[MW]
GeneraciónPehuencheLoma Alta
[MW]
Criticidad
Alta
01 7322 51,4% 48,6% 322 1628 1357 574 ALTA
02 7263 45,4% 54,6% 322 1046 772 574 ALTA
03 7247 44,9% 55,1% 342 885 558 574 MEDIA
04 7238 40,9% 59,2% 367 727 560 306 MEDIA
05 7242 38,7% 61,3% 389 641 450 240 BAJA
06 7232 40,5% 59,5% 282 786 800 0 MEDIA
07 7253 41,2% 58,8% 484 867 955 0 MEDIA
08 7227 40,6% 59,4% 557 722 549 269 MEDIA
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
16/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Nivel de Demanda
Id. Escenario
Generación TOTAL[MW]
HidrologíaReserva
CPF*[MW]
TransferenciaANC-AJAH
[MW]
TransferenciaCHA-ANC
[MW]
GeneraciónPehuencheLoma Alta
[MW]
Criticidad
Baja
01 5030 50,2% 49,8% 325 1293 1351 511 ALTA
02 4910 54,9% 45,1% 379 852 820 481 MEDIA
03 4908 54,9% 45,1% 379 746 717 481 MEDIA
04 4896 47,6% 52,4% 312 442 525 254 BAJA
05 4903 46,9% 53,1% 349 519 620 254 BAJA
• Unidades asignadas al control de frecuencia
Límites operativos
La topología inicial considerada para la realización de este Estudio corresponde a la
esperada para el mes de Febrero de 2013. Entre las principales obras relacionadas con las
contingencias bajo estudio, se encuentran el seccionamiento de la linea Ancoa - Polpaico 500kV
en la S/E Alto Jahuel y la interconexión Colbún - Ancoa 220kV.
Ante la ejecución de las mencionadas obras, las subestaciones Ancoa y Alto Jahuel resultan
directamente vinculadas por tres sistemas paralelos de diferentes niveles de tensión; a saber:
• Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV
• Ancoa – Colbún – Candelaria – Maipo - Alto Jahuel 220kV
• Ancoa - Itahue - Tinguiririca - Punta Cortés - Alto Jahuel 154kV
Esta condición permite una nueva redistribución del flujo de potencia ante fallas en los
tramos de línea de 500kV que vinculan las SS/EE Ancoa y Alto Jahuel, dado que permanecen en
paralelo los sistemas de 154kV y 220kV mencionados.
Los siguientes puntos detallan las principales limitaciones de tramos de línea de relevancia
para el presente estudio los cuales fijan las transferencias máximas a considerar.
Objetivo: Maximización del flujo de potencia por el vínculo Ancoa - Alto Jahuel 500kV.
SISTEMA DE 500KV
Considerando el flujo de potencia normal (sentido Charrúa - Alto Jahuel), la potencia
generada al sur de la S/E Charrúa se encuentra limitada en 1368MVA (capacidad térmica de los
capacitores serie, tramo Charrúa - Ancoa).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
17/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceAnte esta condición y con el fin de maximizar el flujo por el sistema de 500kV desde Ancoa
hacia Alto Jahuel, se debe despachar toda la generación disponible en las centrales Pehuenche,
Loma Alta, Colbún, Candelaria y Machichurá. Luego, deben verificarse los límites de los sistemas
de 220kV y 154kV para que operen en cumplimiento del criterio de Red N-1.
SISTEMA DE 220KV
La nueva interconexión entre Ancoa y Colbún provoca que parte de la potencia generada por
las centrales Pehuenche y Loma Alta se evacue por este vínculo, aún con un despacho máximo de
las centrales Colbún, Candelaria y Machicurá. De esta manera esta nueva vinculación provoca una
descarga del doble circuito de 500 kV.
SISTEMA DE 154 KV
Dado que el sistema de 154kV permanece en paralelo con los sistemas de mayor tensión, y
que presenta menor capacidad de transmisión, debe verificarse el cumplimiento de las
condiciones de Red N-1 en todos los tramos involucrados. Particularmente, las limitaciones de
esta red se encuentran en los tramos de línea comprendidos entre las barras Itahue - Teno y
Tinguiririca - Malloa.
Maximizar el impacto de las contingencias bajo estudio implica maximizar la transferencia
por Ancoa – Alto Jahuel 500kV, para lo que se requiere:
– maximizar la transferencia por Charrúa – Ancoa 500kV.
– maximizar los despachos de las centrales del 154kV, lo que provoca que las líneas de ese
subsistema estén más cargadas, y la potencia que se transmite desde el SUR y desde
PEHUENCHE circule por el sistema de 500kV (camino paralelo, de menor impedancia).
– maximizar los despachos de la red COLBÚN, lo que también provoca que las líneas de ese
subsistema estén más cargadas, y la potencia que se transmite desde el SUR y desde
PEHUENCHE circule por el sistema de 500kV.
La siguiente figura muestra el resultado del flujo de potencia para un escenario de demanda
alta, Febrero de 2013, donde se maximiza la transferencia por el sistema de 500kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
18/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
1628 MW
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
ITAHUE 220kV
COLBUN 220kV
CANDELARIA 220kV
MAIPO 220kV
A. JAHUEL 220kV
ITAHUE 154kV
A. JAHUEL 154kV
Sistema 500kV
Sistema 220kV
Sistema 154kVG Pehuenche
Loma Alta
G ColbúnMachicura
GCandelaria
Sur del SIC
1360 MW
147 MW134 MW
660 MW
600 MW
TINGUIRIRICA 154kV
230 MW
588 MW
560 MW
260 MW
Flujo Máximoadmisible
Flujo admisible
225 MW
Figura 3.1 - Transferencias máximas
Obsérvese que la transferencia por Ancoa-Alto Jahuel resulta máxima, igual a 1630 MW, lo
que corresponde a un valor cercano al límite impuesto por los TT/CC y excede la capacidad
térmica de régimen permanente de los capacitores serie de la línea.
A su vez, el sistema de 154kV está a plena capacidad, limitado por la condición N-1 en los
tramos ITAHUE – TINGUIRIRICA y TINGUIRIRICA – TAP TENO.
Lo mismo sucede con los sistemas Colbún - Candelaria y Maipo - Alto Jahuel.
Además, y con el fin de maximizar las transferencias, todas las centrales mostradas en la
figura se consideran despachadas a plena capacidad, lo que indica que para lograr una
transferencia mayor habría que violar el límite de transferencia por Charrúa - Ancoa.
La siguiente tabla resume las principales características del escenario mostrado.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
19/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
LineaUnom
[kV]
Transferencia
[MW]Tipo de limitación Observaciones
Charrúa-Ancoa 500 1365Capacidad Térmica
Capacitores SerieCumplimiento de condición N-1
Ancoa-Alto Jahuel 500 1637 Resultante
Capacidad térmica de régimen
permanente de los capacitores serie
excedida. Limite cercano a la capacidad
de los TT/CC de extremo local y remoto
Ancoa 500/220 kV 500/220 -272 Resultante
Colbún-Candelaria 220 600Capacidad Térmica
Capacitores SerieCumplimiento de condición N-1
Maipo-Alto Jahuel 220 660 Capacidad de Conductor Cumplimiento de condición N-1
Itahue-Teno 154 225 Capacidad de Conductor Cumplimiento de condición N-1
Tinguiririca-Malloa 154 230 Capacidad de Conductor Cumplimiento de condición N-1
Central Punto de InyecciónDespacho
[MW]
Pehuenche Ancoa 220kV 540
Loma Alta Ancoa 220kV 38
Colbún Colbún 220kV 468
Machicura Colbún 220kV 80
Candelaria Candelaria 220kV 160
Tabla 3.3 - Escenario de maximización de Transferencias
Como se muestra en la tabla, la transferencia máxima alcanzada por el doble circuito de
500kV Ancoa - Alto Jahuel resulta aproximadamente de 1600 MW. Esta transferencia se logra
alcanzando el máximo de potencia disponible en la barra Ancoa (centrales Pehuenche y Loma
Alta) y el límite de transferencia por Charrúa - Ancoa (1368 MW).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
20/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
3.2 Escenarios Futuros
3.2.1 Julio 2013
La construcción de escenarios para Julio 2013 tiene como principal objetivo contemplar las
nuevas obras del sistema que tienen impacto sobre las contingencias bajo análisis. Entre ellas se
destacan la incorporación de un SVC plus en la S/E Diego de Almagro, y la puesta en servicio de
un nuevo autotransformador en la S/E Charrúa.
Niveles de Demanda
Con el fin de contemplar la distribución de la demanda para época del año en cuestión, se
toma como escenario base la BD oficial del CDEC-SIC para el mes de Julio de 2011. El crecimiento
de la demanda se realiza en función de los porcentajes informados en el informe de precio de
nudo emitido por la CNE.
Nivel de Demanda
Id. Escenario
Generación TOTAL[MW]
HidrologíaReserva
CPF*[MW]
TransferenciaANC-AJAH
[MW]
TransferenciaCHA-ANC
[MW]
GeneraciónPehuencheLoma Alta
[MW]
Criticidad
Alta
01 7075 52,9% 47,1% 343 1747 1349 574 ALTA
02 7056 46,7% 53,3% 257 1340 1175 307 MEDIA
03 7052 46,5% 53,5% 300 1281 1194 219 MEDIA
04 7045 52,9% 47,1% 257 1286 1174 307 MEDIA
05 7032 46,5% 53,5% 289 1015 1176 0 BAJA
06 7056 46,5% 53,5% 257 1306 1175 270 MEDIA
07 7048 46,5% 53,5% 276 1218 1175 270 MEDIA
Baja01 5110 49,2% 50,8% 295 1545 1258 512 ALTA
02 5092 44,0% 56,0% 318 1195 1121 270 MEDIA
• Unidades asignadas al control de frecuencia
Incorporación del SVC plus
Para el mes de Mayo de 2013 se prevé la puesta en servicio de un equipo de compensación
estática en la S/E Diego de Almagro, 220kV.
Este nuevo equipo será del tipo SVC Plus, provisto por la firma SIEMENS, y contará con dos
módulos de +/-50MVAr (2xSVC PLUS® L), y un banco de capacitores de 40MVAr, todo vinculado a
la barra de Diego de Almagro 220kV mediante un transformador 220/13,9kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
21/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
SVC Plus Diego de Almagro
Figura 3.2 - Características SVC plus Diego de Almagro
Se espera que el comportamiento dinámico de este equipo de compensación resulte similar
al del STATCOM instalado actualmente en la S/E Cerro Navia, razón por la cual el modelo
dinámico empleado es equivalente a este último.
Como comentario más relevante, se destaca que un SVC PLUS instalado en la S/E Diego de
Almagro colaboraría con la recuperación transitoria de la tensión de la zona norte del SIC, razón
por la que se considera relevante analizarlo dentro de esta contingencia extrema.
Incorporación del 3º ATR Charrúa
Para el mes de Julio de 2013 se tiene prevista la entrada en servicio de un tercer
transformador en la subestación Charrúa. Este nuevo equipo posee las mismas características que
los dos existentes y permite mejorar notoriamente la confiabilidad del sistema ante fallas en uno
de ellos.
En la siguiente figura se muestra la nueva disposición de la subestación Charrúa con los
equipos de transformación 220/500kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
22/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
L2 L1 L3
CENTRAL SANTA MARIACENTRAL BOCAMINA
S/E TINGUIRIRICA
S/E ITAHUE
S/E ANCOA
CENTRALPEHUENCHE
CENTRAL CANDELARIA
S/E LA CANDELARIA
CENTRAL COLBUN
CENTRAL MACHICURA
S/E MAIPO
CENTRAL GUACOLDA
S/E EL SALTO
CENTRAL RALCO
CER POLPAICO
TV2 TV1
S/E CHARRÚA
CENTRAL CANUTILLAR
CENTRAL PANGUECENTRAL ANTUCO
CENTRAL EL TORO
CENTRAL TALTAL
STATCOM
S/E CERRO NAVIA
CENTRALQUINTERO
CENTRALALFALFAL
CENTRALLOMA ALTA
CENTRALNUEVA RENCA
S/E LOS VILOS
S/E POLPAICO
S/E QUILLOTA
S/E SAN LUIS
S/E NOGALES
CENTRALRAPEL
S/E AGUA SANTA
CENTRALSAN ISIDRO
CENTRALNEHUENCO
TG2
TG1TG2 TG1
S/E VENTANAS
S/E ALTO JAHUEL
J1
K1
K2
MC2C1C2C1
J1
J2
901
-1 -1
1
-1
1
1616
DIg
SIL
EN
T
Figura 3.3 - Incorporación 3er Autotransformador 500/220kV S/E Charrúa
Incorporación del 3º circuito
Debido a la directa relación con las contingencias bajo estudio, se considera en este estudio
la construcción de un circuito de línea adicional entre las subestaciones Ancoa y Alto Jahuel
500kV, cuya fecha estimada de puesta en servicio (según el último estudio de fijación de precios
de nudo) es Julio de 2013.
Considerando el periodo de validez de los estudios de PDCE (4 años), esta obra debe ser
considerada como parte del análisis, fundamentalmente, por su directa influencia en el impacto
de la falla bajo estudio.
La figura siguiente muestra la topología resultante para el sistema de 500kV, entre Charrúa
y Polpaico.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
23/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Figura 3.4 - Topología considerada para Julio de 2013
Sobre la base de los estudios realizados para el ingreso de la línea, este nuevo circuito
posee una capacidad de 1400MVA en régimen permanente (características similares al circuito 2
existente entre las SS/EE Ancoa y Alto Jahuel).
Salida operativa del cable Colbún - Ancoa
Según lo enunciado en el Plan de Expansión del Sistema de Transmisión Troncal elaborado
por la CNE, la interconexión Colbún-Ancoa 220kV quedará fuera de servicio al momento de la
vinculación del tercer circuito de 500kV entre Ancoa y Alto Jahuel.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
24/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLímites Operativos
En la Figura 3.5 se muestra el límite operativo para la condición topológica esperada para
esta fecha. Para alcanzar los niveles de flujo de potencia mostrados, se maximizan las
transferencias por el doble circuito Charrúa - Ancoa, la generación del sistema de 154kV y la
generación de las centrales Pehuenche y Loma Alta.
La salida de servicio del cable Colbún - Ancoa provoca que la mayor parte de la potencia se
distribuya hacia el sistema de 500kV, alcanzándose una transferencia cercana a los 1750MW por
el triple circuito.
Ante estas condiciones deben evaluarse especialmente las fallas que provocan la salida de
dos circuitos del tramo, dado que podrían registrarse sobrecargas en el conductor que permanece
vinculado al sistema.
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
ITAHUE 220kV
A. JAHUEL 220kV
ITAHUE 154kV
A. JAHUEL 154kV
Sistema 500kV
Sistema 220kV
Sistema 154kVG Pehuenche
Loma Alta
Sur del SIC
1360 MW
174 MW
TINGUIRIRICA 154kV
215 MW
580 MWFlujo Máximo
admisible
Flujo admisible
208 MW
1748 MW
Figura 3.5 - Límites Operativos
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
25/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
3.2.2 Julio 2014
Niveles de Demanda
Fecha Clientes Libres Clientes Regulados
JUL 2013 - DIC 2013 7,3% x 6/12 5,5% x 6/12
ENE 2014 – JUL 2014 7% x 6/12 5,4% x 6/12
Total JUL2013 – FEB 2014 7,15% 5,45%
Tabla 3.4 - Crecimiento de la Demanda
Los niveles de demanda se encuentran en valores cercanos a 7100MW para demanda alta y
5100MW para demanda baja.
Nivel de Demanda
Id. Escenario
Generación TOTAL[MW]
HidrologíaReserva
CPF*[MW]
TransferenciaANC-AJAH
[MW]
TransferenciaCHA-ANC
[MW]
GeneraciónPehuencheLoma Alta
[MW]
Criticidad
Alta 01 7505 50,5% 49,5% 365 1742 1375 573 ALTA
Baja 01 5415 46,4% 53,6% 295 1456 1190 511 ALTA
• Unidades asignadas al control de frecuencia
Incorporación del CER Cardones
El proyecto consiste en la instalación de un equipo de compensación estática de reactivos en
la subestación Cardones, conectado al sistema de 220 kV mediante la instalación de un paño de
conexión de 220 kV.
Las características generales del CER son las siguientes:
– Compensación Estática de Reactivos: +100/-60 MVAr en 220 kV
– Paño de Conexión en 220 kV
– Paño transformador en MT
– Transformador elevador
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
26/168
STATCOM
G1 G3 G2 G4
H
J
J1
J2
H2SVSCER Cardones
1
R. Termop
I. T
. A
mar
illa
110
kV
R. Ti
erra
Am
arill
a 11
0 kV
G~ G~ G~ G~
0
0
00
00
50
SS
/AA C
ardo
nes
11
5
0
DIg
SIL
EN
T
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
3.2.3 Julio 2016
Niveles de Demanda
El nivel de crecimiento de la demanda desde Julio de 2013 hasta Julio de 2016 se muestra
en la siguiente tabla.
Fecha Clientes Libres Clientes Regulados
JUL 2013 - DIC 2013 7,3% x 6/12 5,5% x 6/12
ENE 2014 – DIC 2014 7,00% 5,40%
ENE 2015 – DIC 2015 6,80% 5,20%
ENE 2016 – JUL 2016 6,7% x 6/12 5,1% x 6/12
Total JUL2013 – JUL2015 20,80% 15,90%
Tabla 3.5 - Crecimiento de la Demanda
El crecimiento esperado arroja un nivel de demanda máximo de 7900MW para la
mencionada fecha.
Nivel de Demanda
Id. Escenario
Generación TOTAL[MW]
HidrologíaReserva
CPF*[MW]
TransferenciaANC-AJAH
[MW]
TransferenciaCHA-ANC
[MW]
GeneraciónPehuencheLoma Alta
[MW]
Criticidad
Alta 1 8308 51,7% 48,3% 377 1555 1221,2 573 ALTA
(*)Unidades asignadas al control de frecuencia
Incorporación 2º ATR Ancoa
De acuerdo a lo detallado en el informe de Fijación de Precios de Nudo de Abril 2012, para
el mes de Enero 2016 se tiene prevista la entrada en servicio de un segundo autotransformador
en la subestación Ancoa. Este nuevo equipo tendrá las mismas características que el existente,
permitiendo aumentar la confiabilidad del sistema ante fallas en uno de ellos.
En la siguiente figura se muestra la nueva disposición de la subestación Ancoa con los
equipos de transformación 500/220kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
27/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
L2 L1 L3
CENTRAL SANTA MARIACENTRAL BOCAMINA
S/E TINGUIRIRICA
S/E ITAHUE
S/E ANCOA
CENTRALPEHUENCHE
CENTRAL CANDELARIA
S/E LA CANDELARIA
CENTRAL COLBUN
CENTRAL MACHICURA
S/E MAIPO
CENTRAL GUACOLDA
S/E EL SALTO
CENTRAL RALCOCENTRALANGOSTURA
CER POLPAICO
TV2 TV1
S/E CHARRÚA
CENTRAL CANUTILLAR
CENTRAL PANGUECENTRAL ANTUCO
CENTRAL EL TORO
CENTRAL TALTAL
STATCOM
S/E CERRO NAVIA
CENTRALQUINTERO
CENTRALALFALFAL
CENTRALLOMA ALTA
CENTRALNUEVA RENCA
S/E LOS VILOS
S/E POLPAICO
S/E QUILLOTA
S/E SAN LUIS
S/E NOGALES
CENTRALRAPEL
S/E AGUA SANTA
CENTRALSAN ISIDRO
CENTRALNEHUENCO
TG2
TG1TG2 TG1
S/E VENTANAS
S/E ALTO JAHUEL
J
225,21,02322,35
150,40,97610,73
A1150,40,97610,73
A2155,41,00918,10
A1155,41,00918,10
J1
229,
61,
044
28,4
8
G214,21,030-4,03
G114,21,030-4,08
227,01,03220,35
K1518,0
K2518,01,03627,38
J1231,0
J2 231,01,05025,34
C
13,91,0103,94
J
229,91,04528,82
K1515,5
K2515,51,03123,27 -172,7
75,125,6
16
172,8-67,325,6
16
-226,2-61,380,9
226,379,880,9
1
-0,0
0,0
80,9
0
142,318,366,2
105,011,848,8
-286,867,654,4
288,
5-5
6,3
54,4
-270
,058
,595
,4
3
270,
0-2
5,1
95,4
3
-251
,460
,947
,9
251,
5-6
0,8
47,9
202,3-15,80,0
202,3-15,80,0
G~
40,07,976,7
238,64,234,0
-113,2-39,924,9
-113,2-39,924,9
-414,4-53,357,2
414,685,957,2
-1
-414,4-53,357,2
-1
11
611,
462
,244
,1
-611
,4-1
12,0
44,1
1
-519
,570
,635
,1
519,
5-1
19,0
35,1
1
522,
4-1
42,7
35,7
-522
,410
2,7
35,7
0,40,1
-406,514,155,0
0
1
-524
,210
1,7
35,6
524,
2-1
32,3
35,6
524,2-15,428,2
G~
38,04,895,81
1
0,00,0
1
0,10,0
0,0-71,6
1
37,81,418,5
-172,775,125,6
16
172,8-67,325,6
16
609,
239
,543
,6
-609
,2-8
2,5
43,6
522,4-63,028,3
616,737,533,8
-609,2-1,533,5
618,655,033,6
-611,4-31,033,3
519,5-39,232,7
-287,667,654,6
DIg
SIL
EN
T
NuevoAutotransformador
Figura 3.6 - Incorporación 2do Autotransformador 500/220kV S/E Ancoa
Se espera que los autotransformadores operen conectados en barras distintas, lo que
aumenta notoriamente la confiabilidad del sistema ante fallas en barra.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
28/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
4 Criterios de Evaluación
Antes de iniciar el análisis se presentan los criterios utilizados para la evaluación de los
efectos de la contingencia y la respuesta del esquema propuesto.
Como condición elemental la respuesta del esquema debe satisfacer las condiciones
establecidas en la NTSyCS asociadas a la estabilidad transitoria. De acuerdo al Artículo 5-42 de la
NTSyCS en estado normal para una contingencia de severidad 6 se debe evitar el Apagón Total
del SI, logrando al final del transitorio de falla el cumplimiento de los estándares definidos para el
Estado de Emergencia en el TITULO 5-8, TITULO 5-109, TITULO 5-10 y TITULO 5-11.
Para analizar la estabilidad transitoria del SIC se evalúa la evolución temporal de variables
claves durante 30 segundos, luego de que el sistema es sometido a una gran perturbación.
La estabilidad en régimen transitorio del SIC se evalúa sobre la base de los siguientes
parámetros:
• Excursión del ángulo del rotor en primera oscilación. Estabilidad angular no oscilatoria
• Amortiguamiento de las oscilaciones. Estabilidad angular oscilatoria
• Recuperación y control de la tensión. Estabilidad en tensión
• Recuperación y control de la frecuencia. Estabilidad de frecuencia
Cuando se verifiquen simultáneamente los cuatro criterios de desempeño enunciados, se
concluirá que el SIC resulta, para la falla analizada, transitoriamente estable.
Estabilidad angular no oscilatoria
Para determinar la estabilidad transitoria en la primera oscilación rotórica, se adopta como
referencia de ángulos a la unidad Antuco 2 y se considera un ángulo de ±120º como máximo
ángulo de carga admitido.
Estabilidad angular oscilatoria
La estabilidad oscilatoria se analiza una vez extinguida la etapa transitoria de gran
perturbación. En estos casos el factor de amortiguamiento (ζ) de las oscilaciones electromecánicas,
medido sobre las oscilaciones de potencia activa en la línea de transmisión que transporta mayor
potencia y cuya localización sea la más cercana al lugar de ocurrencia de la contingencia, deberá
tener un valor mínimo del 5%. Factor de amortiguamiento relativo (ξ) aplicado a los modos de
oscilación interárea, calculado según el artículo 5-48 de la actual NTSyCS:
ζ =−logeRA
2π × √1+(logeR A)
2
4 π2
×100
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
29/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEstabilidad en tensión
Para el análisis de las simulaciones, el escenario de partida se considera una operación
NORMAL, por lo tanto al inicio de la simulación se deberán cumplir las siguientes restricciones:
• ±3% para los nodos de 500 kV.
• ±5% para los nodos de 220 kV.
• ±7% para los nodos del sistema troncal de tensión nominal menor a 200 kV.
La condición post-contingencia se considera una operación en estado de EMERGENCIA. Se
considera aceptable la recuperación de la tensión si luego de 20 segundos desde el inicio de la
simulación en cada nodo de la red de alta tensión la misma presenta valores comprendidos entre:
• ±5% para nodos de 500kV.
• ±10% para nodos de 220kV.
• ±10% para los nodos del sistema troncal de tensión nominal menor a 200 kV.
Los márgenes considerados se establecen sobre la base de la TENSIÓN DE SERVICIO
(independientes de cualquier escenario de operación) de acuerdo a la información descripta en el
documento “Definición de Tensiones de Servicio en Estado Normal de Operación” - Noviembre de
2011.
Adicionalmente, ocurrida la contingencia, la tensión no deberá descender transitoriamente
por debajo de 0.70pu luego de 10 ms de despejada la falla. La tensión tampoco podrá
permanecer por debajo de 0.80pu, por un tiempo mayor a 1 segundo. La magnitud de la tensión
en todas las barras del SI deberá converger a su valor final, ingresando dentro de una banda de
tolerancia de ±10% en torno al mismo, en un tiempo no superior a 20 segundos, medido desde el
instante de aplicación de la contingencia.
A continuación se resumen las tensiones de servicio adoptadas para los nodos de 500 kV y
220 kV y los consecuentes rangos de operación admisibles para una condición normal.
Barras de Tensión Nominal 500 kV
Para las barras de tensión nominal 500 kV las tensiones de servicio y los rangos resultan:
Barras de 500 kV Tensión de Servicio [kV]
Alto Jahuel 500,0
Ancoa 510,0
Charrua 510,0
Polpaico 504,0
Tabla 4.1 - Tensiones de Servicio Sistema de 500kV
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
30/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceBarras de Tensión Nominal 220 kV
Para las barras de tensión nominal 220 kV, a excepción de las indicadas en la tabla adjunta,
las tensiones de servicio resultan 222 kV lo cual resulta un rango de operación admisible (0,95 a
1,05 pu) de 210,9 a 233,1 kV.
224 224228 226224 226224 226226 224228 228226 228226 224226 226226 230
San Luis 228 228226 230224 230224 226224 226224 226224 222226 222226 226224 226224 226224 226226 226224 226
Barra 220 kV
Tensión deServicio
[kV]Barra
220 kV
Tensión deServicio
[kV]Diego de Almagro Maipo
Paposo CandelariaCarrera Pinto Colbún
Cardones MachicuraMaitencillo AncoaGuacolda Pehuenche
Pan de Azucar Loma AltaLos Vilos ItaueChoapa CharruaQuillota El Toro
AntucoAgua Santa Pangue
Polpaico RalcoLos Maquis Rucúe
El Salto MampilLampa Peuchén
Cerro Navia ConcepciónRapel Hualpén
Alto Melipilla TemucoChena C iruelos
Alto Jahuel ValdiviaBuin (Chilectra) Barro Blanco
Alfalfal Puerto MonttLos Almendros Canutillar
Tabla 4.2 - Tensiones de Servicio Sistema de 220kV
Estabilidad de Frecuencia
Para la evaluación del desempeño de control de frecuencia se considera que la excursión
transitoria de ésta se encuentra contenida dentro de los límites establecidos por el articulo 3-10
de NTSyCS para la operación de las unidades de generación.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
31/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
5 Recursos Estabilizantes considerados
En las fases 1, 2 y 3 de este Estudio de detalle para PDCE se detectó la necesidad de
implementar recursos específicos para atender contingencias de carácter extremo. Estos recursos
se componen de automatismos locales que pretenden atender las necesidades particulares de la
falla, y recursos globales que serán activados cuando las excursiones de variables claves en el
sistema impliquen algún tipo de inestabilidad.
Siendo que estos recursos globales colaboran con el control de la contingencia extrema bajo
estudio, resulta relevante presentar un breve resumen de sus características.
En las simulaciones asociadas al análisis de la contingencia y definición del esquema de
defensa se menciona explícitamente en que caso se consideran estos recursos disponibles
(componentes E/S) y en que casos estos son activados.
5.1 Cortes de carga adicionales (EDACxEx)
La fase 2 del estudio de PDCE determinó la necesidad de un esquema de corte de carga
adicional al existente para los casos en que la frecuencia descienda con una tasa mayor a
0,9 Hz/s. De un amplio análisis de casos se determinaron montos mínimos de potencia por
escalón y por área para sobrellevar la doble contingencia Charrúa – Ancoa 500kV. Los valores
obtenidos se resumen en la tabla 4.2.
ZonaEscalón 1
(-0,9 Hz/s)
Escalón 2
(-1,2 Hz/s)
Escalón 3
(-1,9 Hz/s)
Quinta Región 5,30% 7,00% 9,60%
Metropolitana 5,30% 7,00% 9,60%
Troncal Centro 5,30% 7,00% 9,60%
Sistema 154-66kV 5,30% 7,00% 9,60%
Tabla 5.1 - Ajustes de los relés de gradiente para EDACxCEx
5.2 Apertura del subsistema Norte
La fase 2 del estudio de PDCE determinó la necesidad de contar con un recurso que
rápidamente detecte la inestabilidad angular del sistema Norte, y lo aísle antes que las
excursiones angulares y las tensiones alcancen niveles inadmisibles por el sistema. El recurso y
sus ajustes se resumen a continuación.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
32/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Σ
Remote Phasor Angle Los Vilos
Local Phasor Angle Pan de Azucar
+
-
AND
Σ
Remote Phasor SlipLos Vilos
Local Phasor Slip Pan de Azucar
+
-
1>2
1>2
SlipThreshold
DeltaThreshold
21
1
2
TripSlip
AND
|Va| < threshold 27
|Vb| < threshold 27
|Vc| < threshold 27
|Ia| < threshold 50
|Ib| < threshold 50
|Ic| < threshold 50
AND
OR
OR
Timer tset treset
Timer tset treset
Fault Conditions
Figura 5.1 - Esquema de SINCROFASORES – Unidad de procesamiento
VARIABLE AJUSTE Temporización JUSTIFICACIÓN
Diferencia angulary
Velocidad de cambio
10ºy
25º/seg100 mseg
- Formación en islas en tiempos mínimos para evitar colapsos por tensión e inestabilidad angular- Actuación retardada para escenarios poco amortiguados
Subtensión 0,5 pu -Niveles inferiores a este valor bloquean el disparo
por el tiempo t reset
Sobrecorriente 700 A(*) -Niveles superiores a este valor bloquean el disparo
por el tiempo t reset
t set - 0,02 seg Tiempo de retardo del bloqueo
t reset - 5 segTiempo de bloqueo del esquema ante condiciones de
falla
Tabla 5.2 - Parámetros de Ajuste – Sistema Sincrofasores
(*) 1,2 veces corriente nominal de un circuito de línea
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
33/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
5.3 Control de sobretensiones
La fase 2 del estudio de PDCE determinó la necesidad de dos automatismos de control de
tensión en la SS/EE Alto Jahuel y Ancoa. Estos recursos consisten en la desconexión de bancos
capacitivos conforme lo resume la siguiente tabla.
ElementoCapacidad
[MVAr]S/E Criterio de Actuación
Tiempo de
AjusteAcción
CCEE 65 Alto Jahuel 220kVUAJAH500kV>1,05pu o
UAJAH220kV>1,1pu10 segundos Disparo
CCEE 65 Ancoa 220kVUANC500kV>1,05pu o
UANC220kV>1,1pu10 segundos Disparo
CCEE 50 Alto Jahuel 220kVUAJAH500kV>1,05pu o
UAJAH220kV>1,1pu12 segundos Disparo
CCEE B1 66 Alto Jahuel 66kVUAJAH500kV>1,05pu o
UAJAH220kV>1,1pu14 segundos Disparo
CCEE B2 66 Alto Jahuel 66kVUAJAH500kV>1,05pu o
UAJAH220kV>1,1pu16 segundos Disparo
Tabla 5.3 - Recurso de control de sobretensiones Alto Jahuel y Ancoa
5.4 Estabilizadores Central Guacolda
La fase 1 del estudio de PDCE determinó la necesidad de implementar un esquema de lógica
de desconexión en los estabilizadores de las unidades de la central Guacolda con el fin de impedir
que estos presenten una actuación inadecuada ante grandes perturbaciones, las que pueden
derivar en inestabilidad angular y de tensión.
Este recurso básicamente es un esquema lógico adicional al estabilizador que lo desconecta
cuando la tensión terminal sale de la banda ± 4% y la consigna elaborada por el pss (upss) se
encuentra simultáneamente fuera de la banda ±4%. Una vez que la gran perturbación se controló
y el valor de la consigna del estabilizador ingresa a la banda ± 2% durante 500ms, el
estabilizador se reconecta para amortiguar las oscilaciones de pequeña señal.
5.5 Desconexión de Generación en Charrúa
La fase 2 del estudio de PDCE determinó que para evitar el colapso por frecuencia del
Subsistema Sur, fundamentalmente en escenarios de altas transferencias, se requiere el corte de
generación en tiempos mínimos luego del despeje de la falla. Para ello, deben desconectarse
unidades individuales o bloques de generación que permitan el restablecimiento rápido de la
frecuencia, con un adecuado control de tensión/potencia reactiva. Las unidades preestablecidas
para el disparo aportan potencia a la barra de Charrúa 220kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
34/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6 CONTINGENCIA EXTREMA 1: Falla barra Ancoa K1
La contingencia en estudio se encuentra enmarcada en la NTSyCS, como un evento de falla
de Severidad 6. Ésta corresponde a un cortocircuito bifásico a tierra sin impedancia de falla en
una de las barras de 500kV de la subestación Ancoa, seguido de la desconexión en tiempo normal
de todo el equipamiento vinculado a la barra por acción de la protección primaria.
El impacto de fallas en una barra de Ancoa 500kV dependerá de los elementos que tenga
conectados. Particularmente la falla en la barra K1 deriva en la desvinculación de dos circuitos de
línea de 500kV, un circuito Charrúa – Ancoa y un circuito Ancoa – Alto Jahuel.
6.1 Eventos de simulación
La siguiente tabla describe la secuencia de eventos empleada para la simulación de la
contingencia bajo estudio.
Tiempo de
simulaciónEventos
0,00 seg . Inicio de la simulación
1,00 seg
. Cortocircuito bifásico franco a tierra en barra Ancoa 500KV K1
. Puenteo de los capacitores serie de las lineas Charrúa-Ancoa y
Ancoa-Alto Jahuel 500kV.
1,12 seg
. Apertura de los interruptores de los elementos conectados a la
barra en falla y acoplamiento de barras.
. Despeje del Cortocircuito.
. Apertura de los puentes de los capacitores serie.
30 seg . Fin de la simulación
Tabla 6.1 - Eventos de Simulación – Falla Barra Ancoa 500kV
Dado que el análisis a realizar corresponde a un estudio de estabilidad y no a un estudio de
coordinación de protecciones, el cortocircuito bifásico franco a tierra se simula como un
cortocircuito trifásico (balanceado) con una impedancia de falla equivalente a la consideración de
las secuencia negativa y homopolar (Zf = Z2 // Z0).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
35/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.2 Análisis conceptual del impacto
La contingencia bajo estudio contempla la ocurrencia de falla en una de las barras de 500kV
de la subestación Ancoa. Ante el mencionado evento se desvinculan los elementos conectados al
tramo en falla, junto con el acoplamiento de las dos barras de la subestación.
Los elementos desvinculados ante esta contingencia se detallan a continuación:
▪ un circuito de línea de 500kV Ancoa - Alto Jahuel
▪ un circuito de línea de 500kV Charrúa - Ancoa
Resulta indistinto considerar que el transformador está conectado a la barra K1, ya que se
han considerado fallas en las dos secciones de barras, y las líneas que permanecen conectadas en
los dos casos presentan la misma limitante: capacidad del CCSS.
Para los fines de este estudio, la configuración topológica considerada en 500kV de la S/E se
muestra a continuación:
ANCOA 500kV
a A. JAHUEL 500kV
ANCOA 220kV
Barra K1
Barra K2
ANCOA 500kV
a CHARRUA 500kV
Figura 6.1 - Disposición Barras Ancoa 500kV
La siguiente figura muestra esquemáticamente la condición post-contingencia del sistema,
ante la ocurrencia de falla en el tramo de barra K1 de la subestación Ancoa.
Obsérvese que fallas en la barra K1 provocan que el flujo de potencia proveniente desde el
sur de la S/E Charrúa y parte de la generación de las centrales Pehuenche y Loma Alta se
redistribuyan completamente hacia la S/E Alto Jahuel, por un único circuito de 500kV conformado
por dos tramos de línea.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
36/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
Falla Barra 1 Falla Barra 2
ANCOA 220kV
Figura 6.2 - Fallas Barras Ancoa 500kV
Tal como fue mostrado en el punto “Límites operativos”, la transferencia máxima lograda
por el sistema Ancoa-Alto Jahuel alcanza los 1630MW, lo que permite cumplir con el criterio de
operación de red N-1. Por lo tanto, al operar el sistema de 500kV en condiciones de red N-1
desde Charrúa hasta Alto Jahuel, la contingencia en estudio no debería provocar condiciones
desfavorables en el sistema.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
37/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.3 Análisis del impacto sobre escenarios base
Una falla en la barra K1 de la S/E Ancoa provocará la salida de servicio de dos circuitos de
línea de 500kV (un circuito Charrúa - Ancoa y otro Ancoa - Alto Jahuel) y la apertura del
acoplamiento de barras, dejando des-energizada la barra en falla. De esta forma, la barra K2
queda vinculada al sistema a través de los circuitos de 500kV que permanecen en servicio entre
Charrúa y Alto Jahuel, y el autotransformador Ancoa 500/220kV.
La principal problemática relacionada con esta contingencia radica en la posible sobrecarga
del tramo de linea Ancoa - Alto Jahuel que permanece en servicio, debido al aporte desde Charrúa
y las centrales Pehuenche y Loma Alta a través del autotransformador. Por ello, se procede a
simular la condición de mayor criticidad, que considera flujos límites por Charrúa - Ancoa, por los
sistemas de 220kV y 154kV, y despachos máximos en las centrales Pehuenche/Loma Alta y
Colbún/Machicurá.
La siguiente figura muestra la carga de la línea respecto a su capacidad permanente en
condiciones de 25ºC de temperatura ambiente.
Puede observarse una respuesta satisfactoria:
➢ El sistema logra un correcto amortiguamiento luego de ocurrida la contingencia.
➢ La carga del conductor permanece por debajo de su capacidad de régimen permanente.
➢ El capacitor serie de la línea permanece con valores levemente superiores a su capacidad
nominal de régimen permanente (<3%), por lo que se destaca:
◦ las leves sobrecargas registradas sobre el CCSS, respecto a su capacidad de régimen
permanente, se producen para la condición operativa más crítica.
◦ en caso que se presente un escenario más crítico, no contemplado en este estudio,
debe considerarse que la capacidad transitoria de este equipo permite soportar
sobrecargas de aprox. un 35%, por un tiempo de 30 minutos. Esto implica más de un
30% de margen de seguridad.
◦ 30 minutos se considera un tiempo suficiente para restablecer manualmente una
condición operativa acorde a la situación, reduciendo las transferencias SUR → NORTE.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
38/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
112,50
100,00
87,50
75,00
62,50
50,00
37,50
Ancoa - Polpaico 500 kV: Loading in %
Carga Linea = 100%Carga Linea = 100%
17.19 s 83.57 % 17.19 s 83.57 %
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
150,00
120,00
90,00
60,00
30,00
0,00
-30,00
CCSS M 2: Loading in %
Carga Capacitor = 100%Carga Capacitor = 100%
14.71 s103.08 % 14.71 s103.08 %
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Linea_500kV
Date: 3/21/2012
Annex: /31
DIg
SIL
EN
T
Figura 6.3 - Falla Barra K1 Ancoa
Se deduce entonces que fallas en barra K1 no requieren, al menos para las topologías base,
un esquema de control específico.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
39/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.4 Análisis del impacto sobre escenarios futuros
6.4.1 Julio 2013
El presente apartado detalla el análisis del impacto de la falla en la barra K1, sobre los
escenarios esperados para Julio de 2013.
Cambios topológicos de relevancia:
– incorporación del 3er circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV
– salida de servicio del cable Colbún - Ancoa 220kV
– incorporación del 3er transformador Charrúa 500/220kV
– incorporación del SVC PLUS en Diego de Almagro
La siguiente figura muestra esquemáticamente la condición post-contingencia ante la falla
mencionada.
Figura 6.4 - Falla Barra K1 Ancoa – Condición post-contingencia
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
40/168
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
L1L2L3
G
Itahue 154kV
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceAl producirse la apertura los circuitos de 500kV, el tramo más comprometido resulta el que
vincula a las SS/EE Ancoa y Alto Jahuel. La potencia pre-falla circulante por Charrúa-Ancoa
sumada a un porcentaje de la potencia generada por las centrales Pehuenche y Loma Alta
circularán por el único circuito disponible de 500kV entre Ancoa y Alto Jahuel. Por ello, la
criticidad del escenario dependerá de los niveles de transferencia pre-contingencia que se
registren en sentido norte sur.
En primera instancia se analiza si la contingencia bajo estudio provoca condiciones de
inestabilidad en el sistema. Para ello se simula la contingencia sobre el escenario de mayor
transferencia, detallado en el punto “Límites Operativos” para Julio de 2013.
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
20,016,012,08,004,000,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/10/2012
Annex: /7
DIg
SIL
EN
T
Figura 6.5 - Respuesta Sistémica – Falla Barra K1
La figura 6.5 muestra que la contingencia en el escenario de transferencia máxima en
sentido Sur → Norte, no produce inestabilidades en el sistema que requieran acciones de control.
Sobre la base de estos resultados, se analiza el estado de carga de la línea y su capacitor
serie luego de la contingencia. Resulta importante destacar que para evaluar la condición más
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
41/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicecrítica se vincula a la barra sana el conductor de menor capacidad (L1) de los tres que vinculan
ambas subestaciones.
El conductor de la línea que permanece vinculando a Ancoa y Alto Jahuel posee la siguiente
curva de capacidad en régimen estacionario.
0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 400
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Capacidad Termica - Régimen Permanente - Con SolCircuito de Línea Ancoa-Alto Jahuel
Ancoa-Alto Jahuel L1
Temperatura Ambiente [ºC]
Cor
rient
e [k
A}
Figura 6.6 - Característica Térmica de la Línea
Con condiciones ambientales de 25ºC y presencia de sol, los conductores del circuito toleran
una corriente de 1783A (1544MVA) en régimen permanente y 2180A (1890MVA) en régimen
transitorio de 15 min. A su vez, el capacitor serie de esta línea tolera una circulación de potencia
de 1422MVA en régimen permanente, admitiendo una sobrecarga de 30 minutos del orden del
35% (+500MVA).
Conocidos los valores limitantes, interesa para este análisis la capacidad transitoria de los
equipos, dado que un tiempo de 15 minutos se considera suficiente para que el operador del
sistema tome las acciones necesarias tendientes a reducir la transferencia por el circuito.
En la siguiente figura se muestran los valores de corriente y carga durante la evolución
transitoria, tanto por la línea como por el capacitor serie. Debe tenerse en cuenta que la
simulación se realiza sobre el escenario de mayor transferencia posible, por lo que cualquier otra
condición operativa del sistema impondrá condiciones más favorables.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
42/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Loading in %
Carga Linea = 100%
20,016,012,08,004,000,00 [s]
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Current, Magnitude/Terminal i in kA
Limite Régimen Transitorio = 1.783kA
Limite Régimen Transitorio = 2,18kALimite Régimen Transitorio = 2,18kA
20,016,012,08,004,000,00 [s]
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Loading in %
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/10/2012
Annex: /24
DIg
SIL
EN
T
Figura 6.7 - Niveles de carga – Circuito Ancoa-Alto Jahuel
La sobrecarga observada en el conductor de la línea para este caso extremo es menor al
10%, mientras que en el capacitor no excede el 15%. Considerando las capacidades transitorias
de estos equipos y los tiempos involucrados, se considera que el operador del sistema puede
corregir esta condición, reduciendo el flujo por la línea.
Se presenta a continuación la respuesta dinámica de la contingencia, aplicada sobre un
escenario con menor transferencia SUR → NORTE: 1180MW por Charrúa - Ancoa y 310MW de
generación en las centrales Pehuenche y Loma Alta.
Nótese que la contingencia no trae inconvenientes al sistema y tampoco genera
sobrecargas, permaneciendo todas las variables en rangos admisibles sin la toma de acciones.
Todas las transferencias permanecen por debajo de la capacidad permanente de los equipos
involucrados.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
43/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Loading in %
Carga Linea = 100%
20,016,012,08,004,000,00 [s]
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Current, Magnitude/Terminal i in kA
Limite Régimen Transitorio = 1.783kA
Limite Régimen Transitorio = 2,18kALimite Régimen Transitorio = 2,18kA
20,016,012,08,004,000,00 [s]
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Loading in %
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/10/2012
Annex: /24
DIg
SIL
EN
T
Al igual que para los escenarios base, se deduce que fallas en barra K1 no requieren, aún
con el triple circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV y sin el cable Ancoa – Colbún 220kV, un esquema
de control específico.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
44/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.4.2 Julio 2014
El presente apartado detalla el análisis del impacto de la falla en la barra K1, sobre los
escenarios esperados para Julio de 2014.
Cambios topológicos de relevancia:
– incorporación del CER Cardones
Las condiciones observadas ante esta contingencia en la fecha considerada resultan de la
misma naturaleza que las encontradas para el mes de Julio de 2013. En el período considerado no
se prevén obras en el sistema que permitan aumentan la transferencia en sentido sur → norte.
De esta forma se extraen las mismas conclusiones que las encontradas para el análisis
desarrollado en el punto 6.4.1 .
A modo de referencia se muestra en las siguientes figuras los resultados de la contingencia
para escenarios de máxima transferencia sur norte. →
Demanda Alta
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
20,016,012,08,004,000,00 [s]
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
20,016,012,08,004,000,00 [s]
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/23/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
45/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
20,016,012,08,004,000,00
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/23/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
Demanda Baja
20,016,012,08,004,000,00
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
20,016,012,08,004,000,00
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
20,016,012,08,004,000,00
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/23/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
46/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
20,016,012,08,004,000,00
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/23/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
47/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.4.3 Julio 2016
El presente apartado detalla el análisis del impacto de la falla en la barra K1, sobre los
escenarios esperados para Julio de 2016.
Cambios topológicos de relevancia:
– Incorporación segundo autotransformador Ancoa 500/220kV
La incorporación del segundo autotransformador en Ancoa no impacta en la falla bajo
análisis, ya que al presentarse un cortocircuito en la barra K1, sumado a la pérdida de dos
circuitos Ancoa - Alto Jahuel y un circuito Charrúa - Ancoa, se produce la salida de servicio de
uno de los autotransformadores resultando en una topología post-contingencia similar a la
encontrada en años anteriores.
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
L1L2L3
G
Itahue 154kV
Al igual que lo ocurrido para fechas anteriores, las condiciones de mayor criticidad
permanecen inalteradas por lo cual los resultados y conclusiones resultan iguales a los
encontrados para los años previos.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
48/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 6/28/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 6/28/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
49/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.5 Principales Resultados
6.5.1 Escenarios Base
Se resumen aquí los principales resultados del análisis de fallas en la sección K1 de la barra
Ancoa 500kV, con la topología esperada para febrero de 2013.
Contingencia Descripción Análisis Resultados
Falla Barra K1
Fallas en la barra Ancoa K1
provocan la salida de
servicio de todos los
circuitos de línea vinculados
a esta.
La principal problemática se registra en el
nivel de carga del circuito sano entre
Ancoa y Alto Jahuel. Por ello, se analizó
esta contingencia para el escenario de
mayor transferencia previa posible,
obteniendo resultados satisfactorios y
aceptables según los criterios normativos.
No se requieren
acciones adicionales
para la estabilización
del sistema.
Del análisis realizado sobre escenarios base pueden extraerse las siguientes conclusiones:
– Las condiciones más críticas para contingencias en barra Ancoa K1 se presentan con
despachos elevados de las centrales que inyectan en Ancoa y Colbún, y de las unidades
presentes en el sistema de 154kV.
Este despacho, sumado a la maximización de la transferencia por el sistema de 500kV,
representa el mayor flujo de potencia hacia la S/E Alto Jahuel a través de los sistemas
paralelos de 500kV, 220kV y 154kV.
– La operación en paralelo de los sistemas de 500kV, 220kV y 154kV, y la operación con
criterio de red N-1 hacen que fallas en barra Ancoa K1 no presenten problemáticas,
permitiendo exportar el excedente de potencia del sur del SIC hacia el centro de carga.
– La carga del circuito sano de 500kV permanece por debajo de su capacidad para régimen
permanente, determinada por la capacidad de su CCSS.
– El capacitor serie de la línea permanece en valores cercanos a su capacidad nominal, por lo
que se destaca:
– en el escenario estudiado, condición más crítica, no se han observado sobrecargas
respecto a las capacidades de régimen permanente.
– en caso que se presente un escenario más crítico, no contemplado en este estudio,
debe considerarse que la capacidad transitoria de este equipo permite soportar
sobrecargas de aprox. un 35%, por un tiempo de 30 minutos. Esto implica un 35% de
margen de seguridad.
– 30 minutos se considera un tiempo suficiente para restablecer manualmente una
condición operativa acorde a la situación, reduciendo las transferencias SUR → NORTE.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
50/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
6.5.2 Escenarios Futuros
Se resumen aquí los principales resultados del análisis de fallas en la sección K1 de la barra
Ancoa 500kV, con las topologías esperadas para escenarios futuros, posteriores a febrero de
2013.
• Con el tercer circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV en servicio, fallas en la barra Ancoa K1
provocarán la salida de servicio de un tramo de línea Charrúa - Ancoa 500kV, y dos tramos
de línea Ancoa - Alto Jahuel. La topología resultante entre Charrúa y Alto Jahuel será de
simple circuito.
Respecto al análisis anterior (escenarios base), se detecta que la incorporación del 3er
circuito de línea no modifica el impacto de la contingencia. El mayor impacto radica en la
salida de servicio del cable Colbún - Ancoa 220kV.
• En ninguno de los escenarios simulados se encuentran condiciones de inestabilidad que
requieran la acción de recursos estabilizantes.
• El tramo de linea de 500kV que permanece vinculando las SS/EE Charrúa y Ancoa no
presenta condiciones desfavorables, siempre y cuando se opere el sistema con criterio N-1.
• Se encuentra que el tramo de línea que permanece vinculando a las SS/EE Ancoa y Alto
Jahuel debe soportar la potencia proveniente desde Charrúa sumada a parte de la
generación de la centrales Pehuenche y Loma Alta que circula a través del
autotransformador. Para la evaluación, se generó un escenario de extrema criticidad que
considera máxima transferencia Sur → Norte. En este escenario, se registran sobrecargas
en los capacitores (<15%) y conductores de la línea sana (<10%) las cuales resultan
menores a sus límites transitorios de 30 y 15 minutos respectivamente. Estos tiempos se
consideran adecuados para que el despachador del sistema disminuya la transferencia
Sur → Norte sin que el sistema presente problemáticas
• Transferencia menores y de mayor probabilidad de ocurrencia, provocan la disminución de
la sobrecarga o incluso, la eliminación, dejando de ser necesario la toma de acciones sobre
el sistema.
• Finalmente, los estudios realizados permiten concluir que no se requieren acciones
estabilizantes sobre el sistema al ocurrir una falla en la barra K1 de la S/E Ancoa 500kV, la
que provoca la desvinculación de un circuito de línea entre Charrúa y Ancoa y dos circuitos
de línea entre Ancoa y Alto Jahuel.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
51/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
7 CONTINGENCIA EXTREMA 2: Falla barra Ancoa K2
La contingencia en estudio se encuentra enmarcada en la NTSyCS, como un evento de falla
de Severidad 6. Ésta corresponde a un cortocircuito bifásico a tierra sin impedancia de falla en
una de las barras de 500kV de la subestación Ancoa, seguido de la desconexión en tiempo normal
de todo el equipamiento vinculado a la barra por acción de la protección primaria.
El impacto de fallas en una barra de Ancoa 500kV dependerá de los elementos que tenga
conectados. Particularmente fallas en la barra K2 derivan en la desvinculación de dos circuitos de
línea de 500kV, un circuito Charrúa – Ancoa y un circuito Ancoa – Alto Jahuel, y el
autotransformador de la S/E Ancoa.
7.1 Eventos de simulación
La siguiente tabla describe la secuencia de eventos empleada para la simulación de la
contingencia bajo estudio.
Tiempo de
simulaciónEventos
0,00 seg . Inicio de la simulación
1,00 seg
. Cortocircuito bifásico franco a tierra en barra Ancoa 500KV K2
. Puenteo de los capacitores serie de las lineas Charrúa-Ancoa y
Ancoa-Alto Jahuel 500kV.
1,12 seg
. Apertura de los interruptores de los elementos conectados a la
barra en falla y acoplamiento de barras.
. Despeje del Cortocircuito.
. Apertura de los puentes de los capacitores serie.
30 seg . Fin de la simulación
Tabla 7.1 - Eventos de Simulación – Falla Barra Ancoa 500kV
Dado que el análisis a realizar corresponde a un estudio de estabilidad y no a un estudio de
coordinación de protecciones, el cortocircuito bifásico franco a tierra se simula como un
cortocircuito trifásico (balanceado) con una impedancia de falla equivalente a la consideración de
las secuencia negativa y homopolar (Zf = Z2 // Z0).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
52/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
7.2 Análisis conceptual del impacto
La contingencia bajo estudio contempla la ocurrencia de falla en una de las barras de 500kV
de la subestación Ancoa. Ante el mencionado evento se desvinculan los elementos conectados al
tramo en falla, junto con el acoplamiento de las dos barras de la subestación.
Los elementos desvinculados ante una falla en la barra K2 se detallan a continuación:
▪ un circuito de línea de 500kV Ancoa - Alto Jahuel
▪ un circuito de línea de 500kV Charrúa - Ancoa
▪ Autotransformador 500/220kV en S/E Ancoa
Esta contingencia resulta de mayor impacto que la falla en la sección de barra K1, debido a
que la desvinculación del autotransformador provoca una condición del sistema N-3 luego de
despejada la falla.
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
Falla Barra 1 Falla Barra 2
ANCOA 220kV
Figura 7.1 - Fallas Barras Ancoa 500kV
Según sea el despacho previo de las centrales vinculadas a la S/E Ancoa y la condición de
demanda, el flujo de potencia pre-falla por el autotransformador puede presentarse en sentido
500kV → 220kV ó 220kV → 500kV, por lo que su salida de servicio provocaría diferentes
consecuencias en cada uno de los casos.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
53/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEn caso que la transferencia se presente en sentido 220kV → 500kV, la pérdida del
autotransformador provoca que la potencia pre-falla circulante por el mismo se redistribuya hacia
Itahue y hacia Colbún, con mayor proporción sobre este último. Dado que tanto el sistema de
154kV desde Itahue hasta Alto Jahuel, como el sistema de 220kV desde Ancoa hasta Alto Jahuel
operan para tolerar condiciones de red N-1, el incremento de potencia no produce sobrecargas en
ninguno de estos circuitos.
7.3 Análisis del impacto sobre escenarios base
La tabla siguiente muestra la redistribución de flujos consecuencia de una falla sobre la
barra K2, para un escenario de demanda alta:
Demanda Alta → Transferencias Máximas
Escenario Pre-Falla Escenario Post-Falla
Condición de Red: N Condición de Red: N-3
ElementoTransferencia
[MW]
Carga
[%]
Transferencia
[MW]
Carga
[%]
Itahue - Teno 154kV C1 96,6 44,3 121,7 57,6
Itahue - Teno 154kV C2 122,5 56,1 147,6 69,9
Tinguiririca – Malloa 154kV C1 114,3 53,6 137,8 67,0
Tinguiririca – Malloa 154kV C2 111,3 52,3 134,8 65,8
Ancoa – Itahue 220kV C1 68,4 14,8 94,2 20,6
Ancoa – Itahue 220kV C2 68,4 14,8 94,2 20,6
Ancoa – Colbún 220kV 155,0 22,9 418,8 63,7
Colbún – Candelaria 220kV C1 316,5 45,2 448,3 66,2
Colbún – Candelaria 220kV C2 316,5 45,2 448,3 66,2
Candelaria - Maipo 220kV C1 308,1 45,4 422,2 65,2
Candelaria - Maipo 220kV C2 308,1 45,4 422,2 65,2
Maipo – Alto Jahuel 220kV C1 281,6 42,2 392,1 59,6
Maipo – Alto Jahuel 220kV C2 281,6 42,2 392,1 59,6
Autotransformador 500/220kV -315,8 46,3 0,0 0,0
Tabla 7.2 - Comparación de Transferencias – Demanda Alta
Se observa allí la importancia de la vinculación Ancoa - Colbún ante la ocurrencia de la
contingencia bajo estudio. Esta interconexión permite evacuar la potencia generada por las
centrales Pehuenche y Loma Alta por un sistema de menor impedancia que el sistema de 154kV,
lo que favorece a la estabilidad y elimina cualquier tipo de sobrecargas en la zona.
En el escenario de demanda baja la transferencia previa por el transformador, a diferencia
del escenario de demanda alta, resulta en sentido 500kV → 220kV. Tal como puede observarse,
las condiciones resultan favorables dado que las transferencias disminuyen por los sistemas de
154kV y 220kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
54/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLa tabla siguiente muestra la redistribución de flujos consecuencia de una falla sobre la
barra K2, para un escenario de demanda baja.
Demanda Baja → Transferencias Máximas
Escenario Pre-Falla Escenario Post-Falla
Condición de Red: N Condición de Red: N-3
ElementoTransferencia
[MW]
Carga
[%]
Transferencia
[MW]
Carga
[%]
Itahue - Teno 154kV C1 61,4 27,9 58,5 26,7
Itahue - Teno 154kV C2 77,1 35,1 74,3 33,9
Tinguiririca – Malloa 154kV C1 27,1 12,4 24,3 11,3
Tinguiririca – Malloa 154kV C2 29,1 13,3 26,2 12,4
Ancoa – Itahue 220kV C1 99,1 21,1 96,3 20,7
Ancoa – Itahue 220kV C2 99,1 21,1 96,3 20,7
Ancoa – Colbún 220kV 351,1 54,2 317,6 48,7
Colbún – Candelaria 220kV C1 197,2 29,4 180,5 26,8
Colbún – Candelaria 220kV C2 197,2 29,4 180,5 26,8
Candelaria - Maipo 220kV C1 108,4 17,3 92,7 14,4
Candelaria - Maipo 220kV C2 108,4 17,3 92,7 14,4
Maipo – Alto Jahuel 220kV C1 89,4 13,1 73,7 10,8
Maipo – Alto Jahuel 220kV C2 89,4 13,1 73,7 10,8
Autotransformador 500/220kV 39,2 5,6 0 0
Tabla 7.3 - Comparación de Transferencias – Demanda Baja
La siguiente figura muestra el impacto de fallas en barra Ancoa K2 sobre un escenario
donde se maximizan los flujos por el doble circuito Charrúa - Ancoa y el despacho de las centrales
Pehuenche y Loma Alta.
Se observa que aún en un escenario de extrema criticidad, la contingencia no provoca
inestabilidad y no se requieren esquemas de control específicos. A su vez, el sistema de 500kV no
presenta sobrecargas inadmisibles debido a que operaba en condiciones N-1, transfiriendo la
totalidad de la carga al circuito restante.
Analizando la potencia que se transmite por el cable Ancoa – Colbún 220kV (figura 7.2,
gráfica inferior derecha), puede deducirse la importancia de este vínculo en el control de la
contingencia. Como se analizará en el apartado posterior, sin el cable mencionado la contingencia
desemboca en inestabilidad del tipo angular.
Se deduce entonces que fallas en barra K2 con el cable Ancoa – Colbún operativo, no
requieren un esquema de control específico.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
55/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20.016.012.08.004.00-0.00 [s]
503.5
403.5
303.6
203.6
103.6
3.659
Itahue 400 MVA 220/154/66 kV: P[MW]
20.016.012.08.004.00-0.00 [s]
1.300
1.140
0.980
0.820
0.660
0.500
AJah\A: Tensión en puIta\A1: Tensión en puS/E Tingiririca\A1: Tensión en puFdo\A1: Tensión en pu
20.016.012.08.004.00-0.00 [s]
150.0
90.00
30.00
-30.00
-90.00
-150.0
Generador Nehuenco II TG: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro TG: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador Taltal 1: Rotor Angle
Y = 120.00 deg
Y =-120.00 deg
20.016.012.08.004.00-0.00 [s]
503.5
403.5
303.6
203.6
103.6
3.659
Colbun - Ancoa 220kV: P [MW]
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Sistema
Date: 3/5/2012
Annex: /3
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.2 - Falla Barra K2 Ancoa considerando la interconexión Colbún - Ancoa 220kV
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
56/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
7.4 Análisis del impacto sobre escenarios futuros
7.4.1 Julio 2013
El presente apartado detalla el análisis del impacto de la falla en la barra K2, sobre los
escenarios esperados para Julio de 2013.
Cambios topológicos de relevancia:
– incorporación del 3er circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV
– salida de servicio del cable Colbún-Ancoa 220kV
– incorporación del 3er transformador Charrúa 500/220kV
– incorporación del SVC PLUS en Diego de Almagro
En un primer análisis puede inferirse que el sistema de 500kV no presentará inconveniente
en su operación post-contingencia, dado que permanecen dos circuitos vinculados entre las SS/EE
Ancoa y Alto Jahuel y un circuito entre las SS/EE Charrúa y Ancoa el cual operaba en condiciones
N-1 previo a la falla.
Asimismo, debido a la capacidad de autotransformador de Itahue y el cambio de impedancia
vista por las centrales Pehuenche y Loma Alta luego de ocurrida la contingencia, se estima que
deben tomarse acciones de control destinadas a evitar situaciones de colapso en el sistema por el
aporte de potencia de estas centrales.
La siguiente figura muestra la disposición topológica post-contingencia, donde se observa lo
indicado en los párrafos precedentes.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
57/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
L1L2L3
Central PehuencheCentral Loma Alta
G
Itahue 154kV
Figura 7.3 - Condición topológica post-contingencia
En la siguiente figura se muestra la respuesta libre del sistema ante el escenario de mayor
criticidad (máxima transferencia por Charrúa-Ancoa, y máximo despacho de las centrales
Pehuenche y Loma Alta).
Se puede observar que la contingencia provoca colapso en el sistema, debido a la
imposibilidad de exportar la potencia generada por las centrales Pehuenche y Loma Alta a través
del sistema de 154kV.
Los generadores de estas centrales pierden rápidamente el paso (300mseg luego del
despeje de la falla), por lo que deben tomarse acciones instantáneas para evitar esta condición
post-contingencia.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
58/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
3,002,401,801,200,600,00 [s]
1,122
0,988
0,855
0,721
0,587
0,453
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
3,002,401,801,200,600,00 [s]
196,9
118,8
40,65
-37,47
-115,6
-193,7
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA(1)
Date: 5/3/2012
Annex: /5
DIg
SIL
EN
T
Pehuenche
Figura 7.4 - Respuesta Libre – Condición más crítica
Con el fin de evaluar una condición de menor criticidad se procede a reducir la generación
de la central Pehuenche de 540MW a 270MW, y a re-simular la contingencia (ver figura 7.5). Esta
potencia sumada al despacho de la central Loma Alta representan aproximadamente la capacidad
del autotransformador de Itahue.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
59/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
5,004,003,002,001,000,00 [s]
1,211
1,054
0,896
0,738
0,580
0,422
Generador Cipreses 1: Terminal Voltage in p.u.Generador Curillinque: Terminal Voltage in p.u.Generador Isla 1: Terminal Voltage in p.u.Generador La Higuera 1: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
5,004,003,002,001,000,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA(2)
Date: 5/3/2012
Annex: /6
DIg
SIL
EN
T
Tensiones Sistema 154kV
Tensiones Sistema 154kV
EvoluciónAngular
Pehuenche
Figura 7.5 - Respuesta Libre – Condición de menor criticidad
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
60/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLa reducción del despacho de Pehuenche provoca una condición post-contingencia menos
crítica para el sistema.
Estáticamente se obtiene que no habría actuación de protecciones:
– el autotransformador Itahue quedaría con una potencia igual a la suma de los despachos
de Pehuenche y Loma Alta, es decir, 308MVA.
– Como esta potencia representa un valor de corriente cercano al nominal, su sistema de
protecciones de sobrecorriente no presentaría condiciones de actuación.
– Como la capacidad de los dobles circuitos de línea del sistema de 154kV es mayor a la
capacidad del transformador, se espera que no haya actuación de ninguna protección de
sobrecorriente.
Dinámicamente se observa inestabilidad:
– la tensión en barras del sistema de 154kV desciende el umbral de 0,7pu, mostrando un
comportamiento inestable en tensión.
La acción de control estará entonces asociada a las centrales Pehuenche y Loma Alta, dado
que la problemática se encuentra directamente relacionada con la potencia inyectada por éstas.
Por los reducidos tiempos de actuación requeridos para las condiciones más críticas y
considerando que la problemática se encuentra relacionada con problemas de inestabilidad y no
con sobrecargas, el recurso estabilizante deberá reducir en forma inmediata el aporte de las
centrales Pehuenche y Loma Alta, luego de ocurrida la apertura del autotransformador Ancoa y
los circuitos de 500kV.
Con el fin de determinar los tiempos críticos para la actuación del recurso, se realizan
simulaciones dinámicas para la condición más crítica y se evalúa el comportamiento de variables
de interés para determinar respuestas indeseadas. En la siguiente figura se muestra la evolución
dinámica de la tensión en barra Ancoa 220kV, para tres tiempos de actuación del recurso: 80ms,
180ms y 300ms. Estos tiempos son relativos al tiempo de despeje de la falla.
Sobre la base de los resultados de las simulaciones, puede determinarse que un retardo de
300mseg para la actuación del recurso (desvinculación de la generación del Pehuenche y Loma
Alta) no resulta satisfactorio, dado que las tensiones de la zona afectada alcanzan valores
inferiores a 0,7pu luego de despejada la contingencia. A su vez, el impacto post-contingencia
disminuye a medida que las acciones son tomadas en tiempos menores obteniéndose respuestas
satisfactorias con retardos del orden de los 180mseg luego de despejada la falla.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
61/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
2,502,001,501,000,500,00 [s]
1,250
1,080
0,910
0,740
0,570
0,400
Anc\J1: Tensión [pu] - Tiempo de Despeje 80msegAnc\J1: Tensión [pu] - Tiempo de Despeje 180msegAnc\J1: Tensión [pu] - Tiempo de Despeje 300mseg
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
Estudio PDCE Fase 4 Tiem pos de Despe je
Date: 5/7/2012
Annex: /29
DIg
SIL
EN
T
Retardoactuación 300mseg
Retardoactuación 180mseg
Retardoactuación 80mseg
Figura 7.6 - Comparación de tiempos de actuación del Recurso
Entonces, la condición evaluada requiere la toma de acciones en tiempos prácticamente
instantáneos para evitar colapsos angulares y en tensión en la red de 154kV del sistema. El
brusco cambio de impedancia originado por la apertura del vínculo de las mencionadas centrales
con el sistema de 500kV, provoca condiciones dinámicas insatisfactorias, las que dependen no
sólo de la generación inyectada sino también del nivel de transporte del sistema de 154kV al
momento de ocurrir la contingencia.
Se simula posteriormente la contingencia extrema sobre un escenario donde el despacho de
las centrales Pehuenche y Loma Alta alcanza 270MW, con una condición de baja generación en el
sistema de 154kV.
En primera instancia, las condiciones del mencionado escenario representarían una situación
favorable para el sistema, dado que a diferencia de lo ocurrido con máxima generación en
Pehuenche, la capacidad del autotransformador es suficiente para transportar la potencia
generada y el sistema de 154kV se encuentra en una situación de baja cargabilidad.
Se muestra a continuación la evolución de las principales variables de la unidad generadora
Pehuenche 1.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
62/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10,08,006,004,002,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Generador Pehuenche 2: Terminal Voltage in p.u.
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
10,08,006,004,002,000,00 [s]
500,0
410,0
320,0
230,0
140,0
50,00
Generador Pehuenche 2: Potencia [MW]
10,08,006,004,002,000,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Pehuenche 2: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
Estudio PDCE Fase 4 Pehuenche
Date: 5/14/2012
Annex: /6
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.7 - Repuesta del Generador Pehuenche
Los resultados de la simulación muestran que aún con las centrales Pehuenche y Loma Alta
al 45% de su potencia nominal, la respuesta resulta insatisfactoria, indicando que deben ser
desvinculadas de la red.
Se considera que la inestabilidad está asociada a la pérdida del autotransformador Ancoa,
sin que tenga efecto la pérdida de los dos circuitos de línea de 500kV entre las subestaciones
Charrúa y Alto Jahuel.
Análisis de falla simple
Para ejemplificar lo mencionado, se simula una contingencia simple sobre el
autotransformador de Ancoa (falla y apertura instantánea por actuación de la protección
diferencial), considerando un despacho de 270MW entre las centrales Pehuenche y Loma Alta, con
una condición de baja generación en el sistema de 154kV (mismo escenario que la simulación
anterior).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
63/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10,08,006,004,002,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Generador Pehuenche 2: Terminal Voltage in p.u.
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
10,08,006,004,002,000,00 [s]
500,0
410,0
320,0
230,0
140,0
50,00
Generador Pehuenche 2: Potencia [MW]
10,08,006,004,002,000,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Pehuenche 2: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
Estudio PDCE Fase 4 Pehuenche
Date: 5/14/2012
Annex: /6
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.8 - Repuesta del Generador Pehuenche - Apertura Autotransformador
Obsérvese que una falla simple sobre el ATR Ancoa provoca condiciones similares a las de la
contingencia extrema, aún en escenarios poco exigentes. Ambas fallas requieren esquemas
automáticos de control.
Sobre la base de los resultados obtenidos, en cuanto al impacto de la contingencia extrema
sobre el sistema de 154kV, se definen dos situaciones:
• IMPACTO ALTO: Inestabilidad angular no oscilatoria
Se requieren reducidos tiempos de actuación. Se contemplan los casos en los cuales la
transferencia Pehuenche - Ancoa es superior a la capacidad del ATR Itahue (300MVA).
• IMPACTO MEDIO : inestabilidad angular oscilatoria
Casos en los cuales la potencia generada es menor a la capacidad del ATR Itahue.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
64/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl elevado impacto que presenta la falla bajo estudio, sumado a su baja probabilidad de
ocurrencia, imponen la necesidad de desarrollar un recurso simple que permita afrontar la
contingencia sobre todos los escenarios de operación factibles.
➔ Para los casos de alta generación en la central Pehuenche, y debido a los mínimos tiempos
requeridos, se propone como recurso la desvinculación instantánea del doble circuito
Ancoa - Pehuenche 220kV, por medio de apertura local.
La señal de activación será la condición de falla en barra Ancoa K2, y la apertura del ATR
Ancoa.
➔ Para los casos de generación reducida en Pehuenche, en los cuales se presentan
oscilaciones de potencia poco amortiguadas, se propone como análisis la activación y
re-parametrización de los estabilizadores de potencia (PSS) de las unidades Pehuenche,
conforme al Estudio de Estabilizadores “EE-ES-2011-435”.
En la siguiente figura se muestra el efecto de la incorporación de los estabilizadores de
potencia en los generadores de la central Pehuenche (respuesta en color verde), para un
escenario con 270MW en dicha central y baja cargabilidad en el sistema de 154kV.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Generador Pehuenche 2: Tension [pu] - Sin PSSGenerador Pehuenche 2: Tension [pu] - Con PSS
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
500,0
410,0
320,0
230,0
140,0
50,00
Generador Pehuenche 2: Potencia [MW] - Sin PSSGenerador Pehuenche 2: Potencia [MW] - Con PSS
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Pehuenche 2: ang[º] - Sin PSSGenerador Pehuenche 2: ang[º] - Con PSS
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
Estudio PDCE Fase 4 Pehuenche
Date: 5/16/2012
Annex: /8
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.9 - Incorporación de PSSs en central Pehuenche
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
65/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceCon la puesta en servicio de los estabilizadores en Pehuenche, ajustados según el informe
EE-ES-2011-435, la respuesta mejora notoriamente. Sin embargo, se observa que las oscilaciones
de potencia no sólo son fuertemente dependientes del nivel de generación en las centrales
Pehuenche y Loma Alta, sino también del subsistema de 154kV. Entonces, se deduce que podrían
presentarse situaciones indeseadas no contempladas con el sólo conocimiento de la generación en
las mencionadas centrales.
Para ejemplificar lo expresado, se desarrolla un escenario con alta generación en el sistema
de 154kV y se mantiene el despacho de la central Pehuenche en 270MW con sus PSS activos y
ajustados según el punto anterior.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Generador Pehuenche 2: Tension [pu]
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
330,0
285,2
240,4
195,6
150,8
106,0
Generador Pehuenche 2: Potencia [MW]
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Pehuenche 2: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
Estudio PDCE Fase 4 Pehuenche_1
Date: 5/16/2012
Annex: /9
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.10 - Oscilaciones debido al despacho del sistema de 154kV
El amortiguamiento registrado en esta simulación resulta del 2%, presentando una
condición poco favorable para el sistema.
Luego, sobre la base de diferentes simulaciones con distintos despachos de Pehuenche, se
determina que para alcanzar valores de amortiguamiento del orden del 5%, la potencia generada
por Pehuenche debe ser aproximadamente 200MW.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
66/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceTeniendo en cuenta:
– la dependencia que tiene el amortiguamiento de las oscilaciones de potencia con el nivel
de carga en la red de 154kV
– la incertidumbre en los despachos de esta red
– los nuevos proyectos de generación previstos en la zona (San Andrés, El Paso, etc.)
se propone la apertura de los dos circuitos de línea Ancoa - Pehuenche, aún con reducida
generación en las centrales Pehuenche y Loma Alta:
➢ Si la generación en Pehuenche y Loma Alta es elevada (>300MW), el requerimiento de
desconexión de las centrales se considera inevitable → inestabilidad angular no oscilatoria.
➢ Si la generación en Pehuenche y Loma Alta es reducida (<300MW), la desconexión se
considera una acción segura, que garantiza el correcto desempeño del sistema. La
contingencia extrema es convertida entonces en una contingencia simple, con un déficit
mínimo de generación.
Ante esta condición, la NO desconexión de las centrales podría derivar en oscilaciones de
potencia divergentes, y la posterior desvinculación de una porción del SIC.
A continuación se muestra la respuesta sistémica con 180 mseg de tiempo de actuación
del recurso, para un escenario de demanda alta con máxima transferencia sur → norte.
La respuesta resulta en una evolución satisfactoria luego de la desvinculación de las
centrales Pehuenche y Loma Alta, las cuales se encontraban despachadas a plena carga. Para los
niveles de demanda considerados (demanda alta) no se registran cortes de carga al producirse el
disparo de la generación.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
67/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
Anc\K1: Frecuencia [Hz]AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/7/2012
Annex: /8
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.11 - Respuesta sistémica ante la actuación del recurso
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
68/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceSe muestra a continuación la respuesta sobre el escenario de menor criticidad simulado en
la Figura 7.7, pero en este caso con la aplicación del recurso.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Cha\K1: Tensión en pu (Base 510 kV)
Y = 1,030 p.u.
Y = 0,970 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 0,950 p.u.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Canu\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)PMont\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)Val\J2: Tensión en pu (Base 226 kV)Central Ralco\J1: Tensión en pu (Base 230 kV)Ant\J2: Tensión en pu (Base 228 kV)Cha\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)ETor\J1: T ensión en pu (Base 230 kV)
Y = 0,950 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 0,700 p.u.
Y = 1,100 p.u.
Y = 0,900 p.u.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
200,00
100,00
0,00
-100,00
-200,00
Generador Bocamina: Rotor AngleGenerador Antuco 1: Rotor AngleGenerador Antuco 2: Rotor AngleGenerador El Toro 1: Rotor AngleGenerador El Toro 2: Rotor AngleGenerador El Toro 3: Rotor AngleGenerador El Toro 4: c:dfrotGenerador Palmucho: Rotor AngleGenerador Pangue 1: Rotor AngleGenerador Pangue 2: Rotor AngleGenerador Ralco 1: Rotor AngleGenerador Ralco 2: Rotor AngleGenerador Canuti l lar 1: Rotor Angle
Y =120,000 deg
Y =-120,000 deg
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
PMont\J1: Electrical FrequencyCha\J1: Electri cal Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
Estudio PDCE Fase 4 01-SIST EMA SUR
Date: 5/14/2012
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
Figura 7.12 - Respuesta sistémica ante la actuación del recurso
La evolución de las variables del sistema resulta satisfactoria reflejando un impacto
sumamente leve sobre el sistema, y evitando oscilaciones de potencia indeseadas y poco
amortiguadas en el sistema de 154kV.
La siguiente figura muestra la tensión de un punto del sistema de 154kV con y sin la
aplicación del recurso estabilizante propuesto.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
69/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,10
1,00
0,90
0,80
Generador Curillinque: Terminal Voltage in p.u.Generador Curillinque: Terminal Voltage in p.u.
Estudio PDCE Fase 4 Virtua l Instrument Pane l
Date: 5/14/2012
Annex: /31
DIg
SIL
EN
T
Con Recurso
Sin Recurso
Figura 7.13 - Resultados del recurso estabilizante
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
70/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Recurso Propuesto
Del análisis realizado se deduce que fallas en barra Ancoa K2 que involucren la
desvinculación del ATR Ancoa, con el cable Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio, deberán
automáticamente derivar en la apertura instantánea del doble circuito Ancoa – Pehuenche 220kV,
mediante aperturas locales.
El esquema de control simplificado se muestra en la siguiente figura.
Trip doble circuitoAncoa – Pehuenche 220kV
Cable Colbún - Ancoa 220kVfuera de Servicio
AND
Detección de falla enbarra Ancoa K2
Figura 7.14 - Lógica simplificada del recurso propuesto
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
71/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
7.4.2 Julio 2014
El presente apartado detalla el análisis del impacto de la falla en la barra K2, sobre los
escenarios esperados para Julio de 2014.
Cambios topológicos de relevancia:
– incorporación del CER Cardones
Las condiciones observadas ante esta contingencia en la fecha considerada resultan de la
misma naturaleza que las encontradas para el mes de Julio de 2013. En el período considerado no
se prevén obras en el sistema que permitan aumentan la transferencia en sentido sur→ norte.
De esta forma se extraen las mismas conclusiones que las encontradas para el análisis
desarrollado en el punto 8.4.1 .
A modo de referencia se muestra en las siguientes figuras los resultados de la contingencia
para un escenario de máxima transferencia sur→norte.
Demanda Alta
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/23/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
72/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceDemanda Baja
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
20,016,012,08,004,000,00
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/23/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
7.4.3 Julio 2016
El presente apartado detalla el análisis del impacto de la falla en la barra K2, sobre los
escenarios esperados para Julio de 2016.
Cambios topológicos de relevancia:
– Incorporación segundo autotransformador Ancoa 500/220kV
La incorporación del segundo autotransformador impacta directa y positivamente sobre esta
contingencia. Con la nueva topología, una falla en la barra K2 provoca condiciones
post-contingencia similares a la de la falla en la barra K1. Más aún, la permanencia ahora de dos
circuitos entre Ancoa y Alto Jahuel reduce considerablemente el impacto luego de la falla.
La topología post-contingencia resulta como muestra la siguiente figura.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
73/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
L1L2L3
G
Itahue 154kV
Las siguientes figuras muestran la respuesta de las principales variables del sistema frente a
una falla en la barra K2.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
74/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,00
120,00
90,00
60,00
30,00
0,00
Ancoa 2 525/220kV_750MVAx4: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
20,016,012,08,004,000,00 [s]
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L3: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
20,016,012,08,004,000,00 [s]
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L2: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 6/29/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
20,016,012,08,004,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
20,016,012,08,004,000,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 6/29/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
75/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceClaramente, luego de la incorporación del nuevo autotransformador no se hace necesario la
actuación del recurso estabilizante relacionado con la desvinculación de la generación de la
central Pehuenche.
Por ello, se concluye que una luego de la puesta en servicio del segundo
autotransformador en la S/E Ancoa, no se requiere la actuación de Recursos
Estabilizantes.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
76/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
7.5 Principales Resultados
7.5.1 Escenarios Base
Se resumen aquí los principales resultados del análisis de fallas en la sección K2 de la barra
Ancoa 500kV, con la topología esperada para febrero de 2013.
Contingencia Descripción Análisis Resultados
Falla Barra K2
Fallas en la barra Ancoa K2
provocan la salida de
servicio de todos los
circuitos de línea
vinculados a esta, y el
autotransformador
500/220kV.
Las nuevas obras en el sistema de
transmisión (cable Colbún-Ancoa) sumado al
criterio de operación N-1 en los circuitos de
500kV hacen que la contingencia no tenga
un impacto significativo para el sistema, aún
ante las condiciones operativas más críticas
(máximas transferencias sur → norte).
No se requieren
acciones adicionales
para la estabilización
del sistema.
Del análisis realizado sobre los mencionados escenarios pueden extraerse las siguientes
conclusiones:
– Las condiciones más críticas para las contingencias sobre las barras de 500kV de la S/E
Ancoa se presentan ante despachos elevados de las centrales que inyectan en las barras
de Ancoa y Colbún, y de las unidades presentes en el sistema de 154kV.
Este despacho sumado a la maximización de la transferencia por el sistema de 500kV,
representa el mayor flujo de potencia hacia la S/E Alto Jahuel a través de los sistemas
paralelos de 500kV, 220kV y 154kV.
– Al ocurrir la contingencia sobre la Barra K2, ocasionando la pérdida del ATR 500/220kV, el
flujo de potencia pre-falla circulante por éste se redistribuye hacia la S/E Alto Jahuel por
los sistemas de 154kV y 220kV.
– El excedente de potencia, dominado por el despacho de la central Pehuenche, se
re-direcciona por los sistemas de 220kV y 154kV sin causar inestabilidad o sobrecargas,
dado que estos sistemas operan para soportar condiciones de red N-1.
– Se destaca la importancia de la nueva interconexión Colbún - Ancoa 220kV dado que
permite lograr comportamientos satisfactorios del sistema incluso ante escenarios de alta
criticidad.
– Ante escenarios de demanda alta y máximas transferencias SUR → CENTRO, no se
registran problemas ante la pérdida del autotransformador de Ancoa, un circuito de 500kV
Ancoa - Alto Jahuel y un circuito de 500kV Charrúa - Ancoa.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
77/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEn escenarios de demanda baja con máxima transferencia por el vínculo Charrúa - Ancoa,
se observa un comportamiento similar al observado para demanda alta.
– Finalmente, los estudios realizados permiten concluir que no se requieren acciones
estabilizantes sobre el sistema al ocurrir una falla en la barra K2 de la S/E Ancoa 500kV, la
cual provoca la desvinculación de un circuito de línea entre Charrúa y Ancoa, un circuito de
línea entre Ancoa y Alto Jahuel, y el ATR Ancoa 500/220kV.
7.5.2 Escenarios Futuros
Para los escenarios futuros se distinguen dos condiciones relacionadas con la entrada en
servicio del segundo transformador de la S/E Ancoa.
Previo al 2º ATR Ancoa
La contingencia extrema provoca la salida de servicio de un tramo de línea entre Charrúa y
Ancoa, un tramo de línea entre Ancoa y Alto Jahuel y el autotransformador de la S/E Ancoa.
• El sistema de 500kV no presenta inconvenientes debido al criterio de operación N-1 para el
tramo Charrúa-Ancoa, y a la permanencia de dos circuitos de línea entre Ancoa y Alto
Jahuel.
• El mayor impacto de esta contingencia se encuentra dado por la apertura del
autotransformador de la S/E Ancoa: ante la salida de servicio del mencionado equipo, la
potencia generada por las centrales Pehuenche y Loma Alta sólo podrá evacuarse a través
del transformador de Itahue, encontrando las siguientes condiciones:
◦ IMPACTO ALTO: Inestabilidad angular no oscilatoria
Se requieren reducidos tiempos de actuación. Se contemplan los casos en los cuales la
transferencia Pehuenche - Ancoa es superior a la capacidad del ATR Itahue (300MVA).
◦ IMPACTO MEDIO : inestabilidad angular oscilatoria
Casos en los cuales la potencia generada es menor a la capacidad del ATR Itahue.
◦ IMPACTO BAJO : condición estable y acorde a criterios de desempeño de NTSyCS
Casos en los cuales la potencia generada por Pehuenche es reducida, al igual que el
nivel de carga del sistema de 154kV.
Se concluye entonces que fallas en barra Ancoa K2 que involucren la desvinculación del ATR
Ancoa, con el cable Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio, deberán automáticamente derivar en
la apertura instantánea del doble circuito Ancoa – Pehuenche 220kV, mediante acciones locales.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
78/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Posterior al 2º ATR Ancoa
Las condiciones posteriores a la incorporación del segundo autotransformador de Ancoa
resultan significativamente distintas a las encontradas previamente. El recurso estabilizante
previo a la puesta en servicio de este nuevo equipo consistía en la desvinculación de la
generación de la central Pehuenche luego de la producida la contingencia, con el fin de evitar
situaciones de colapso en el sistema de 154kV por la inyección de la potencia generada.
La inclusión del nuevo de un autotransformador en la S/E Ancoa, permite lograr condiciones
post-contingencia similares a la falla en la barra K1, ya que uno de los autotrasformadores
permanece vinculado y por lo tanto, la generación de la central Pehuenche puede distribuirse
tanto por el sistema de 500kV como por 154kV.
Se concluye que posterior a la puesta en servicio de segundo autotransformador en la S/E
Ancoa, no se requiere la actuación de recursos estabilizantes para afrontar una contingencia en al
barra K2.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
79/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
7.5.2.1 Resumen de Resultados
Resulta importante destacar que las mencionadas problemáticas se presentarían igualmente
ante la pérdida del ATR Ancoa, frente a contingencia simple.
Escenario → 01 02 03 04 05 06 07
ESC
ENA
RIO
Tranf. Charrúa-Ancoa+Pehuenche [MW] 1943 1496 1428 1496 1189 1458 1458
Tranf. Ancoa-Alto Jahuel [MW] 1162 890 851 854 673 867 808
Tranf. Charrúa-Ancoa [MW] 1368 1188 1208 1188 1189 1188 1188
Despacho Pehuenche+Loma Alta [MW] 576 307 219 307 0 269 269
REC
UR
SO
S
Apertura Líneas Pehuenche-Ancoa 2x220kV SI SI SI SI SI SI SI
EDACxBF [MW] 0 0 0 0 0 0 0
EDACxCEx [MW] 52 0 0 0 0 0 0
Total EDAC [MW] 52 0 0 0 0 0 0
RES
ULT
AD
OS
¿estable en frecuencia?
Frecuencia mínima [Hz] 49,15 49,67 49,8 49,7 50 49,7 49,7
¿estable en tensión?
Tensión mínima Ancoa 220kV [pu] 0,85 0,83 0,85 0,85 0,9 0,85 0,81
¿estable angularmente?
Escenario → 01 02
ESC
ENA
RIO
Tranf. Charrúa-Ancoa+Pehuenche [MW] 1788 1403
Tranf. Ancoa-Alto Jahuel [MW] 1027 793
Tranf. Charrúa-Ancoa [MW] 1275 1134
Despacho Pehuenche+Loma Alta [MW] 513 269
REC
UR
SO
S
Apertura Líneas Pehuenche-Ancoa 2x220kV SI SI
EDACxBF [MW] 165,42 0
EDACxCEx [MW] 26,26 0
Total EDAC [MW] 191,68 0
RES
ULT
AD
OS
¿estable en frecuencia?
Frecuencia mínima [Hz] 48,87 49,5
¿estable en tensión?
Tensión mínima Ancoa 220kV [pu] 0,92 0,94
¿estable angularmente?
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
80/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8 CONTINGENCIA EXTREMA 3: Falla Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV
La contingencia en estudio se encuentra enmarcada en la NTSyCS, como un evento de falla
de Severidad 6. Ésta corresponde a un cortocircuito bifásico a tierra sin impedancia de falla en
uno de los circuitos correspondientes al enlace Ancoa - Alto Jahuel 500kV, seguido de la
desconexión en tiempo normal del circuito fallado por acción de la protección primaria y salida del
circuito sano en paralelo por actuación errónea del sistema de protecciones (Ver artículo 1-7
punto 75 de la NTSyCS).
Producto de esta contingencia, el exceso de generación proveniente desde el sur del SIC a
través del doble circuito Charrúa - Ancoa 500kV, se redirigirá al sistema centro a través del
autotransformador de la S/E Ancoa. A su vez, esta potencia más el despacho de Pehuenche y
Loma Alta buscarán llegar al centro de carga (S/E Alto Jahuel) a través de los sistemas de 154kV
y 220kV, cuando el cable Ancoa – Colbún esté operativo.
Estas condiciones post-contingencia desencadenan casos de inestabilidad angular/tensión o
sobrecargas transitorias en equipos críticos, dependiendo los niveles de transferencia previos por
Charrúa - Ancoa 500kV y el despacho de centrales influyentes sobre la zona, en particular
Pehuenche y Loma Alta.
8.1 Eventos de simulación
La siguiente tabla describe la secuencia de eventos para la simulación de la doble
contingencia.
Tiempo de
simulaciónEventos
0,00 seg . Inicio de la simulación
1,00 seg. Cortocircuito bifásico franco a tierra en línea Ancoa-Alto Jahuel L1, extremo Ancoa.
. Puenteo de los capacitores serie de las lineas Charrúa-Ancoa y Ancoa – Alto Jahuel
1,12 seg
. Apertura de los interruptores de las líneas L1 y L2 Ancoa-Alto Jahuel 500kV.
. Despeje del Cortocircuito.
. Apertura puente capacitores serie Charrúa - Ancoa
Tabla 8.1 - Eventos de Simulación – Falla 2x500kA Ancoa-Alto Jahuel
Dado que el análisis a realizar corresponde a un estudio de estabilidad y no a un estudio de
coordinación de protecciones, el cortocircuito bifásico franco a tierra se simula como un
cortocircuito trifásico (balanceado) con una impedancia de falla equivalente a la consideración de
las secuencia negativa y homopolar (Zf = Z2 // Z0).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
81/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8.2 Análisis conceptual del impacto
El presente capítulo está destinado a determinar conceptualmente los recursos
estabilizantes necesarios para el control de la doble contingencia sobre Ancoa-Alto Jahuel 500kV.
Realizando un análisis preliminar de esta falla, se pueden mencionar lo siguientes
comentarios:
• Las condiciones normales de flujo de carga por Ancoa - Alto Jahuel tienen sentido
sur → norte, forzado por el excedente de potencia en el sur del SIC y el despacho de las
centrales Pehuenche y Loma Alta.
• Ante la pérdida del doble circuito, la totalidad de la potencia circulante por Charrúa-Ancoa
se redirigirá a través del autotrasformador Ancoa 500/220kV. Esta condición implica que
debido a la diferencia de capacidades entre los circuitos de línea y el autotrasformador,
ante determinadas condiciones este último se sobrecargue a valores inadmisibles y sea
necesario desvincularlo, o reducir rápidamente (antes que la actuación de protecciones) la
transferencia.
• En casos en los cuales la potencia circulante por Charrúa - Ancoa sea tolerable por el
autotransformador, los límites se encontrarán fijados por las capacidades de los sistemas
de 154 y 220kV, que operan en paralelo al doble circuito de 500kV en falla.
• Dado que estos sistemas operan en condiciones de red N-1 para sus líneas de doble
circuito, cada una de ellas se encontrará, en el peor de los casos, con una carga pre-falla
próxima al 50% de su potencia admisible. Por ello, luego de la apertura del doble circuito
Ancoa - Alto Jahuel, no se registrarán sobrecargas.
• Los elementos más críticos de estos sistemas corresponden a los elementos serie simples
que se encuentran en cada red. Así, el autotransformador de Itahue 220/154kV y el cable
Colbún - Ancoa 220kV representan los equipos limitantes al transporte de potencia hacia el
centro de carga del sistema.
• Estos elementos en condiciones post-contingencia deberán ser capaces de operar con la
suma de la transferencia Charrúa - Ancoa y el despacho de las centrales Pehuenche y
Loma Alta. La pérdida de cualquiera de estos dos elementos puede conducir al colapso del
sistema, por lo que debe realizarse un análisis detallado de la potencia que son capaces de
transportar (en régimen permanente y transitorio).
• Para los casos más críticos en los cuales los sistemas de 220kV y 154kV no sean capaces
de tolerar la potencia a transferir, debido a la sobrecarga de alguno de los elementos
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
82/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicemencionados, deberán tomarse acciones relativas a la disminución de la potencia. Para
estas condiciones se visualizan las siguientes alternativas:
▪ Disparo del autotransformador Ancoa 500/220kV
▪ Disparo de la generación de las centrales Pehuenche y Loma Alta
▪ Disparo de generación al sur de la S/E Charrúa
La primer opción tiene como principal ventaja la reducción de la potencia proveniente del
exceso de generación del sur. A pesar de ello, esta acción conllevaría a tomar acciones
relacionadas con el exceso de generación en el sub-sistema sur y con el exceso de
demanda en el subsistema norte.
La segunda opción, tiene como objetivo disminuir la potencia inyectada por las centrales
Pehuenche y Loma Alta y así la carga del transformador de Itahue y el cable
Colbún - Ancoa. Esto requiere supervisar la capacidad del autotransformador de Ancoa
para transportar la potencia pre-contingencia por Charrúa - Ancoa.
La tercera opción, disminuye la potencia inyectada desde el sur teniendo los mismos
efectos que el disparo de las centrales Pehuenche y Loma Alta.
Sin embargo, estas últimas dos acciones pueden verse afectadas por el efecto del control
de frecuencia, concentrado comúnmente en el sur del sistema. Luego del disparo de las
centrales Pehuenche y Loma Alta, o de centrales en el sub-sistema sur, el control de
frecuencia concentrado al sur de Charrúa hará que las unidades eleven su inyección de
potencia al sistema, pudiendo provocar nuevamente sobrecargas inadmisibles en el
autotransformador Ancoa 500/220kV, en el autotransformador de Itahue o en el cable
Colbún - Ancoa.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
83/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8.3 Análisis del impacto sobre escenarios base
8.3.1 Estudio estático
La contingencia contempla la falla y desvinculación del doble circuito de 500kV
Ancoa-Alto Jahuel.
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
Figura 8.1 - Protecciones Autotransformador Ancoa 500/220kV
Ante la ocurrencia de la mencionada falla y la pérdida del doble circuito, el centro de carga
del SIC permanece vinculado con el centro de generación presente en Charrúa a través del
autotransformador de la S/E Ancoa y los sistemas paralelos de 154kV y 220kV que vinculan la
SS/EE Ancoa con Alto Jahuel.
PRIMER LIMITANTE: AUTOTRANSFORMADOR ANCOA 500/220kV
Como puede apreciarse en la figura, la totalidad del flujo de potencia proveniente del doble
circuito Charrúa – Ancoa circulará por el autotrasformador Ancoa 500/220kV, siendo su capacidad
térmica la primer limitante encontrada.
Este límite está fijado por las protecciones del equipo, las que limitan el flujo de potencia a
valores inferiores a la curva de daño del autotrasformador (ver figura siguiente).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
84/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
100 1000 10000 100000[pri.A]1
10
100
1000
10000
[s]
500.00 kV 52KT1\171-7TG14 Transformer Damage Curve
Lim ite de Potencia = 970 MVA
100 1000 10000 100000[pri.A]1
10
100
1000
10000
[s]
220.00 kV 52JT1\172-7TG14 Transformer Damage Curve
Limi te de Potencia = 990 MVA
PROTECCION I> Lado AT
PROTECCION I> Lado BT
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Protecciones_ATrafo
Date: 3/5/2012
Annex: /17
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.2 - Protecciones Autotransformador Ancoa 500/220kV
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
85/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceComo muestra en la figura, el límite de potencia fijado por las protecciones del
autotransformador se encuentra en 970MVA, indicando que si la potencia pre-falla por
Charrúa - Ancoa es mayor a este valor, en condiciones post-falla el sistema de protecciones del
autotransformador abrirá sus interruptores y separará al SIC en dos subsistemas totalmente
independientes, de manera no controlada.
SEGUNDA LIMITANTE: AUTOTRANSFORMADOR ITAHUE 220/154kV
Por otro lado, y como fue mencionado anteriormente, la potencia excedente de la
generación al sur de Charrúa sumada al despacho de las centrales Pehuenche y Loma Alta una
vez producida la contingencia, debe circular por el autotransformador Itahue 220/154kV y el
cable Colbún - Ancoa 220kV. Se encuentra en estos elementos la segunda limitante.
Figura 8.3 - Distribución de flujos – Falla Ancoa-Alto Jahuel 2x500kV
En la siguiente figura se muestra las características de las protecciones de sobrecorriente de
fase de los lados de 220kV y 154kV del transformador de Itahue. Obsérvese que la potencia límite
de circulación de potencia se encuentra fijada por la protección de 154kV, ajustada en 320MVA.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
86/168
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
Central PehuencheCentral Loma Alta
G
Colbún 220kVItahue 154kV
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
100 1000 10000 100000[pri.A]0.1
1
10
100
[s]
220.00 kV Cub_6.0\189-7S63A
P max = 381MVAP max = 381MVA
100 1000 10000 100000[pri.A]0.1
1
10
100
[s]
154.00 kV Cub_1.3\191-7SJ63
P max = 320 MVA
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Proteccioes_Trafo_Itahue
Falla Barra Ancoa - Falla 2x500kV Ancoa-Alto Jahuel
Date: 2/28/2012
Annex: /16
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.4 - Protecciones de Sobrecorriente de Fase Autotransformador Itahue 500/220kV
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
87/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceTERCER LIMITANTE: CABLE ANCOA – COLBÚN 220kV
El último elemento serie limitante corresponde al cable Colbún - Ancoa 220kV. Dado que
este nuevo circuito se encuentra actualmente en construcción, no se cuenta con un estudio de
coordinación de protecciones disponible. Por ello, considerando una sobrecarga admisible de
régimen transitorio (15min) de un 10%, el cable tendría una potencia admisible de 660 MVA.
Esta condición implica que el monto de potencia posible a exportar por el sistema de 154kV
y 220kV podría ser de 980MVA (660MVA + 320MVA), siempre y cuando la distribución de
potencia fuese ideal. Sin embargo, dada la variabilidad de impedancias vistas en cada sistema,
resulta altamente probable que uno de los elementos se sobrecargue antes que el otro llegue a su
límite. Por esta razón, debe considerarse un margen de seguridad que evite que cualquiera de los
elementos permanezca con sobrecargas inadmisibles post-contingencia.
Se representa a continuación una tabla resumen, con resultados del flujo de potencia luego
de abrir el doble circuito Ancoa - Alto Jahuel. En los escenarios indicados con NC no se logra la
convergencia estática, y se indica la potencia que debería exportarse por los sistemas de 154kV y
220kV al ocurrir la contingencia. En el resto de los casos se indica el total de potencia a exportar
hacia el norte con el porcentaje de distribución entre el sistema de 154kV y 220kV.
Demanda Escenario CHA-ANC + PEH %Itahue %Colbún
Alta
01 NC (1913) - -
02 NC (1320) - -
03 NC (1130) - -
04 861 27% 73%
05 687 31% 69%
06 NC (804 CHA-ANC) - -
07 NC (944 CHA-ANC) - -
08 813 26% 74%
Baja
01 NC (1841) - -
02 1316 25% 75%
03 1191 26% 74%
04 775 30% 70%
Tabla 8.2 - Distribución de potencia por Itahue y Colbún
Se destaca que por la topología del resto del sistema de 154kV y 220kV (líneas de doble
circuito), no se presentan allí limitaciones adicionales, debido a que estas lineas se encuentran
operando con criterio N-1 y por lo tanto con baja carga inicial (próxima al 50% de su nominal).
Obsérvese que el sistema de 220kV transporta aproximadamente el 75% del excedente de
potencia por lo que, considerando a una potencia límite por el cable de 660 MVA, el límite para
estos corredores seria de 880MVA.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
88/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceDe esta forma los límites estáticos encontrados se resumen en la siguiente figura:
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 1
Barra 2
Central PehuencheCentral Loma Alta
G
Colbún 220kVItahue 154kV
Despacho Máximo588 MW
Transferencia Máxima970 MVA
Transferencia Máxima320 MVA
Transferencia Máxima660 MVA
Límites estáticos
Figura 8.5 - Limites de transferencia estáticos
Considerando los límites hasta aquí enunciados, se pueden establecer las siguientes
relaciones estáticas pre-contingencia que pueden evitar la separación del sistema:
• Potencia pre-contingencia por el vínculo Charrúa - Ancoa menor a 970MVA.
• Potencia generada por las centrales Pehuenche y Loma Alta sumada a la transferencia
Charrúa – Ancoa, menor a 980MVA (capacidad del autotrasformador de Itahue más
capacidad del cable Colbún-Ancoa).
Violaciones a estas condiciones provocarían la necesidad de acciones específicas de control,
como por ejemplo la apertura del autotrasformador Ancoa 500/220kV o la desconexión de
generación en Pehuenche o Loma Alta.
Cabe destacar que los límites enunciados corresponden a consideraciones estáticas,
debiendo realizarse un análisis dinámico que verifique o re-defina los límites encontrados
(capítulos posteriores).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
89/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8.3.2 Estudio dinámico
Como se mencionó en el punto anterior, el análisis dinámico debe estar destinado a definir
con mayor precisión los límites para los cuales resulta necesario tomar acciones de control,
necesarias para la estabilización del sistema. Se pretenden determinar los niveles de
transferencia para los cuales se requiere tomar acciones de control, con el fin de evitar
situaciones de colapso o violaciones a la NTyCS.
Para ello, se toman como condiciones iniciales los límites estáticos encontrados
previamente, y se verifica su comportamiento dinámico, destinado a detectar condiciones
inadmisibles de operación tales como evoluciones transitorias de la tensión por fuera de los
límites exigidos por la NTyCS, sobrecargas no admisibles, oscilaciones de potencia poco
amortiguadas, etc.
Para esto, se analiza la respuesta transitoria con distintas transferencias y distintos niveles
de demanda, alta y baja. Las principales variables pre-contingencia a considerar resultan los
flujos de potencia provenientes desde el sur de Charrúa y de las centrales Pehuenche y Loma
Alta. Según el análisis hasta aquí realizado, a partir del conocimiento de ellos deben tomarse las
acciones necesarias para el control del sistema, las que se están relacionadas con la disminución
de la transferencia sur → norte.
En primera instancia, se cuenta con dos alternativas tendientes a controlar la evolución del
sistema:
1. apertura del autotransformador Ancoa 500/220kV.
2. desconexión de las centrales Pehuenche y Loma Alta, por apertura del vinculo
Ancoa - Pehuenche 220kV.
En la siguiente tabla se resumen las respuestas obtenidas sobre los escenarios desarrollados
para demanda alta, sin tomar acciones específicas de control. Para cada uno de ellos se indican
las transferencias y detalles más relevantes relacionados con la contingencia, así como también
los resultados de las simulaciones transitorias.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
90/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Demanda Alta
EscCHA-ANC
[MW]ANC-AJAH
[MW]Peh
[MW]Total(*) Descripción Estabilidad ζ(**)
01 1357 1628 574 1931
• Máxima transferencia por Charrúa-Ancoa.• Despacho Máximo Centrales Pehuenche y Loma Alta.• Despacho Límite corredor 220kV Ancoa-Alto Jahuel (N-1)• Despacho Límite sistema 154kV (N-1)
Inestable-
02 772 1046 574 1346
• Reducción de la generación al Sur de Charrúa respecto a escenario 01. • Despacho Máximo Centrales Pehuenche y Loma Alta.• Despacho Límite corredor 220kV Ancoa-Alto Jahuel (N-1)• Despacho Límite sistema 154kV (N-1)
Inestable -
03 558 885 574 1132
• Reducción de la generación al Sur de Charrúa respecto a escenario 02.• Despacho Máximo Centrales Pehuenche y Loma Alta.• Despacho Máximo Centrales Colbún y Machicura• Sistema de 154kV con altas transferencias
Oscilatorio
Corriente Inadmisible por COL-ANC
-
04 560 727 306 866
• Reducción de la generación en la central Pehuenche a 1 unidad• Despacho Máximo Centrales Colbún y Machicura• Sistema de 154kV con transferencias medias
Oscilatorio
P20seg Cable 640 MVA
4,38
05 450 641 240 690 • Central Loma Alta F/S. 1 Unidad de Pehuenche E/S
Amortiguado
P20seg Cable
515 MVA
9,39
06 811 786 0 811 • Centrales Pehuenche y Loma Alta F/S
Amortiguado
P20 seg
Cable 640
Auto Trafo 820
9,95
07 955 867 0 955 • Transferencia límite post-contingencia por Autotransformador Ancoa 500/220
Oscilatorio
P20seg Cable 710
MVA
5,05
08 549 722 269 818 • 1 unidad de Pehuenche E/S. Loma Alta F/S
Amortiguado
P20 seg
Cable 640
6,88
(*) Potencia pre-contingencia Charrúa-Ancoa + Despacho Centrales Pehuenche y Loma Alta
(**) Amortiguamiento medido sobre la transferencia Ancoa-Colbún 220kV
Tabla 8.3 - Resultados simulaciones dinámicas – Demanda Alta
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
91/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl monto de potencia total que debe exportarse hacia el centro de carga del SIC estará
determinado por el flujo de potencia pre-contingencia Charrúa - Ancoa sumado al despacho de las
Centrales Pehuenche y Loma Alta. Por ello, estos flujos de potencia pueden resultar una variable a
medir para determinar las condiciones desde las cuales se requiere la toma de acciones de
control.
Del análisis dinámico de la contingencia extrema, reflejado en la Tabla 8.3, se determinan
los siguientes límites:
➔ Caso 1
Potencias mayores a 1200MW resultantes del flujo de potencia pre-contingencia por
Charrúa-Ancoa sumado al despacho de las centrales Pehuenche y Loma Alta, requieren la
toma de acciones estabilizantes dado que el sistema colapsa por inestabilidad angular, lo
que conlleva a una inestabilidad en tensión.
➔ Caso 2
Potencias menores a 1200MW y mayores 820MW provocan sobrecargas inadmisibles en los
equipos serie (autotransformador Ancoa 500/220kV, cable Colbún - Ancoa, transformador
Itahue 220/154kV) y, en algunos casos, oscilaciones poco amortiguadas en el sistema.
➔ Caso 3
Potencias menores a 820MW no producen sobrecargas inadmisibles, y el amortiguamiento
obtenido se considera aceptable para los escenarios modelados.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
92/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
2.502.001.501.000.500.00 [s]
1.50
1.30
1.10
0.90
0.70
0.50
Cha\K1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\K1: Voltage, Magnitude in p.u.AJah\J1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J2: Voltage, Magnitude in p.u.
u = 0.7 p.u.u = 0.7 p.u.
u = 0.9 p.u.u = 0.9 p.u.
u = 1.1 p.u.u = 1.1 p.u.
2.502.001.501.000.500.00 [s]
200.00
100.00
0.00
-100.00
-200.00
Generador Pehuenche 1: Rotor Angle (deg)Generador Ralco 1: Rotor Angle (deg)Generador San Isidro II TG: Rotor Angle (deg)Generador Guacolda 1: Rotor Angle (deg)
ang = 120ºang = 120º
Ang = -120ªAng = -120ª
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Caso 1
Date: 3/7/2012
Annex: /29
DIg
SIL
EN
T
Caso 1
Inestabilidad Angular
Inestabilidad enTensión
Figura 8.6 - Caso 1 – Potencia mayor a 1200MW
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
93/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10.08.006.004.002.000.00 [s]
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
Cha\K1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\K1: Voltage, Magnitude in p.u.AJah\J1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J2: Voltage, Magnitude in p.u.
u = 0.7 p.u.
u = 0.9 p.u.
u = 1.1 p.u.
10.08.006.004.002.000.00 [s]
1250.00
1000.00
750.00
500.00
250.00
0.00
Colbun - Ancoa 220kV: Total Active Power/Terminal j in MW
Limite Sobregarga = 660MVA
Potencia Nominal = 600MVA
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Caso 2
Date: 3/7/2012
Annex: /30
DIg
SIL
EN
T
Caso 2
SobrecargaInadmisible
Colbún-Ancoa
Oscilacionespoco Amortiguadas
Figura 8.7 - Caso 2 – Potencia entre 820MW y 1200MW
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
94/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20.016.012.08.004.00-0.00 [s]
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
Cha\K1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\K1: Voltage, Magnitude in p.u.AJah\J1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J2: Voltage, Magnitude in p.u.
u = 0.7 p.u.
u = 0.9 p.u.
u = 1.1 p.u.
20.016.012.08.004.00-0.00 [s]
1250.00
1000.00
750.00
500.00
250.00
0.00
Colbun - Ancoa 220kV: Total Active Power/Terminal j in MW
Limite Sobregarga = 660MVA
Potencia Nominal = 600MVA
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Caso 3
Date: 3/7/2012
Annex: /31
DIg
SIL
EN
T
Caso 3
Sobrecargaadmisible
Colbún-Ancoa
Oscilaciones Amortiguadas
Figura 8.8 - Caso 3 – Potencia menor a 820MW
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
95/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLos resultados obtenidos pueden resumirse con el siguiente gráfico:
800
Máxima transferencia Ancoa - Pehuenche
Límite operativoCharrúa-Ancoa
588,0
800,0
970 1360Transferencia
Charrúa-Ancoa [MW]
TransferenciaPehuenche - Ancoa
[MW]
Sobrecargas enlínea Ancoa – Colbúnó Transf. Itahue
Sobrecargas enautotransformador
SistemaEstable
y Operable
Inestabilidadangular
1200
Figura 8.9 - Restricciones para la definición del Esquema
Entonces, sobre la base de simulaciones dinámicas se encuentra que 820MW es el
valor límite de transferencia a partir del cual se requieren tomar acciones de control. A
partir de este valor y aplicando un márgen de seguridad que asegure la operación
exitosa del plan de defensa, se define un valor final efectivo de 700MW, luego del cual el
esquema deberá tomar acciones correctivas.
El valor de 700MW garantiza:
– 20,4% de margen de seguridad sobre errores en la redistribución de potencia por el cable
Ancoa - Colbún (700MVA sobre 880MVA)
– 32,1% de margen de seguridad sobre errores en la redistribución de potencia por el ATR
Itahue (700MVA sobre 1032MVA)
– 14,6% de margen de seguridad sobre oscilaciones de potencia (700MVA sobre 820MVA)
Los primeros valores derivan de la tabla 8.2, según el siguiente criterio:
De todos los escenarios analizados, la redistribución de potencia más desfavorable para el
cable fue 75% / 25%, obtenido en el escenario 02 de demanda baja.
Considerando que el cable tolera 660MVA (10% de sobrecarga), se obtiene una
transferencia previa admisible por Charrúa - Ancoa + Ancoa - Pehuenche de 880MVA (660/0,75).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
96/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl mismo análisis puede realizarse para el ATR Itahue, donde la redistribución más
desfavorable fue 69% / 31%, obtenida en el escenario 05 de demanda alta.
Considerando para el ATR una potencia admisible de 320MVA, se obtiene una transferencia
máxima por Charrúa - Ancoa + Ancoa - Pehuenche de 1032MVA (320/0,31).
Sobre la base de esto, los casos 1 y 2 requieren la toma de acciones de control que
permitan evitar situaciones de colapso o sobrecargas inadmisibles, que finalmente deriven en la
apertura de un elemento de la red y colapso del sistema.
Entonces, el recurso para estos casos deberá estar destinado a reducir la potencia
post-contingecia por los elementos críticos de la red, pudiendo realizarse la siguiente división:
➔ Si la potencia por Charrúa - Ancoa es menor a la capacidad del autotransformador Ancoa
500/220kV, y la suma de las potencias por Charrúa - Ancoa 500kV y Ancoa – Pehuenche
220kV es menor a 700MW, no se deberán tomar acciones estabilizantes.
➔ Si la potencia por Charrúa - Ancoa es mayor a la capacidad del autotransformador Ancoa
500/220kV, se deberá tomar alguna de las siguientes acciones:
• realizar la apertura controlada del autotransformador, instantáneamente, de manera
de evitar colapso por inestabilidad angular o apertura de otros equipos por sobrecargas
inadmisibles (por ejemplo, del cable Colbún – Ancoa 220kV)
• desconectar generación al sur de Charrúa, de manera de descargar el transformador a
valores admisibles.
Esta última acción presentaría numerosas desventajas, a saber:
• requiere conocer el estado de las máquinas al sur de Charrúa (condiciones remotas
del estado operativo y el despacho).
• dependiendo de la localización del control de frecuencia, luego de tomar las
acciones de desconexión podrían presentarse nuevamente sobrecargas, siendo que
en el común de los despachos, las máquinas al sur de Charrúa son las que regulan
frecuencia.
• dependiendo del despacho de Pehuenche, además de la sobrecarga del
autotransformador pueden presentarse sobrecargas en el cable Ancoa – Colbún y el
transformador de Itahue, por lo que las acciones de desconexión de generación
deberían contemplar estas capacidades.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
97/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice➔ Si Potencia por Charrúa - Ancoa es menor a la capacidad del autotransformador Ancoa
500/220kV, y la suma de las potencias por Charrúa - Ancoa 500kV y Ancoa – Pehuenche
220kV es mayor a 700MW, se deberán reducir las sobrecargas a través de alguna de las
siguientes alternativas:
ALTERNATIVA 1. DISPARO DE GENERACIÓN PEHUENCHE/LOMA ALTA
La simulación se realiza sobre el escenario 02 de demanda alta, el cual posee las
siguientes características pre-contingencia:
▪ Potencia Charrúa - Ancoa: 772 MW
▪ Despacho Pehuenche - Loma Alta: 574MW
En el análisis dinámico se determinó que este escenario resulta inestable, por lo cual
deben tomarse acciones estabilizantes. Realizando un análisis preliminar, el disparo de
los 574MW aportados por Pehuenche reduciría la carga a valores tolerables tanto por el
cable Colbún-Ancoa como por el autotransformador de Itahue.
La siguiente figura representa la respuesta del sistema ante la apertura del aporte de
Pehuenche en la S/E Ancoa 200mseg luego del despeje de la falla.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
98/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
2000,00
1600,00
1200,00
800,00
400,00
0,00
Ancoa - Charrua 500kV L2: Transferencia TOTAL Charrua-Ancoa [MW]
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
1000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
Colbun - Ancoa 220kV: Transferencia Colbun-Ancoa [MW]
Limite Sobregarga = 660MVA
Potencia Nominal = 600MVA
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Carga_Cable
Date: 3/12/2012
Annex: /29
DIg
SIL
EN
T
352MW
Aporte Regulación de Frecuencia
Figura 8.10 - Alternativa 1 – Disparo de Generación
La respuesta del sistema resulta insatisfactoria. Esto se debe fundamentalmente al aporte
de potencia debido al control de frecuencia del sistema.
Dado que la mayor parte de la regulación de frecuencia se encuentra ubicada al sur de
Charrúa, al desvincularse la central Pehuenche se produce un aumento de la potencia generada
por las unidades destinadas para tal fin. Esto provoca que la reducción del flujo de potencia sea
menor al despacho de las centrales desvinculadas.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
99/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEn este caso particular, de los 574MW disparados de las centrales Pehuenche y Loma Alta,
352MW son absorbidos por la reserva de frecuencia. Esto no solo provoca que la reducción de
potencia efectiva sea de 222MW sino también, como en este caso, eleva la transferencia por el
autotransformador a valores no admisibles lo que provocaría condiciones aún más desfavorables
para el sistema.
La alternativa relacionada con el disparo de generación al sur de Charrúa tendría
consecuencias similares, sumada a los requerimientos adicionales de comunicación.
ALTERNATIVA 2. DISPARO DEL AUTOTRANSFORMADOR ANCOA 500/220KV
El disparo del autotransformador en la S/E Ancoa permite una disminución rápida del flujo
de potencia sobre los elementos críticos de la red. Este recurso separa al SIC en dos subsistemas
desvinculados eléctricamente, y permite evitar el efecto indeseado de la regulación de frecuencia
en caso de reducir generación.
Como se presentó anteriormente, las problemáticas están relacionadas con sobrecargas no
admisibles y oscilaciones de potencia no amortiguadas, las que pueden causar apertura por
protección de elementos de la red y posteriores situaciones críticas para el sistema. La apertura
del autotransformador de Ancoa favorece a evitar estas problemáticas.
La siguiente figura muestra la respuesta dinámica del sistema frente a la contingencia
extrema, considerando la apertura del autotransformador, para el mismo escenario en que fue
simulada la Alternativa 1. La respuesta resulta satisfactoria, y no se registran niveles de
sobrecarga u oscilaciones en el sistema.
Se destaca que adicionalmente a este recurso, resultan necesarios los recursos
estabilizantes diseñados para la Fase 2 del PDCE, destinados al corte adicional de carga
(EDACxCEx) y al disparo de generación en el sur. Su activación resulta automática.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
100/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
400,00
300,00
200,00
100,00
0,00
Itahue 400 MVA 220/154/66 kV: Transferencia Autotransformador Itahue
Potencia Nominal = 300MVA
Limite Sobrecarta = 320MVA
20,016,012,08,004,00-0,00
1000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
Colbun - Ancoa 220kV: Transferencia Colbun-Ancoa [MW]
Limite Sobregarga = 660MVA
Potencia Nominal = 600MVA
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Carga_Cable
Date: 3/14/2012
Annex: /29
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.11 - Caso 3 – Potencia menor a 820MW
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
101/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl siguiente esquema muestra las alternativas analizadas para diferentes condiciones de
operación, destacándose las que ofrecen mejores resultados.
P Charrúa – Ancoa > 970MW
P Charrúa – Ancoa < 970MW
P Charrúa_Ancoa + P Pehuenche > 800MW
P Charrúa_Ancoa + P Pehuenche < 800MW
Disparo de autotransformador Ancoa 500/220kV
Disparo de generación al sur de Charrúa
No se requieren acciones
Disparo de Pehuenche
Disparo de generación al sur de Charrúa
Disparo de autotransformador Ancoa 500/220kV
Figura 8.12 - Resumen de Alternativas
Impacto sobre el escenario 01. Demanda alta
Este escenario representa uno de los de mayor criticidad, dado que considera máximas
transferencias en sentido Sur → Norte. Las condiciones presentadas en este escenario se
enmarcan en el Caso 1 de los anteriormente mencionados, requiriendo la apertura rápida del
autotransformador de Ancoa para evitar colapsos angulares y de tensión.
La aplicación de esta acción estabilizante trae aparejados efectos en los dos subsistemas
resultantes; a saber:
• El subsistema sur, conformado por las instalaciones al sur de la S/E Charrúa, permanecerá
con un exceso de generación igual a la potencia pre-contigencia circulante por
Charrúa - Ancoa 500kV. Esto provocará un aumento indeseado en la frecuencia, que debe
necesariamente ser controlado.
• El subsistema norte, conformado por las instalaciones al norte de la S/E Ancoa,
permanecerá con un déficit de generación igual a la transferencia pre-contingencia
circulante por Charrúa - Ancoa 500kV. Esto provocará un descenso indeseado en la
frecuencia que debe ser controlado.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
102/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLas condiciones presentadas reflejan condiciones similares a las encontradas en la Fase 2 de
PDCE, correspondiente a la falla y desvinculación del doble circuito Charrúa - Ancoa 500kV. Por
esta razón, los recursos estabilizantes diseñados en dicha fase resultan fundamentales para la
estabilización de la contingencia bajo estudio.
Los recursos diseñados para la fase 2 del estudio de PDCE y que poseen relación directa con
la contingencia estudiada son los siguientes:
➔ EDACxCEx
El Esquema de Desconexion Automatica de Carga por Contingencia Extrema posee como
principal objetivo evitar colapsos en frecuencia ante la ocurrencia de contingencias que
requieran cortes adicionales de demanda (extremas), las que no pueden ser estabilizadas
por el EDACxBF actualmente implementado.
Este esquema fue diseñado mediante tres escalones de gradiente de frecuencia, con relés
distribuidos en la zona centro del SIC (redes Quinta Región, Metropolitana, Troncal Centro,
Sistema 154-66kV). Los ajustes para cada uno de los escalones son:
Escalón Ajuste
1 -0,9 Hz/seg @ 49,5Hz
2 -1,2 Hz/seg @ 49,5Hz
3 -1,9 Hz/seg @ 49,5Hz
Para mayor detalle acerca del diseño de este recurso, consultar el informe técnico “EE-ES-
2011-385” correspondiente a la fase 2 del estudio de PDCE.
➔ Desconexión de Generación
El diseño del recurso contempla la desconexión de generación en el subsistema sur,
necesaria para evitar el colapso por sobre-frecuencia y cumplir con todos los parámetros
de desempeño establecidos por la NTSyCS, minimizando el impacto y a la vez,
favoreciendo la posterior recuperación del sistema.
El recurso contempla la desconexión de bloques de generación y unidades individuales
según la potencia pre-contigencia circulante por Charrúa - Ancoa.
Para mayor detalle acerca del diseño de este recurso, consultar el informe técnico “EE-ES-
2011-385” correspondiente a la fase 2 del estudio de PDCE.
La Figura 8.13 muestra la evolución temporal de variables representativas del sistema;
obsérvese que ambos subsistemas responden de manera estable.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
103/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Anc\K1: Tensión en pu (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)
Y = 1,030 p.u.
Y = 0,970 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 0,950 p.u.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Quil l \J1: Tensión en pu (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión en pu (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)DdA\J: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,950 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 0,700 p.u.
Y = 1,100 p.u.
Y = 0,900 p.u.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
150,00
90,000
30,000
-30,000
-90,000
-150,00
Generador Nehuenco II TG: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro TG: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador Tal tal 1: Rotor Angle
Y =120,000 deg
Y =-120,000 deg
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
51,00
50,50
50,00
49,50
49,00
48,50
48,00
Anc\K1: Electrical FrequencyAJah\K1: Electrical FrequencyPol\K1: Electrical FrequencySLuis\J1: Electrical FrequencyMaite\J1: Electrical FrequencyDdA\J: Electrical Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SISTEMA
Date: 3/22/2012
Annex: /6
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.13 - Respuesta Sistémica – Escenario 01
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
104/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceSubsistema Sur
El subsistema sur resulta estable debido al esquema de disparo de generación desarrollado
para la etapa 2 de PDCE.
La potencia de desbalance para el subsistema sur en el escenario mencionado alcanza los
1360MW, correspondientes al límite de transmisión por Charrúa - Ancoa. La frecuencia en este
escenario alcanza un valor de 50,7Hz previo al disparo de generación.
Subsistema Sur
Estabilidad en Frecuencia
Desbalance post-contingencia 1356,5
Disparo de generación 1330,1
Frecuencia máxima 50,7 Hz
Resultado Ok
Estabilidad en TensiónTensión en Charrúa 220kV (30seg) 0,99
Resultado Ok
Estabilidad Angular Resultado Ok
Subsistema Norte
El subsistema norte queda con un desbalance de 1360MW en el escenario post-contingencia,
lo que provoca un descenso rápido de la frecuencia. Las tasas de gradiente alcanzadas provocan
que se active parte del EDACxCEx, permitiendo que un restablecimiento de la frecuencia a valores
deseados, y evitando cualquier situación de colapso.
La siguiente tabla muestra los cortes automáticos de carga registrados, producidos tanto por
el esquema de DACxBF como por el esquema de DACxCEx.
Potencia de Desbalance 1357 MW
Actuación de EDACxBF 722 MW
Actuación de EDACxCEx 565 MW
Desbalance final resultante 69 MW
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
105/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Escenario 010
400
800
1200
1600
EDACxCExEDACxBFTransferencia
Figura 8.14 - Distribución del EDAC
Como puede observarse de la simulación dinámica, los cortes de carga evitan el colapso por
subfecuencia, y todas las variables se encuentran dentro de los límites exigidos por la NTSyCS.
Subsistema Norte
Estabilidad en Frecuencia
Desbalance Post-contingencia 1356,5
Actuación EDACxBF 722,4
Actuación EDACxCEx 565,4
Total EDAC Ok
Frecuencia mínima 48,7
Frecuencia (30seg) 49,6
Estabilidad en TensiónTensión mínima Alto Jauhel 220kV 0,71
Resultado Ok
Estabilidad AngularAngulo máximo Pehuenche 72º
Resultado Ok
A pesar de obtener una respuesta acorde a los requerimientos de la NTSyCS, se observan
dos particularidades:
– la recuperación de la tensión en barras de Ancoa y Alto Jahuel, inicialmente después de
despejada la falla, alcanza valores muy bajos. Si bien estos valores no llegan al mínimo de
0,7pu establecido en la NTSyCS, indica que la acción de control sobre el
autotransformador de Ancoa debe tomarse sin retardos.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
106/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
4,003,202,401,600,800,00 [s]
1,200
1,060
0,920
0,780
0,640
0,500
AJah\J1: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J2: Voltage, Magnitude in p.u.
Y = 0,70 p.u.Y = 0,70 p.u.
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Tensiones
Date: 3/29/2012
Annex: /27
DIg
SIL
EN
T
La recuperación de la tensión en barras de la zona norte del sistema cumple con los
estándares de seguridad y calidad de servicio, sin embargo, particularmente en Maitencillo y
Diego de Almagro, presentan un comportamiento indeseado.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
DdA\J: Tension [pu] - Diego de Almagro 220kVMaite\J2: Tension [pu] - Maitencillo 220kV
u = 0.7pu
u = 1.1pu
u = 0.9pu
u = 1.2pu
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Tensiones Norte
Date: 3/29/2012
Annex: /29
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
107/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceTeniendo en cuenta que para el mes de Mayo de 2013 se prevé la puesta en servicio de un
SVC PLUS en Diego de Almagro, el que ingresaría antes del triple circuito Ancoa – Alto Jahuel, se
analiza a continuación la respuesta de la contingencia con este nuevo equipo.
20,016,012,08,004,000,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
DdA\J: Tension [pu] - Diego de AlmagroDdA\J: Tension [pu] - Diego de Almagro
u = 0.7pu
u = 1.1puu = 1.1pu
u = 0.9puu = 0.9pu
u = 1.2puu = 1.2pu
Respuesta CON SVC Diego de AlmagroRespuesta CON SVC Diego de Almagro
Respuesta SIN SVC Diego de AlmagroRespuesta SIN SVC Diego de Almagro
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Tensiones_Norte
Date: 3/29/2012
Annex: /28
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.15 - Respuesta dinámica de la tensión en Diego de Almagro, con y sin SVC PLUS
Nótese que con un SVC PLUS en la zona norte del sistema, la respuesta de la tensión mejora
significativamente, logrando cumplir todos los estándares normativos y además brindando mayor
seguridad al sistema.
Impacto sobre el escenario 03. Demanda alta
Este escenario se encuentra enmarcado en los del tipo “Caso 2”, es decir, no se registran
fenómenos de inestabilidad pero existen sobrecargas inadmisibles en equipos considerados
críticos para esta contingencia (autotransformador Ancoa, autotransformador Itahue y cable
Colbún - Ancoa).
Tal como fue analizado anteriormente, el recurso destinado a evitar estas sobrecargas
inadmisibles se encuentra relacionado con el disparo del autotransformador de la S/E Ancoa. Esto
implica las mismas condiciones post-contigencia que las expresadas para el análisis anterior, es
decir, separación del SIC en dos subsistemas independientes.
La figura siguiente muestra la respuesta obtenida, aplicando este recurso estabilizante.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
108/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Anc\K1: T ensión en pu (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)
Y = 1,030 p.u.
Y = 0,970 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 0,950 p.u.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Pol\J1: T ensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Quil l\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión en pu (Base 228 kV)Mai te\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)DdA\J: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,950 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 0,700 p.u.
Y = 1,100 p.u.
Y = 0,900 p.u.
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
150,00
90,000
30,000
-30,000
-90,000
-150,00
Generador Nehuenco II TG: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro TG: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador Taltal 1: Rotor Angle
Y =120,000 deg
Y =-120,000 deg
29,98823,99017,99311,9955,9976-0,0000 [s]
51,00
50,50
50,00
49,50
49,00
48,50
48,00
Anc\K1: Electrical FrequencyAJah\K1: Electrical FrequencyPol \K1: Electrical FrequencySLuis\J1: Electrical FrequencyMaite\J1: Electrical FrequencyDdA\J: Electrical Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SISTEMA
Date: 3/26/2012
Annex: /7
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.16 - Respuesta Sistémica – Escenario 03
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
109/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceSubsistema Sur
El subsistema sur resulta con todas sus variables estables luego de la separación del
sistema. La actuación del recurso estabilizante de disparo de generación permite que la frecuencia
no alcance valores inadmisibles debido al desbalance post-contingencia. En la siguiente tabla se
presentan los principales resultados de este subsistema.
Subsistema Sur
Estabilidad en Frecuencia
Desbalance Post-Contingencia 558,1 MW
Disparo de Generación 463,8 MW
Frecuencia Máxima 50,4 Hz
Resultado Ok
Estabilidad en TensiónTensión Charrúa 220kV (30seg) 0,99 pu
Resultado Ok
Estabilidad Angular Resultado Ok
Subsistema Norte
El subsistema norte en estado post-contingencia posee un déficit de generación de 558 MW
(transferencia Charrúa-Ancoa). Esto provoca la actuación del EDACxBF pero no del EDACxCEx
debido a que la tasa de caída de la frecuencia no es elevada y por lo tanto el desbalance puede
ser equilibrado por el primer esquema.
Subsistema Norte
Estabilidad en Frecuencia
Desbalance Post-Contingencia 558,1 MW
Actuación EDACxBF 237,2
Actuación EDACxCEx 0
Total EDAC Ok
Frecuencia Mínima 48,78 Hz
Frecuencia (30seg) 49,5 Hz
Estabilidad en TensiónTensión Mínima Alto Jauhel 220kV 0,95 pu
Resultado Ok
Estabilidad AngularAngulo Máximo Pehuenche 20,3º
Resultado Ok
Las siguientes figuras muestran el resultado de la simulación sobre este escenario. En la
Figura 8.17 se muestra la comparación de las respuestas de la potencia circulante por Colbún-
Ancoa. El disparo del autotransformador permite evitar sobrecargas, evitando posibles disparos
indeseados del cable.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
110/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1250,00
1000,00
750,00
500,00
250,00
0,00
Colbun - Ancoa 220kV: Potencia - CON Disparo Autotransformador AncoaColbun - Ancoa 220kV: Potencia - SIN Disparo Autotransformador Ancoa
Pmax = 660MW
Estudio PDCE Fases 4 y 5 I_Cable
Date: 3/26/2012
Annex: /21
DIg
SIL
EN
T
Sin acciones de control
Disparo del autotransformador Ancoa
Figura 8.17 - Cable Colbún-Ancoa – Comparación de Respuestas
En demanda baja, los resultados encontrados son acordes a los de demanda alta, y se
resumen en la siguiente tabla:
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
111/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Demanda Baja
EscCHA-ANC
[MW]ANC-AJAH
[MW]Peh
[MW]Total (*) Descripción Estabilidad ζ(**)
01 1351 1293 511 1862• Máxima transferencia por Charrúa-Ancoa.• Despacho Máximo Centrales Pehuenche y Loma Alta.
Inestable-
02 820 852 481 1301• Reducción de la generación al Sur de Charrúa respecto a escenario 01. • Despacho Máximo Centrales Pehuenche y Loma Alta.
Inestable
(oscilatorio)-
03 717 746 481 1198• Reducción de la generación al Sur de Charrúa respecto a escenario 02.• Despacho Máximo Centrales Pehuenche y Loma Alta.
Oscilatorio
Corriente
Inadmisible
por COL-ANC
(900MVA)
8,38
04 525 442 254 779 • Reducción de la generación en la central Pehuenche a 1 unidad Amortiguado 17,22
05 620 519 254 874 • Leve aumento de la potencia CHA-ANC respecto a escenario 04
Amortiguado
Pcable
627 MVA
13,21
Tabla 8.4 - Resultados simulaciones dinámicas – Demanda Baja
(*) Potencia pre-contingencia Charrúa-Ancoa + Despacho Centrales Pehuenche y Loma Alta
(**) Amortiguamiento medido sobre la transferencia Ancoa-Colbún 220kV
A continuación se presenta el análisis y verificación del esquema propuesto en escenarios de
demanda baja, mediante simulaciones dinámicas en los escenarios de diseño más críticos (1 y 2).
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
112/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Impacto sobre el escenario 01. Demanda baja
Este escenario representa el más critico para la contingencia bajo estudio, no sólo por las
transferencias máximas en sentido Sur → Norte, sino también por tratarse de un escenario de
mínima demanda en el sistema.
Los resultados para cada subsistemas luego de la simulación son los siguientes.
Subsistema Sur
Estabilidad en Frecuencia
Desbalance Post-Contingencia 1350,9
Disparo de Generación 1330
Frecuencia Máxima 50,8
Resultado Ok
Estabilidad en TensiónTensión Charrúa 220kV (30seg) 1,01
Resultado OkEstabilidad Angular Resultado Ok
Tabla 8.5 - Resultados simulación – Escenario 01 – Subsistema Sur
Subsistema Norte
Estabilidad en Frecuencia
Desbalance Post-Contingencia 1350,9
Actuación EDACxBF 728,6
Actuación EDACxCEx 396,3
Total EDAC Ok
Frecuencia Mínima 48,5
Frecuencia (30seg) 49,6
Estabilidad en TensiónTensión Mínima Alto Jauhel 220kV 0,86
Resultado Ok
Estabilidad AngularAngulo Máximo Pehuenche 44,5
Resultado Ok
Tabla 8.6 - Resultados simulación – Escenario 01 – Subsistema Norte
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
113/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión en pu (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión en pu (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)DdA\J: Tensión en pu (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro TG: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador Taltal 1: Rotor Angle
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
Anc\K1: Electrical FrequencyAJah\K1: Electrical FrequencyPol\K1: Electrical FrequencySLuis\J1: Electrical FrequencyMaite\J1: Electrical FrequencyDdA\J: Electrical Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SISTEMA
Date: 3/26/2012
Annex: /7
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
114/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Impacto sobre el escenario 02. Demanda baja
Si bien el escenario anterior considera las máximas transferencias desde el sur, no resulta el
más crítico para el subsistema norte, fundamentalmente porque su generación se encuentra
disminuida (sólo 3 unidades de Guacolda en servicio).
El escenario aquí analizado posee una transferencia por Charrúa - Ancoa menor que el
anterior, pero aumenta la transferencia desde el subsistema norte. Tal como se analizó en detalle
en la fase 2 del estudio de PDCE, escenarios de demanda baja con alta transferencia desde el
subsistema norte (al norte de Quillota) resultan críticos, especialmente en cuanto a inestabilidad
angular y en tensión en la barra de Diego de Almagro.
En la siguiente figura se muestra la comparación de la tensión en la barra de Diego de
Almagro 220kV para los escenarios 01 y 02.
3,002,401,801,200,60-0,00 [s]
1,50
1,30
1,10
0,90
0,70
0,50
DdA\J: Tension Diego de Almagro [pu] - Escenario 01DdA\J: Tension Diego de Almagro [pu] - Escenario 02
Y = 0,70 p.u.Y = 0,70 p.u.
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SubPlot(5)
Date: 3/28/2012
Annex: /37
DIg
SIL
EN
T
Obsérvese que el escenario 02 resulta transitoriamente más perturbado que el escenario 01,
aún cuando este último presenta mayores desbalances de potencia.
Más allá de esto, ambas respuestas son aceptables y cumplen con los criterios de
desempeño establecidos en la NTSyCS.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
115/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8.3.3 Recurso propuesto
Se deduce entonces que fallas en el doble circuito Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV, con el cable
Ancoa – Colbún en servicio, deberán ser evaluadas por un esquema de control provisto en la S/E
Ancoa.
Si la suma de las transferencias previas por CHARRÚA - ANCOA 2x500kV y
ANCOA - PEHUENCHE 2x220kV supera los 700MW, la contingencia extrema deberá activar el
esquema de control, y éste deberá desconectar de manera instantánea el autotransformador
Ancoa 500/220kV.
Si la suma de las transferencias previas por CHARRÚA - ANCOA 2x500kV y
ANCOA - PEHUENCHE 2x220kV es menor a 700MW, la contingencia extrema deberá ser detectada
por el esquema en Ancoa pero en este caso, no se tomarán acciones de control.
La transferencia Charrúa - Ancoa debe tener sentido de flujo SUR → NORTE, es decir,
CHARRÚA → ANCOA. De otra forma no se deben tomar acciones.
Σ
Medición TransferenciaCharrúa – Ancoa
2x500kV
Medición TransferenciaPehuenche - Ancoa
2x220kV
+
+
AND
Trip AutotransformadorAncoa 500/220kV
Detección de aperturaAncoa – Alto Jauhel 2x500kV
> 700MW
≤ 700MW
Inicio Algoritmo de Desconexión de
generación Charrúa
No se requierenacciones de control
Cable Colbún - Ancoa 220kVEn Servicio
DOS circuitos Ancoa – Alto Jahuel 500kV
en servicio
Figura 8.18 - Lógica simplificada del algoritmo
Con el fin de determinar los tiempos de actuación necesarios para el recurso, se muestra a
continuación la respuesta ante diferentes tiempos de apertura del autotransformador. Todos ellos
se encuentran medidos desde el momento del despeje de la falla.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
116/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicePara evaluar los tiempos críticos, se analiza la contingencia sobre un escenario extremo de
transferencias límites en sentido sur → norte, y sobre otro de alta criticidad pero de mayor
probabilidad de ocurrencia. La variable monitoreada es la tensión en la barra de Alto Jahuel
220kV la cual resulta representativa del fenómeno de colapso que se presentaría en caso de no
tomar acciones estabilizantes.
La condición a evaluar, siguiendo los lineamientos expresados es en la NTSyCS, es el límite
de 0,7pu en la tensión de la barra del sistema de transmisión.
Como puede observarse en la figura 8.19, el escenario extremo requiere tiempos de
actuación del recurso menores o iguales a 100mseg. Se considera factible la toma de acciones
efectivas en este tiempo, considerando la simplicidad del esquema y que todas son acciones
locales (no hay retardos por comunicación).
Al disminuir levemente la transferencia desde el sur, los tiempos máximos requeridos para
la actuación se duplican, encontrando tiempos admisibles del orden de los 200mseg.
Claramente cuanto menor sea el tiempo de actuación del recurso, menor será el impacto
sobre el sistema, por lo cual no se deben introducir retardos intencionales en la implementación.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
117/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
3,002,401,801,200,60-0,00 [s]
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
AJah\J1: u[pu] - Tiempo de Disparo Autotransformador = 100msegAJah\J1: u[pu] - Tiempo de Disparo Autotransformador = 120msegAJah\J1: u[pu] - Tiempo de Disparo Autotransformador = 150mseg
Y = 0,70 p.u.
3,002,401,801,200,60-0,00 [s]
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
AJah\J1: u[pu] - Tiempo de Disparo Autotransformador = 100msegAJah\J1: u[pu] - Tiempo de Disparo Autotransformador = 200msegAJah\J1: u[pu] - Tiempo de Disparo Autotransformador = 300mseg
Y = 0,70 p.u.
Estudio PDCE Fase 4 Tiempo_Critico
Date: 5/30/2012
Annex: /27
DIg
SIL
EN
T
Transferencia Charrúa-Ancoa: 1340 MWTransferencia Pehuenche-Ancoa: 574 MW
Transferencia Charrúa-Ancoa: 1196MWTransferencia Pehuenche-Ancoa: 574MW
t=100mseg t=120mseg
t=150mseg
t=100mseg
t=200mseg
t=300mseg
Figura 8.19 - Tiempos críticos de actuación del recurso
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
118/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Recomendación para operación en red N-1
Si bien el estudio se realiza considerando que la contingencia extrema se produce sobre un
escenario de red N, la importancia ya demostrada del cable Ancoa – Colbún hace necesario
plantear una alternativa que lo considere fuera de servicio. Para la contingencia bajo estudio, esta
condición incremento notoriamente el impacto sobre el sistema.
Si el cable Ancoa – Colbún se encuentra fuera de servicio, ya sea por falla, mantenimiento y
cualquier otra condición, el esquema de protección antes propuesto no será efectivo: La potencia
inyectada en Ancoa desde Charrúa (línea Charrúa – Ancoa 2x500kV) y desde Pehuenche (línea
Pehuenche - Ancoa 2x220kV) no podrá ser evacuada al centro de cargas sólo por el transformador
Itahue 220/154kV, y deberán tomarse acciones de control.
Para eliminar el aporte desde el sur del sistema, se recomienda la desconexión del ATR
Ancoa 500/220kV, con independencia de las transferencias previas.
A su vez, en el capítulo 7.4 ya se analizó la pérdida del ATR Ancoa sin el cable Ancoa –
Colbún 220kV, encontrando necesaria la desvinculación de la línea Ancoa – Pehuenche 2x220kV.
Finalmente, se recomienda reformar el esquema propuesto para casos donde el cable
Ancoa - Colbún se encuentre fuera de servicio, de la siguiente manera:
AND
Trip AutotransformadorAncoa 500/220kV
Detección de aperturaAncoa – Alto Jauhel 2x500kV
Inicio Algoritmo de Desconexión de
generación Charrúa
Cable Colbún - Ancoa 220kVfuera de Servicio
DOS circuitos Ancoa – Alto Jahuel 500kV
en servicio
Trip doble circuitoAncoa – Pehuenche 220kV
Figura 8.20 - Lógica conceptual para fallas en línea Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV, con el cable
Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio
A continuación se presentan 4 simulaciones de esta contingencia extrema, donde además de
mostrar la eficiencia para escenarios exigentes, se muestra su rango de validez: si el escenario es
muy crítico (suma de transferencias mayor a 1300MW), aún aplicando el recurso no es posible
alcanzar una condición estable.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
119/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLos escenarios de partida y algunas características de las simulaciones se muestran en la
siguiente tabla:
NIVEL DE DEMANDA
TRANSFERENCIAS PREVIASESQUEMA DE
CONTROLRESPUESTA
ESTABLECHARRÚA – ANCOA 2x500kV [MW]
PEHUENCHE – ANCOA 2x220kV [MW]
ANCOA – COLBÚN 220kV
CASO 1 ALTA 764 572 F/S NO NO
CASO 2 ALTA 764 572 F/SApertura de:* ATR Ancoa* LAT Anc - Peh
SÍ
CASO 3 ALTA 1338 572 F/S NO NO
CASO 4 ALTA 1338 572 F/SApertura de:* ATR Ancoa* LAT Anc - Peh
NO
Las simulaciones dinámicas resultantes para cada caso se presentan a continuación.
Obsérvese que si la suma de las transferencias por Charrúa – Ancoa más Pehuenche - Ancoa
superan los 1300MW, y el cable Ancoa – Colbún se encuentra fuera de servicio, la pérdida del
doble circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV deriva en inestabilidad de la zona centro, aún aplicando
el esquema de protección.
Para transferencias menores a 1300MW, el esquema de protección resulta efectivo y
mantiene al sistema estable. En ese caso, si no se aplican medidas de control el sistema completo
resultaría inestable.
Debe tenerse presente que esta alternativa al esquema de control originalmente propuesto
no requiere equipos adicionales, sólo una readecuación del algoritmo de análisis.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
120/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
4,003,202,401,600,800,00 [s]
1,195
1,075
0,955
0,835
0,715
0,595
AJah\A: m:u1Pain\A: m:u1Curi\A: m:u1Ran\A: m:u1Teno\A: m:u1Cipr\A1: m:u1Ita\A2: m:u1Malloa\A2: m:u1S/E Tingiririca\A2: m:u1Anc\J1: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)AJah\J2: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
4,003,202,401,600,800,00 [s]
53,75
52,50
51,25
50,00
48,75
47,50
46,25
Anc\K1: Frecuencia [Hz]AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA(2)
Date: 6/11/2012
Annex: /10
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.21 - Caso 1
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
121/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,195
1,075
0,955
0,835
0,715
0,595
AJah\A: Voltage, Magnitude in p.u.Pain\A: Voltage, Magnitude in p.u.Curi\A: Voltage, Magnitude in p.u.Ran\A: Voltage, Magnitude in p.u.Teno\A: Voltage, Magnitude in p.u.Cipr\A1: Voltage, Magnitude in p.u.Ita\A2: Voltage, Magnitude in p.u.Malloa\A2: Voltage, Magnitude in p.u.S/E Tingiririca\A2: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J1: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)AJah\J2: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA(2)
Date: 6/11/2012
Annex: /9
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.22 - Caso 2
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
122/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
2,001,601,200,800,400,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
2,001,601,200,800,400,00 [s]
1,195
1,075
0,955
0,835
0,715
0,595
AJah\A: Voltage, Magnitude in p.u.Pain\A: Voltage, Magnitude in p.u.Curi\A: Voltage, Magnitude in p.u.Ran\A: Voltage, Magnitude in p.u.Teno\A: Voltage, Magnitude in p.u.Cipr\A1: Voltage, Magnitude in p.u.Ita\A2: Voltage, Magnitude in p.u.Malloa\A2: Voltage, Magnitude in p.u.S/E Tingiririca\A2: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J1: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)AJah\J2: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA(2)
Date: 6/11/2012
Annex: /9
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.23 - Caso 3
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
123/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8,006,404,803,201,600,00 [s]
1,195
1,075
0,955
0,835
0,715
0,595
AJah\A: Voltage, Magnitude in p.u.Pain\A: Voltage, Magnitude in p.u.Curi\A: Voltage, Magnitude in p.u.Ran\A: Voltage, Magnitude in p.u.Teno\A: Voltage, Magnitude in p.u.Cipr\A1: Voltage, Magnitude in p.u.Ita\A2: Voltage, Magnitude in p.u.Malloa\A2: Voltage, Magnitude in p.u.S/E Tingiririca\A2: Voltage, Magnitude in p.u.Anc\J1: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)AJah\J2: Voltage, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
8,006,404,803,201,600,00 [s]
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
Anc\K1: Frecuencia [Hz]AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA(2)
Date: 6/11/2012
Annex: /10
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.24 - Caso 4
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
124/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8.4 Análisis del impacto sobre escenarios futuros
8.4.1 Julio 2013
Se analizan las consecuencias de la pérdida de dos circuitos de 500kV entre Ancoa y Alto
Jahuel luego de la incorporación del tercer circuito entre las mencionadas SS/EE, la incorporación
de un SVC PLUS en Diego de Almagro, y la salida de servicio del cable Colbún - Ancoa.
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
L1L2L3
G
Itahue 154kV
Las condiciones post-falla son similares a las resultantes para la falla en la barra K1 de la
subestación Ancoa presentadas en el punto 6.3. La principal diferencia se encuentra en la
ausencia del cable Colbún-Ancoa 220kV, la cual provoca que la generación de las centrales
Pehuenche y Loma Alta se redistribuyan por los sistemas de 500kV y 154kV.
Ante esta condición se analizan los sistemas paralelos de 500kV y 154kV en el escenario de
máxima transferencia, de manera de establecer el impacto de la nueva distribución de flujos.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
125/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índicePara el sistema de 500kV las conclusiones que se extraen son las mismas que las
presentadas en el punto 6.3.
En la siguiente figura se muestra la evolución de la carga de la línea para dos escenarios:
transferencia de 1750MW (máxima transferencia) y transferencia de 1500MW. Obsérvese que las
respuestas en el sistema de 500kV resultan idénticas a la falla en la barra K1.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MWAlto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia 1500 MW
Carga Linea = 100%
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MWAlto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia 1500 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MWCCSS M 1: Transferencia 1500 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/11/2012
Annex: /24
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.25 - Carga Ancoa-Alto Jahuel 500kV
Se analiza también el comportamiento del sistema de 154kV en condiciones post-
contingencia. El mismo posee desde la S/E Itahue hasta la S/E Alto Jahuel una configuración de
doble circuito operando en condiciones de red N-1, lo que favorece al escenario post-contigencia
en cuanto a carga final en las líneas.
En la siguiente tabla se muestra para el escenario de mayor criticidad analizado la carga
pre- y post-contingencia de las líneas troncales del sistema de 154kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
126/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Elemento Carga Pre-contingencia
[%]
Carga Post-contingencia
[%]
Itahue-Teno 154kV C1 46,6 60,7
Itahue-Teno 154kV C2 61,1 74,9
Teno-Tinguiririca 154kV C1 46,6 60,7
Teno-Tinguiririca 154kV C2 61,1 74,9
Tinguiririca – Malloa 154kV C1 53,4 68,2
Tinguiririca – Malloa 154kV C2 50,2 60,7
Malloa – Tilcoco 154kV C1 31,4 49,1
Malloa – Tilcoco 154kV C2 50,3 65,1
Tilcoco – P. Cortés 154kV C1 34 49,1
Tilcoco – P. Cortés 154kV C2 50,3 65,1
P. Cortés – Tuniche 154kV C1 57,4 82,8
P. Cortés – Tuniche 154kV C1 26,4 49,3
Autotransformador Itahue 220/154kV 60,7 79,2
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
120,00
90,00
60,00
30,00
0,00
-30,00
Carga = 100%Carga = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Lineas 154kV
Date: 6/11/2012
Annex: /1
DIg
SIL
EN
T
Figura 8.26 - Carga Lineas 154kV
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
127/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceTal como puede observarse no existen sobrecargas en el sistema de 154kV y las
transferencias resultan amortiguadas luego de ocurrida la doble contingencia.
Se deduce entonces que fallas en el doble circuito Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV, con el 3er
circuito operativo, no requieren un esquema de control específico. Luego, el esquema descrito en
el capítulo anterior es válido hasta que se incorpore el 3er circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV.
8.4.2 Julio 2014
Las condiciones observadas ante esta contingencia en la fecha considerada resultan de la
misma naturaleza que las encontradas para el mes de Julio de 2013. En el período considerado no
se prevén obras en el sistema que permitan aumentan la transferencia en sentido sur → norte.
De esta forma se extraen las mismas conclusiones que las encontradas para el análisis
desarrollado en el punto 8.4.1.
A modo de referencia se muestra en las siguientes figuras los resultados de la contingencia
para un escenario de máxima transferencia sur → norte.
Demanda Alta
30,024,018,012,06,00-0,00
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
30,024,018,012,06,00-0,00
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
30,024,018,012,06,00-0,00
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/23/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
128/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/23/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
Demanda Baja
20,016,012,08,004,000,00
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
20,016,012,08,004,000,00
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
20,016,012,08,004,000,00
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 5/23/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
129/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
20,016,012,08,004,000,00
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
20,016,012,08,004,000,00
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 5/23/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
8.4.3 Julio 2016
Se presenta a continuación la simulación de la falla Ancoa - Alto Jahuel 2x500kV para el
escenario de mayor criticidad. Tal como se mencionó para esta fecha se considera operativo el
segundo autotransformador de la S/E Ancoa.
Cambios topológicos de relevancia:
– Incorporación segundo autotransformador Ancoa 500/220kV
Las siguientes figuras muestran la respuesta sistémica. Tal como puede observarse, la
incorporación del nuevo autotransformador no cambia la respuesta obtenida para años anteriores.
Por ello, se mantienen las mismas conclusiones: fallas en el doble circuito Ancoa – Alto Jahuel
500kV, con el 3er circuito operativo, no requieren un esquema de control específico.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
130/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,00
125,00
100,00
75,00
50,00
25,00
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Linea = 100%
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
2,80
2,40
2,00
1,60
1,20
0,80
0,40
Alto Jahuel - Ancoa 500 kV L1: Transferencia Máxima 1750 MW
Limite Régimen Transitorio = 2,18kA
Limite Régimen Permanente = 1.783kA
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
CCSS M 1: Transferencia Máxima 1750 MW
Carga Capacitor = 100%
Estudio PDCE Fase 4 Linea_500kV
Date: 6/28/2012
Annex: /26
DIg
SIL
EN
T
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión [pu] (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión [pu] (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión [pu] (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión [pu] (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión [pu] (Base 226 kV)DdA\J: Tensión [pu] (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión [pu] (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: ang[º]Generador Pehuenche 1: ang[º]Generador Rapel 1: ang[º]Generador San Isidro TG: ang[º]Generador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: ang[º]Generador Nueva Ventanas: ang[º]Generador Guacolda 1: ang[º]Generador Taltal 1: ang[º]
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
AJah\K1: Frecuencia [Hz]Canu\J1: Frecuencia [Hz]Cha\J1: Frecuencia [Hz]Maite\J1: Frecuencia [Hz]DdA\J: Frecuencia [Hz]
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fase 4 SISTEMA
Date: 6/28/2012
Annex: /13
DIg
SIL
EN
T
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
131/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
8.5 Principales Resultados
8.5.1 Escenarios Base
Las siguientes tablas resumen los principales resultados de las simulaciones dinámicas,
considerando la topología esperada para Febrero de 2013 (condición más crítica).
Escenario → 01 02 03 04 05 06 07 08
ESC
ENA
RIO
Tranf. Charrúa-Ancoa+Pehuenche [MW] 1931 1346 1132 866 690 800 955 818
Tranf. Ancoa-Alto Jahuel [MW] 1628 1046 885 727 641 786 867 722
Tranf. Charrúa-Ancoa [MW] 1357 772 558 560 450 811 955 549
Despacho Pehuenche+Loma Alta [MW] 574 574 574 306 240 0 0 269
REC
UR
SO
S
Apertura Autotransformador Ancoa SI SI SI SI NO SI SI SI
EDACxBF [MW] 727,3 466,6 237,2 191,9 0 478,7 682,7 407
EDACxCEx [MW] 565,4 30,9 0 0 0 30,78 41,1 0
Total EDAC [MW] 1292,7 497,5 237,2 191,9 0 509,5 723,8 407
Disparo Generación Charrúa [MW] 1329,3 665,6 463,8 463,8 0 698,5 840,4 413
RES
ULT
AD
OS
Potencia Final Ancoa-Colbún 220kV [MW] 471 430 404 172 484 -7.5 -38,6 199
Potencia Final Autotransformador Ancoa [MW] 0 0 0 0 387 0 0 0
Potencia Final Autotransformador Itahue [MW] 109 144 172 130 204 40,6 40,6 106
¿estable en frecuencia?
Frecuencia mínima Centro-Norte [Hz] 48,71 48,78 48,78 48,7 50 48,6 48,68 48,7
Frecuencia @30seg Centro-Norte [Hz] 49,7 49,4 49,5 49,3 50 49,3 49,3 49,8
Frecuencia @30seg Sur [Hz] 50 50 50,2 50,2 50 50,2 50,2 50,2
¿estable en tensión?
Tensión mínima Alto Jahuel 220kV [pu] 0,72 0,95 0,96 0,98 0,95 0,94 0,97 0,98
Actuación de sincrofasores no no no no no no no no
¿estable angularmente?
Tabla 8.7 - Resultados Escenarios de Demanda Alta
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
132/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Escenario → 01 02 03 04 05
ESC
ENA
RIO
Tranf. Charrúa-Ancoa+Pehueche [MW] 1864 1328 1201 694 878
Tranf. Ancoa-Alto Jahuel [MW] 1292 853 746 392 520
Tranf. Charrúa-Ancoa [MW] 1351 844 717 440 623
Despacho Pehuenche+Loma Alta [MW] 513 483 483 254 254
REC
UR
SO
S
Apertura Autotransformador Ancoa SI SI SI NO SI
EDACxBF [MW] 758,7 570,1 522,9 0 354,2
EDACxCEx [MW] 395,3 187,3 56,5 0 24
Total EDAC [MW] 1154 757,4 579,4 0 378,2
Disparo Generación Charrúa [MW] 1218 842 679 0 484
RES
ULT
AD
OS
Potencia Final Ancoa-Colbún 220kV [MW] 456 408 374 543 172
Potencia Final Autotransformador Ancoa [MW] 0 0 0 524 0
Potencia Final Autotransformador Itahue [MW] 111 136 150 237 123
¿estable en frecuencia?
Frecuencia mínima Centro-Norte [Hz] 48,4 48,5-48,7 48,7 50 48,6
Frecuencia @30seg Centro-Norte [Hz] 49,6 49,7-50,2 49,8 50 49
Frecuencia @30seg Sur [Hz] 50,2 50 50,1 50 50,6
¿estable en tensión?
Tensión mínima Alto Jahuel 220kV [pu] 0,86 0,95 0,95 0,99 0,92
Actuación de sincrofasores no si no no no
¿estable angularmente?
Tabla 8.8 - Resultados Escenarios de Demanda Baja
➢ El impacto de fallas en el doble circuito Ancoa – Alto Jahuel 500kV resulta elevado, y
dependiendo de las transferencias pre-falla por Charrúa – Ancoa 2x500kV y
Ancoa - Pehuenche 2x220kV, puede requerir acciones de control específicas.
➢ Para condiciones de altas transferencias en sentido Sur→Norte, mayores a 1200MW, se
registran fenómenos de inestabilidad angular que causan caídas rápidas de las
tensiones en el sistema de transmisión llevándolas a valores inadmisibles (<0,7pu).
Por esta razón, deben tomarse acciones de control en tiempos mínimos, de forma de
evitar el colapso del sistema.
➢ Para transferencias menores a 1200MW y mayores a 800MW sentido Sur Norte se→
registran oscilaciones poco amortiguadas del sistema y fundamentalmente sobrecargas
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
133/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceinadmisibles en equipos críticos: autotransformador Ancoa 500/220kV, cable
Colbún - Ancoa 220kV y autotransformador Itahue 220/154kV.
Estas condiciones hacen necesarias la toma de acciones para evitar desconexiones no
controladas por la actuación del sistema de protecciones de los mencionados equipos.
➢ Transferencias menores a 700MW no requieren recursos para la estabilización del
sistema.
➢ En resumen, en función de los análisis realizados, se detecta que
– para transferencias menores a 700MW, por Charrúa – Ancoa más
Ancoa - Pehuenche, no se requieren acciones de control.
– para transferencias mayores a 700MW, la acción de control requerida es la
desconexión instantánea del autotransformador Ancoa 500/220kV (desvinculación
del sistema).
– Según la transferencia previa por Charrúa – Ancoa, esta desconexión derivará
automáticamente en:
• desconexión de generación al sur de Charrúa, según PDCE fase 2
• desconexión de carga al norte de Ancoa, por EDAC convencional actualmente
implementado
• desconexión de carga al norte de Ancoa, por EDAC específico, según PDCE fase
2
• control de tensión en Ancoa y Alto Jahuel, según PDCE fase 2
El siguiente gráfico resume conceptualmente las acciones que debe realizar el automatismo
necesario para afrontar la doble contingencia Ancoa-Alto Jahuel 500kV.
Σ
Medición TransferenciaCharrúa – Ancoa
2x500kV
Medición TransferenciaPehuenche - Ancoa
2x220kV
+
+
AND
Trip AutotransformadorAncoa 500/220kV
Detección de aperturaAncoa – Alto Jauhel 2x500kV
> 700MW
≤ 700MW
Inicio Algoritmo de Desconexión de
generación Charrúa
No se requierenacciones de control
Cable Colbún - Ancoa 220kVEn Servicio
DOS circuitos Ancoa – Alto Jahuel 500kV
en servicio
Figura 8.27 - Definición conceptual del algoritmo a implementar
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
134/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEtapas de medición: Acción local
Las mediciones necesarias para la toma de decisiones se realizan en forma local en la S/E
Ancoa en los dos circuitos provenientes de Charrúa (500kV) y en los dos circuitos provenientes de
Pehuenche (220kV).
Detección de Contingencia Extrema: Acción local
Se deberán contemplar aquí los posibles cambios topológicos operativos de la barra Ancoa,
teniendo en cuenta la barra de transferencia.
Disparo Autotrasformador Ancoa: Acción local
Se llevará a cabo en caso de detectarse la apertura de los dos circuitos del vínculo Ancoa-
Alto Jahuel 500kV y superarse el umbral de potencia fijado.
Inicio de algoritmo de desconexión de generación: Acción local/remota.
El algoritmo de desconexión de generación en la S/E Charrúa, desarrollado para la fase 2 del
estudio de PDCE, deberá iniciarse una vez detectada la apertura de los dos circuitos del vínculo
Ancoa-Alto Jahuel y el autotransformador de Ancoa.
8.5.2 Escenarios Futuros
Las condiciones observadas considerando la topología esperadas para esta fecha provocan
que la falla analizada resulte en características idénticas a la falla en la barra K1 de Ancoa la cual
desvincula dos circuitos de línea entra Ancoa y Alto Jahuel.
Por esta razón las conclusiones alcanzadas son las expresadas en el punto 6.5.2,
“ Escenarios Futuros”.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
135/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
9 Diseño de detalle de los Esquemas de Control
Se presenta aquí el nexo entre el ESTUDIO DE DETALLE realizado para cada una de las
contingencias extremas, y la INGENIERÍA DE IMPLEMENTACIÓN requerida para materializar las
soluciones propuestas.
Se definen las funciones, algoritmos, requerimientos mínimos, y características especiales a
cumplir por cada uno de los esquemas de control, a fin de poder abordar las soluciones analizadas
en los capítulos previos.
9.1 Esquema General
De los capítulos previos surge la necesidad de dos esquemas de defensa, uno para fallas del
doble circuito Ancoa – Alto Jahuel, y otro para fallas en barra Ancoa K2. Luego, teniendo en
cuenta que la ubicación física de ambos esquemas será la misma (S/E Ancoa), se propone la
instalación de un único esquema, de carácter integral, que contemple ambas condiciones de falla
y acciones de control.
La figura siguiente representa el esquema general de protección propuesto, formado por una
única unidad de supervisión, control y protección que se instalará en la S/E Ancoa, en la sala de
control del patio de 500kV y por elementos de transducción y medida externos a ella. Cabe
destacar que el esquema se desarrolla para satisfacer todas las condiciones topológicas.
Tanto los elementos constitutivos de la unidad de supervisión, control y protección del
esquema de protección así como los externos a ella, deberán ser tecnologías de adquisición,
computación y control adecuadas para su operación en SS/EE eléctricas con ambientes altamente
contaminados con interferencias electromagnéticas.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
136/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
G
S/E CHARRUAS/E CHARRUA500kV 500kV
S/E ANCOAS/E ANCOA500kV 500kV
SUPERVISOR LOCAL
GENERADORESGENERADORES - Pehuenche- Pehuenche - Loma Alta- Loma Alta
UNIDAD DEUNIDAD DESUPERVISIÓN,SUPERVISIÓN,
CONTROL YCONTROL YPROTECCIÓNPROTECCIÓN
UNIDAD DEUNIDAD DESUPERVISIÓN,SUPERVISIÓN,
CONTROL YCONTROL YPROTECCIÓNPROTECCIÓN
S/E ALTO JAHUELS/E ALTO JAHUEL500kV 500kV
S/E ANCOAS/E ANCOA220kV 220kV
SUPERVISOR REMOTO
SCADA
ACTIVACIÓN FASE 2 - CHARRÚA
GPS
Corriente
Estado
Transferencia de Potencia
Trip
a Colbúna Colbún
Figura 9.1 - Diagrama conceptual del esquema de protección desarrollado
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL 137/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLa figura 9.2 muestran esquemáticamente las partes constitutivas de este esquema y sus
elementos externos.
GPSGPS
I/OI/ORTUPLC
Embedded
RTUPLC
EmbeddedComm.Comm.
RespaldoEnergía
RespaldoEnergía
Unidad de Supervisión, control y protección principal
GPSGPS
I/OI/ORTUPLC
Embedded
RTUPLC
EmbeddedComm.Comm.
RespaldoEnergía
RespaldoEnergía
Unidad de Supervisión, control y protección de
respaldo
Transductorde potenciaCircuito 1
Transductorde potenciaCircuito 2
Transductorde corriente
Circuito 1
Transductorde corriente
Circuito 2
Transductorde potenciaCircuito 1
Transductorde potenciaCircuito 2
S S
S S
S S
S
S
S
S
S
S
Ancoa –
A.Jahuel
Ancoa –
Charrúa
Ancoa –
Pehuen
che
Autotransfo
rmad
or
Apertura Autotransformador
Activación Desconexión Generación Fase 2
GABINETE DEL ESQUEMA DE PROTECCIÓNUnidad
deSincronía
Unidadde
Sincronía
Apertura Autotransformador
Activación Desconexión Generación Fase 2SCADA
SupervisorRemoto
SupervisorLocal
SupervisorLocal
Suministrode
energía
Figura 9.2 - Diagrama conceptual del esquema de protección desarrollado
Todos los equipos indicados deben ser suministrados por el proveedor del esquema de
protección. El esquema muestra la configuración de equipos solicitada indicando la redundancia
requerida. Sin perjuicio de esta propuesta, el proveedor deberá demostrar, mediante la respectiva
memoria de cálculo, que se cumple con la confiabilidad solicitada.
La utilización de una determinada tecnología de la red de comunicaciones para los
transductores hacia el sistema supervisor del CDEC y hacia el SCADA será determinada por el
proveedor del esquema en función de las distancias y características que estén presentes en el
sitio.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
138/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLas señales que se obtendrán desde la sala de control de la S/E Ancoa 500kV y que deberán
llegar al esquema de protección serán las siguientes:
• Entradas Análogas
▪ Corriente en los dos circuitos de la línea Ancoa – Alto Jahuel
▪ Corriente en el cable Ancoa – Colbún
▪ Transferencia de potencia en los dos circuitos de la línea Ancoa - Charrúa
▪ Transferencias de potencia en los dos circuitos de la línea Ancoa – Pehuenche
• Entradas de Estado
▪ Estado abierto/cerrado de los interruptores de los dos circuitos Ancoa – Alto Jahuel
▪ Estado abierto/cerrado de los interruptores del cable Ancoa – Colbún
▪ Indicación de estado de falla en la barra K2
• Salidas de Estado
▪ Orden de trip para apertura de transformador Ancoa 500 kV
▪ Orden de trip para apertura de transformador Ancoa 220 kV
▪ Orden de trip a líneas Ancoa - Pehuenche
▪ Orden de trip a líneas Ancoa - Charrúa(*)
(*) Representa un método alternativo para activar la Fase 2 del PDCE. El método normal será mediante una señal de
activación.
• Otras salidas
▪ Puerta de comunicación remota hacia sistema supervisor del CDEC
▪ Puerta de comunicación local hacia sistema de supervisión local
▪ Orden de activación de la Fase 2 del PDCE
Considerando que la distancia entre las salas de control de Ancoa 500 kV y Ancoa 220 kV es
superior a 100 metros, y considerando eventuales altos niveles de interferencia electromagnética,
se requiere que tanto la lectura de transferencias así como la orden de trip de la línea
Ancoa - Pehuenche, deban ejecutarse a través de una red de comunicación que brinde seguridad
y confiabilidad en la lectura de las transferencias y en la emisión de órdenes. Se sugiere la
utilización de fibra óptica y elementos conversores de comunicación adecuados en cada uno de los
extremos.
La conexión al sistema supervisor deberá ser ejecutada en la misma sala de control de
Ancoa 500 kV mediante el estándar que fije el CDEC-SIC, pero que se estima debe ser fibra óptica
y protocolo ICCP de acuerdo a los requerimientos del nuevo SCADA que estará en servicio para la
fecha de entrada en servicio de esta Fase 4.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
139/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
9.2 Esquema Funcional
9.2.1 Esquema 1: Fallas en línea Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV
Los esquemas de protección aquí presentados son válidos cuando las SS/EE Ancoa y Alto
Jahuel están vinculadas en 500kV por un doble circuito. Esta condición puede darse previo a la
incorporación del tercer circuito Ancoa – Alto Jahuel, o posterior a la misma pero operando en
condiciones de red N-1 (un circuito F/S por falla o mantenimiento).
Si el vínculo entre Ancoa y Alto Jahuel es mediante tres circuitos, no se requieren acciones
de control para esta contingencia.
El esquema de protección detecta la apertura intempestiva del doble circuito Ancoa - Alto
Jahuel 500kV, y si la suma de las transferencias por Charrúa - Ancoa (sentido sur → norte) más
Ancoa - Pehuenche supera los 700 MW, se procede simultáneamente a la apertura del
autotransformador Ancoa y a la activación de la Fase 2 del PDCE.
Σ
Medición TransferenciaCharrúa – Ancoa
2x500kV
Medición TransferenciaPehuenche - Ancoa
2x220kV
+
+
AND
Trip AutotransformadorAncoa 500/220kV
Detección de aperturaAncoa – Alto Jauhel 2x500kV
> 700MW
≤ 700MW
Inicio Algoritmo de Desconexión de
generación Charrúa
No se requierenacciones de control
Cable Colbún - Ancoa 220kVEn Servicio
DOS circuitos Ancoa – Alto Jahuel 500kV
en servicio
Figura 9.3 - Lógica conceptual para fallas en línea Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV, con el cable
Ancoa – Colbún 220kV en servicio
El esquema debe:
➢ Leer sincronizada y permanentemente las transferencias de potencia activa de las líneas
Charrúa - Ancoa y Ancoa - Pehuenche, y calcular la suma de dichas transferencias.
La potencia por Charrúa - Ancoa será contabilizada si el sentido es Charrúa → Ancoa.
➢ Verificar que exista un doble circuito entre Ancoa y Alto Jahuel (NO triple), y que el cable
Ancoa – Colbún esté operativo.
➢ Detectar la apertura de ambos circuitos del vínculo Ancoa – Alto Jahuel 500kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
140/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice➢ Generar y dar orden de apertura al trasformador de Ancoa (sobre interruptores de 220kV y
500kV) en caso de que la suma de las transferencias de potencia activa sea superior a
700MW.
➢ Generar y dar orden de activación al esquema de protección de la Fase 2 del PDCE. Esta
orden será transmitida a S/E Charrúa (sitio donde está instalado el esquema de Fase 2) a
través de un enlace de comunicación entre las S/E Ancoa y Charrúa.
➢ Registrar la información pre- y post-contingencia durante un lapso mínimo de 5 y 10
segundos respectivamente.
Cable Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio
La operación con doble circuito entre Ancoa y Alto Jahuel 500kV, y sin el cable Ancoa –
Colbún 220kV en servicio se considera eventual, sin embargo, la importancia de este último hace
necesario recomendar una alternativa de control.
Si el cable Ancoa – Colbún se encuentra fuera de servicio, ya sea por falla, mantenimiento y
cualquier otra condición, el esquema de protección propuesto no será efectivo: La potencia
inyectada en Ancoa desde Charrúa (línea Charrúa – Ancoa 2x500kV) y desde Pehuenche (línea
Pehuenche - Ancoa 2x220kV) no podrá ser evacuada al centro de cargas sólo por el transformador
Itahue 220/154kV, y deberán tomarse acciones de control.
Para eliminar el aporte desde el sur del sistema, se recomienda la desconexión del ATR
Ancoa 500/220kV, con independencia de las transferencias previas.
A su vez, en el capítulo 7.4 ya se analizó la pérdida del ATR Ancoa sin el cable Ancoa –
Colbún 220kV, encontrando necesaria la desvinculación de la línea Ancoa – Pehuenche 2x220kV.
Finalmente, se recomienda reformar el esquema propuesto para casos donde el cable
Ancoa - Colbún se encuentre fuera de servicio, de la siguiente manera:
AND
Trip AutotransformadorAncoa 500/220kV
Detección de aperturaAncoa – Alto Jauhel 2x500kV
Inicio Algoritmo de Desconexión de
generación Charrúa
Cable Colbún - Ancoa 220kVfuera de Servicio
DOS circuitos Ancoa – Alto Jahuel 500kV
en servicio
Trip doble circuitoAncoa – Pehuenche 220kV
Figura 9.4 - Lógica conceptual para fallas en línea Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV, con el cable
Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
141/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl esquema debe:
➢ Verificar que exista un doble circuito entre Ancoa y Alto Jahuel (NO triple), y que el cable
Ancoa – Colbún esté fuera de servicio.
➢ Detectar la apertura de ambos circuitos del vínculo Ancoa – Alto Jahuel 500kV.
➢ Generar y dar orden de apertura al trasformador de Ancoa (sobre interruptores de 220kV y
500kV).
➢ Generar y dar orden de apertura a los interruptores de ambos circuitos del vínculo
Ancoa - Pehuenche 220kV.
➢ Generar y dar orden de activación al esquema de desconexión de generación de la Fase 2
del PDCE. Esta orden será transmitida a S/E Charrúa a través de un enlace de
comunicación entre las S/E Ancoa y Charrúa.
Será tarea primordial de la ingeniería de implementación, garantizar la confiabilidad
necesaria de esta señal de activación, asegurando la activación del esquema de
desconexión en Charrúa, si y solo si se verifican las condiciones mencionadas.
➢ Registrar la información pre- y post-contingencia durante un lapso mínimo de 5 y 10
segundos respectivamente.
9.2.2 Esquema 2: Fallas en barra Ancoa K2
El esquema abajo presentado tiene validez siempre que el cable Colbún – Ancoa 220kV esté
fuera de servicio. Si el cable está en servicio, no se requieren acciones de control para afrontar
esta falla.
El esquema de protección detecta fallas en la barra K2 y apertura del autotransformador
Ancoa 500/220kV, y procede a la apertura de la línea Ancoa - Pehuenche con independencia de
cualquier otra condición del sistema.
Trip doble circuitoAncoa – Pehuenche 220kV
Cable Colbún - Ancoa 220kVfuera de Servicio
AND
Detección de falla enbarra Ancoa K2
Figura 9.5 - Lógica conceptual para fallas en barra Ancoa K2, con el cable
Ancoa – Colbún 220kV fuera de servicio
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
142/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl esquema debe:
➢ Verificar que el cable Ancoa – Colbún esté fuera de servicio.
➢ Detectar aperturas por falla en barra Ancoa, incluyendo apertura del autotransformador
Ancoa 500/220kV.
➢ Generar y dar orden de apertura a los interruptores de ambos circuitos del vínculo
Ancoa - Pehuenche 220kV.
➢ Registrar la información de pre y postcontingencia durante un lapso mínimo de 5 y 10
segundos respectivamente, incluyendo las variables análogas y de estado definidas para la
situación previa a la incorporación del tercer circuito.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
143/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
9.3 Requerimientos
El esquema de protección propuesto deberá considerar al menos medir y/o controlar las
siguientes señales, sin perjuicio de que el proveedor del esquema pueda sugerir o proponer mas
medidas que apunten a obtener una mayor confiabilidad y seguridad de su propuesta de solución.
Subestación Paño Mediciones y Control Tipo
Ancoa 500kV
Alto Jahuel, circuito 1Medición de corriente Entrada
Estado de interruptores Entrada
Alto Jahuel, circuito 2Medición de corriente Entrada
Estado de interruptores Entrada
Alto Jahuel circuito 3Medición de corriente Entrada
Estado de interruptores Entrada
Charrúa, circuito 1
Medición de potencia activa bidireccional Entrada
Estado de interruptores Entrada
Apertura de interruptores Salida
Charrúa, circuito 2
Medición de potencia activa bidireccional Entrada
Estado de interruptores Entrada
Apertura de interruptores Salida
AutotransformadorEstado de interruptores Entrada
Apertura de interruptores Salida
Barra K2 Apertura por falla(*) Salida
Charrúa, circuitos 1y2 Activación Fase 2 PDCE Salida
Ancoa 220kV
Colbún, cableMedición de corriente Entrada
Estado de interruptores Entrada
Pehuenche, circuito 1
Medición de potencia activa unidireccional Entrada
Estado de interruptores Entrada
Apertura de interruptores Salida
Pehuenche, circuito 2
Medición de potencia activa unidireccional Entrada
Estado de interruptores Entrada
Apertura de interruptores Salida
(*) Será responsabilidad del proveedor del esquema de protección el determinar cuantas y cuales señales de la barra K2 y del
acoplador de barras deberá leer para distinguir entre una falla y una operación.
Tabla 9.1 - Requerimientos del esquema de protección
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
144/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
9.3.1 Medidas
Se propone la utilización de medidores electrónicos independientes en cada uno de los
circuitos mencionados.
Estos medidores deberán ser de tres elementos de tensión y tres elementos de corriente y
se conectarán a los transformadores de protección disponibles en los respectivos puntos de
medida.
Los medidores deberán poseer puerta de comunicación cuyo estándar de comunicación
(485, Ethernet, FO) sea adecuado (ej: velocidad, inmunidad al ruido) para transmitir los valores
de la medida a la unidad de control del esquema de protección.
El protocolo de comunicación utilizado entre los transductores y la unidad de control deberá
ser tal que permita obtener las lecturas sincronizadas (ej: DNP 3.0, IEC61850, etc.) con la
estampa de tiempo de acuerdo a la precisión utilizada en la unidad de sincronía satelital
(±1 milisegundo). No se utilizarán lecturas de potencia o corriente mediante transductores con
salida de 4-20 miliamperes o similar, por el retardo introducido.
Debe verificarse la capacidad disponible (burden) en los transformadores de medida.
9.3.2 Lectura de estados
El estado de los interruptores será determinado mediante la lectura de doble contacto
(no abierto/si cerrado) para incrementar la confiabilidad en la detección de la apertura de la línea.
Las entradas de lectura de estados de la unidad de control del esquema de protección
deberán permitir lectura sincronizada de eventos (ej: entradas tipo SOE) para permitir un registro
sincronizado con la estampa de tiempo suministrada por la unidad de sincronía satelital.
9.3.3 Control
Las señales de control para apertura de interruptores serán generadas utilizando doble
contacto (no abierto/si cerrado) para incrementar la confiabilidad en la detección de la orden de
apertura.
9.3.4 Comunicaciones
Todas las comunicaciones efectuadas entre elementos de medida, de control, de supervisor,
de sincronía, etc. deberán ser efectuadas mediante tecnologías y estándares aplicables a
subestaciones eléctricas que puedan funcionar sin interferencias en ambientes altamente
contaminados por interferencias electromagnéticas.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
145/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceSe deben utilizar estándares de comunicación adecuados para las distancias que deban
cubrirse entre los distintos elementos y la unidad de control (RS485, Ethernet, FO, etc.).
Independiente de los estándares utilizados, deberán mantenerse las características de
velocidad, confiabilidad y seguridad en la transmisión de los datos, necesaria para la operación
del esquema en los tiempos requeridos.
La comunicación entre la unidad de control y el sistema supervisor local se ejecutará a
través de una puerta de comunicación exclusiva para este uso y accesible desde el gabinete de
dicha unidad de control. El protocolo de comunicación utilizado en este caso será aquel
compatible con el HMI suministrado por el proveedor.
La comunicación entre la unidad de control y el sistema de supervisión remota se ejecutará
a través de una puerta de comunicación independiente. El protocolo de comunicación utilizado en
este caso será aquel compatible con el HMI suministrado por el proveedor.
No se permitirá el funcionamiento simultáneo de ambos sistemas de supervisión. El sistema
de supervisión remota será el prioritario y a través de él se otorgará la disponibilidad de
funcionamiento del sistema supervisor local.
Cuando ocurra la condición de funcionamiento desde el sistema de supervisión local, será
informada convenientemente en el sistema remoto mediante un registro de alarmas y/o eventos.
Adicionalmente a los esquemas de supervisión local y remoto, el esquema de protección
deberá proveer un canal de comunicación independiente y exclusivo hacia el SCADA del CDEC-
SIC, bajo protocolo ICCP. El coordinado proveerá del punto de conexión hacia el SCADA del CDEC.
La información transmitida a través de este enlace será un compendio de alarmas y eventos que
permitan al operador supervisar la operación del esquema de protección.
9.3.5 Supervisor
Los sistemas de supervisión tienen como función el permitir al coordinado responsable del
esquema y/o al CDEC, disponer de un conocimiento completo respecto del estado y de la
operación del esquema de protección.
Para tal efecto, se propone la utilización de tres esquemas de supervisión denominados
Local, Remoto y SCADA.
Supervisión Local
El proveedor del esquema suministrará un sistema HMI de supervisión local cuyas
principales funciones serán de mantenimiento, configuración y diagnóstico del esquema de
protección.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
146/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEl supervisor local será de carácter esporádico y se supone residente un PC portátil que solo
se conectará para ejecutar algunas de las funciones indicadas.
El proveedor debe suministrar una lista detallada de las capacidades de este supervisor pero
al menos deberá ser capaz de lo siguiente:
• Extracción de los registros históricos, registros de eventos y registros de alarmas
almacenados en el esquema de protección.
• La capacidad de registro de lo indicado deberá ser superior al registro de tres
contingencias o 6 meses de operación, lo que ocurra primero.
• Configuración del esquema de protección entendiendo por ello por ejemplo:
establecimiento de límites de operación, parámetros de comunicación, direcciones de
memoria, etc.
• Modificación de las variables que estén definidas como parametrizables.
• Extracción de los registros de autodiagnóstico de los elementos del esquema de
protección.
• Extracción de los registros que defina el proveedor para otorgar mantenimiento al sistema,
tales como, verificación y pruebas de enlaces de comunicación, verificación de errores o
eventos registrados por la unidad de control en su operación de régimen permanente, etc.
Supervisión Remota
El proveedor del esquema suministrará un sistema HMI de supervisión remota cuyas
principales funciones serán de supervisión de la visualización de la operación del esquema de
protección.
El supervisor remoto será de funcionamiento permanente y residirá en un PC ubicado en la
sala de control del CDEC.
El proveedor debe suministrar una lista detallada de las capacidades de este sistema
supervisor pero al menos deberá ser capaz de lo siguiente:
• Supervisión continua de todas las variables adquiridas por el esquema de protección a una
tasa de refresco no superior a 10 segundos.
• Supervisión de todas las variables adquiridas por el esquema de protección a
requerimiento del operador a una velocidad de respuesta no superior a 5 segundos.
• Supervisión de la operación del esquema de protección en la modalidad de reporte por
excepción, es decir, las variables serán actualizadas en forma instantánea luego de ocurrir
la contingencia para la cual fue diseñado el esquema de protección. Las velocidades
esperadas de actualización en este modo deben ser menores que 1 segundo.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
147/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceLas condiciones de excepción son las siguientes:
• Apertura del doble circuito Ancoa - Jahuel
• Falla en barra K2
• Emisión de orden de apertura de autotransformador Ancoa
• Emisión de orden de activación de Fase 2
• Emisión de orden de apertura de línea Ancoa - Pehuenche
El sistema supervisor deberá ser capaz de indicar las siguientes condiciones de alarma, cuya
velocidad de transmisión requeridas serán las mismas que las solicitadas para una condición de
excepción.
Esquema operado
Esquema inhabilitado indicando el origen de la inhabilitación: por orden local, remota,
manual, automática, etc.
Esquema habilitado y activado
Indicación de esquema próximo a llegar a la condición de “armado”, a activarse cuando la
suma de las transferencias Charrúa - Ancoa y Pehuenche - Ancoa supere el 95% (valor
parametrizable) de la potencia límite programada.
Indicación de esquema “armado” cuando la suma de las transferencias Charrúa - Ancoa y
Pehuenche - Ancoa supere el 100% de la potencia límite programada
Indisponibilidad parcial o total de algún elemento del esquema que esté presentando
problemas
Cualquier evento anómalo detectado en las rutinas de autodiagnóstico del esquema de
protección.
Apertura de Gabinete del esquema de protección.
No se requiere ni exige que el esquema supervisor remoto tenga la capacidad de registros
históricos pero es una característica deseable el que la posea. En caso de que el proveedor la
ofrezca, esta característica no deberá condicionar ninguna de las otras características de
desempeño solicitadas.
Las velocidades propuestas de respuesta consideran que el enlace de comunicación
suministrado por el CDEC entre la S/E Ancoa y sus dependencias deberá tener las mismas o
superiores características de desempeño que un enlace de F.O. dedicado.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
148/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Conexión al SCADA
El proveedor del esquema suministrará una puerta de comunicación hacia el SCADA del
CDEC, con protocolo ICCP, cuyas principales funciones serán de supervisión de la visualización de
la operación del esquema de protección.
La información entregada por esta puerta de comunicaciones será de funcionamiento
permanente.
El proveedor debe suministrar una lista detallada de las capacidades de la información
entregada a través de esta puerta de comunicación pero al menos deberá ser capaz de informar lo
siguiente:
• Magnitud de todas las variables análogas adquiridas por el esquema de protección.
• Condición de todas las variables de estado de entrada y salida incluyendo la condición de
orden de activación de la Fase 2.
• Condición de operación del esquema de protección (Armado, Activado, Operado, con falla,
fuera de servicio).
9.3.6 Sincronía Satelital
El esquema de protección propuesto por el proveedor deberá disponer de un sistema de
sincronía satelital independiente basado en su propio GPS, tal que permita que los registros de las
variables de estado y análogas del esquema queden con estampas de tiempo con resolución y
precisión de ±1 milisegundo.
En caso de falla en la antena del sistema GPS o en caso de problemas con los satélites, la
unidad de sincronía deberá poseer y continuar funcionando con un reloj interno y así mantener la
estampa de tiempo con resolución de ±1 milisegundo y cuya deriva no sea mayor a 3 segundos
diarios.
Este reloj interno de la unidad de control deberá sincronizarse automáticamente al reloj
externo basado en el GPS cuando este último esté en servicio.
Si falla la unidad de sincronía satelital, la unidad de control deberá tener su propio reloj de
tiempo real con resolución de 1 milisegundo y deberá funcionar en forma autónoma manteniendo
una deriva no superior a 3 segundos diarios a temperatura ambiente.
9.3.7 Procesamiento
El procesamiento de las señales adquiridas será ejecutado completamente por una única
unidad de control de acuerdo al esquema mostrado en la figura 8.26.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
149/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceEsta unidad de control deberá estar desarrollada sobre la base de equipos de computación,
tales como RTU, PLC, Embedded PC, ASIC, DSP´s o una integración de ellos.
Estos equipos deberán ser tecnologías probadas y de uso demostrable en subestaciones
eléctricas.
La unidad de control de este esquema de protección deberá al menos tener las siguientes
capacidades:
• Capacidad de HW de I/O ampliables en un 20% para soportar futuras modificaciones.
• Capacidad de incluir y ejecutar nuevos programas ampliables a un 50%
• Basado en un sistema operativo multitarea o que permita ejecutar tareas en forma
simultánea. Así, la detección de una apertura de una línea es instantánea y no se requiere
esperar una secuencia de programa para detectar dicha apertura.
• Reloj de tiempo real de 1 milisegundo de resolución
• Capacidad para manejar protocolos Modbus, DNP 3.0 y IEC61850 cliente/servidor
GOOSE/MMS
• Capacidad de puertas de comunicación ampliable para permitir interconectividad con los
esquemas de protección de las otras fases del PDCE y con un sistema administrador de
esquemas de protección de las fases de PDCE.
• Capacidad para desarrollar y ejecutar rutinas de autodiagnóstico a todos los elementos
externos a la propia unidad de control, tales como transductores, enlaces de comunicación,
unidad GPS, etc.
• Capacidad de funcionar automáticamente con una unidad de respaldo de energía, la que
podrá ser intregrada en la unidad de control o externa.
• Capacidad de funcionar en modo redundante nativo, es decir, capacidad de estar
conectada a otra unidad funcionando en paralelo y, ante la ocurrencia de la falla de una
unidad, el control sea inmediata e instantáneamente transferido a la otra unidad mediante
un programa en el firmware de la unidad de control (y no en un SW externo). De este
modo, la transferencia del control será instantánea, minimizando la indisponibilidad del
esquema de protección.
• La unidad de control deberá demostrar tener una disponibilidad igual o superior a la
solicitada en la normativa técnica de un 99,5%.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
150/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
9.3.8 Otros requerimientos
➢ Considerando lo crítico de la operación de estos esquemas de protección, el impacto de
ellos en la operación de la red y el bajo costo comparativo que representa una segunda
unidad de control frente a al costo de un apagón (blackout), se propone el uso de una
unidad de control de redundancia.
Esta unidad de control deberá funcionar como unidad de respaldo, en modo espejo y en
caliente, es decir, asumirá en forma instantánea el control del esquema de protección ante
la eventualidad de una falla de la unidad principal.
La redundancia de la unidad de control deberá ser nativa, es decir, el fabricante de la
misma deberá proveer en su firmware esta facilidad. La redundancia no podrá
“construirse” a través de programas externos desarrollados para ello.
Esta condición de redundancia solo puede levantarse si el proveedor demuestra, mediante
una memoria de cálculo, que es posible lograr la confiabilidad requerida mediante la
utilización de una sola unidad de control.
➢ La redundancia de la unidad de control principal no debe ser entendida como una
redundancia de CPU. Así expuesto la redundancia solicitada debe ser entendida también
para las puertas de entrada/salida de estado y análogas, de puertas de comunicación, etc.,
asociadas a esta unidad de control de acuerdo a lo que se muestra en la figura 8.26.
➢ La unidad de control principal y de respaldo del esquema de protección estarán
completamente alojadas en un gabinete independiente.
➢ La unidad de control (principal y de respaldo) deberá poseer programas de ejecución
permanente que permitan efectuar un autodiagnóstico de todos los elementos del
esquema de protección.
Las rutinas de autodiagnóstico deberán detectar mal funcionamiento de al menos de los
siguientes elementos:
▪ Transductor de Potencia
▪ Transductor de Corriente
▪ Lectura errónea de contactos de entrada
▪ Falla de unidad de sincronía satelital
▪ Falla en unidad GPS y/o detección de red satelital
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
151/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice▪ Falla en enlace del supervisor local
▪ Falla en el enlace de comunicaciones del supervisor remoto
▪ Falla en el enlace ICCP hacia el SCADA del CDEC
▪ Fallas en equipos de comunicación (switches, routers, etc.)
▪ Falla en sistema de respaldo de energía
▪ Falla en sistema de energía de alimentación
➢ El esquema de protección deberá tener la capacidad de comunicación sobre protocolo
IEC61850 en modalidad GOOSE, y de desarrollar y cargar nuevos programas para permitir
interactuar con otros esquemas de protección y para interactuar con un eventual
administrador maestro de esquemas de protección.
➢ La redundancia finalmente propuesta por el proveedor del esquema deberá satisfacer la
condición de confiabilidad requerida. La confiabilidad sugerida será la expuesta por la
normativa técnica vigente para los sistemas de monitoreo en tiempo real de un 99,5%.
Esta confiabilidad deberá determinarse empíricamente y el proveedor deberá demostrar,
mediante la respectiva memoria de cálculo, que la redundancia que él propone y que
deberá otorgar a uno o mas componentes del esquema propuesto, satisface la
confiabilidad solicitada.
➢ El proveedor deberá suministrar los programas necesarios para que, mediante la unidad de
supervisión local, y en forma automática, sea posible obtener un único archivo con el
registro histórico de todas las variables con resolución de un milisegundo.
➢ El proveedor del esquema de protección deberá sugerir la forma en que su esquema
reconocerá la incorporación del tercer circuito Ancoa – A. Jahuel. En cualquier caso, y para
efectos de mayor seguridad, dicha forma deberá requerir al menos una modificación en el
hardware (ej: cierre/ apertura de un circuito) además del correspondiente cambio en la
configuración de SW del esquema.
➢ Se propone que la señal de activación de la fase 2 del PDCE se ejecute a través de un
enlace de onda portadora que esté disponible en la línea de transmisión Ancoa - Charrúa.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
152/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
9.4 Validez
El esquema de control propuesto tiene validez hasta la incorporación del segundo
autotransformador Ancoa 500/220kV, luego del cual las tres contingencias extremas analizadas
pueden ser controladas por el sistema, sin la necesidad de esquemas de control específicos.
Se espera para esas instancias una configuración topológica como la siguiente:
K1
CHARRÚA
ANCOA
A. JAHUEL
POLPAICO
K2
L1L2L3
G
Itahue
PehuencheLoma Alta
9.5 Estimación de plazos de implementación
El siguiente esquema presenta el cronograma propuesto para las etapas requeridas para la
implementación de esta fase 4 del Plan de Defensa contra Contingencias Extremas.
Mes → 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ActividadGestión de actividades con mandante y coordinadosGestión de proveedoresIngeniería total del Proyecto (incluye memoria de confiabilidad)Desarrollo de Programas para Unidad de ControlDesarrollo de Programas para Supervisor remotoDocumentación de pruebas del proyectoDesarrollo de Pruebas FAT/SATCapacitaciónDocumentación de operación y mantenimiento del proyectoMontaje, configuración y Puesta en Marcha del esquemaMontaje, instalación, fusión y pruebas FO
Actividad en cursoFinalización de la Actividad
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
153/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice9.6 Estimación de costos de implementación
A partir de los requerimientos de componentes establecidos en los apartados previos, se
realiza una estimación de costos para la implementación del esquema.
Componente Cantidad Unitario Unidad Total
Transductor de corriente 3 1800 USD 5400
Transductor de potencia 4 1800 USD 7200
Unidad de Control + I/O 2 27000 USD 54000
Licencias 2 7000 USD 14000
Unidad de Sincronía + Antena 1 3000 USD 3000
Subsistemas de Comunicación (Remoto, Local y SCADA) 3 14000 USD 42000
Supervisor (HMI)Equipos y licencias 1 12000 USD 12000
Gabinetes y accesorios 1 10000 USD 10000
Equipos de energía de alimentación 1 6000 USD 6000
F.O. Dieléctrica (sólo suministro) local 5 USD x
Canalizaciones ymateriales de montaje 1 45000 USD 45000
SubTotal en USD 198600
Repuestos Críticos - 25 % 49650
Total en USD 248250
Las principales tareas a efectuar por el proveedor del esquema para la implementación del
proyecto se resumen a continuación:
• Gestión de actividades con el CDEC-SIC y coordinados
• Gestión de proveedores
• Ingeniería de detalle del proyecto
• Desarrollo de programas
• Desarrollo de pruebas
• Documentación de operación y mantenimiento del proyecto
• Montaje, configuración y Puesta en Marcha del esquema
Debe entonces considerarse dentro del costo total de la implementación del plan de defensa
la valorización de los recursos humanos necesarios los cuales deben ser estimados por el
proveedor del esquema.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
154/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10 Apéndice - Condición topológica adicional
Adicionalmente al análisis realizado para las topologías esperadas e informadas de forma
oficial, se analiza una condición topológica adicional para la fecha de puesta en servicio del tercer
circuito entre las SS/EE Ancoa y Alto Jahuel 500kV.
Los escenarios analizados en este punto consideran, a diferencia de los previsto, que la obra
de interconexión entre las subestaciones Ancoa y Colbún 220kV permanece operativa luego de la
puesta en servicio del tercer circuito de 500kV.
Teniendo en cuenta esta topología, se analiza en primer lugar los limites operativos y luego
cada una da las contingencias extremas que forman parte de este estudio.
10.1 Límites Operativos
Ante esta nueva topología considerada se debe evaluar la redistribución de potencias a
través de la resolución del flujo de cargas. La principal problemática relacionada con esta nueva
configuración radica en la permanencia de un circuito de 500kV al producirse la salida de servicio
de dos de los circuitos paralelos.
Tal como fue analizado para la topología de Febrero de 2013, los escenarios de mayor
criticidad resultan aquellos que poseen transferencias máximas en sentido Sur → Norte. La
siguiente figura muestra el resultado del flujo de potencia para condiciones de máxima
transferencia por Charrúa - Ancoa y máximo despacho de las centrales presentes en la zona de
influencia considerando operativa la interconexión Colbún-Ancoa.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
155/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
ITAHUE 220kV
COLBUN 220kV
CANDELARIA 220kV
MAIPO 220kV
A. JAHUEL 220kV
ITAHUE 154kV
A. JAHUEL 154kV
Sistema 500kV
Sistema 220kV
Sistema 154kVG Pehuenche
Loma Alta
G ColbúnMachicura
GCandelaria
Sur del SIC
1360 MW
99 MW126 MW
576 MW
500 MW
TINGUIRIRICA 154kV
215 MW
588 MW
560 MW
260 MW
Flujo Máximoadmisible
Flujo admisible
208 MW
1687 MW
Figura 10.1 - Distribución de flujos. Máxima trasferencias Sur→Norte
El despacho de las unidades resulta similar al utilizado para la topología previa del sistema
(ver figura 3.1). Esta nueva configuración permite reducir levemente la carga de los sistemas
paralelos de 220kV y 154kV, obteniéndose una mejor redistribución de flujos.
La distribución de flujos Sur → Norte (Charrúa - Ancoa + Centrales Pehuenche y Loma
Alta) para el escenario mostrado en la figura 10.1 resulta aproximadamente la siguiente:
• Ancoa – Alto Jahuel 500kV: 87%
• Ancoa - Colbún 220kV: 5%
• Ancoa – Itahue 220kV: 8%
Esto indica que el 87% de la potencia que proveniente de Charrúa + la potencia generada
por Pehuenche y Loma Alta, fluye hacia Alto Jahuel por el triple circuito de 500kV.
Como siempre, debe tenerse en cuenta que el escenario maximiza la transferencia por el
sistema de 500kV, representado una condición crítica ante la ocurrencia de la doble contingencia.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
156/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10.2 Contingencia Extrema 1: Falla Barra Ancoa K1
La falla en la barra K1 provoca que entre las subestaciones Ancoa y Alto Jahuel quede
vinculado sólo un circuito de 500kV, y el transformador Ancoa 500/220kV se mantenga operativo.
Tal como se determinó en el análisis con el cable Colbún-Ancoa fuera de servicio, las
sobrecargas registradas en el tramo de línea sano entre Ancoa y Alto Jahuel para el escenario
extremo eran de aproximadamente 18%. La permanencia del cable Colbún-Ancoa permite aliviar
la condición mencionada debido a la posibilidad de circulación de potencia desde Pehuenche hacia
el sistema de 220kV de Colbún.
En las siguientes figuras se puede apreciar que la respuesta es similar a la analizada para
esta misma falla con la topología previa al triple circuito la cual representa una condición de
impacto prácticamente nulo para el sistema en el escenario de mayor criticidad.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,00
120,00
90,00
60,00
30,00
0,00
-30,00
Ancoa - Polpaico 500 kV: Carga Linea Ancoa-Alto JahuelCCSS M 1: Carga Capacitor Serie
Carga = 100%
101.97 %101.97 %
82.70 % 82.70 %
Estudio PDCE Fases 4 y 5 Linea_500kV
Date: 3/27/2012
Annex: /28
DIg
SIL
EN
T
Figura 10.2 - Falla Barra K1 Ancoa – Carga en circuito sano con topología futura
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
157/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión en pu (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión en pu (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)DdA\J: Tensión en pu (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro TG: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador Taltal 1: Rotor Angle
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
Anc\K2: Electrical FrequencyAJah\K1: Electrical FrequencyPol\K1: Electrical FrequencySLuis\J1: Electrical FrequencyMaite\J1: Electrical FrequencyDdA\J: Electrical Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SISTEMA
Date: 3/27/2012
Annex: /8
DIg
SIL
EN
T
Figura 10.3 - Falla Barra Ancoa K1, con topología futura
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
158/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10.3 Contingencia Extrema 2: Falla Barra Ancoa K2
La falla en la barra K2 provoca que entre las subestaciones Ancoa y Alto Jahuel queden
vinculados dos circuitos de 500kV, mientras que se desvincula el autotransformador Ancoa
500/220kV.
Tal como se detalló en el punto 7.4.1, el recurso necesario ante esta contingencia consistía
en la desvinculación de la generación de las centrales Pehuenche y Loma Alta para evitar colapsos
debido a la incapacidad del sistema de 154kV para exportar la potencia generada.
Claramente esta condición mejora notoriamente ante la topología actualmente analizada. Al
encontrarse operativo el cable Colbún-Ancoa la generación de las mencionadas centrales puede
exportarse sin inconvenientes dado que la capacidad de ambos sistemas supera largamente el
máximo aporte de potencia disponible. De esta forma, al producirse la contingencia la salida de
servicio del autotransformador, la generación de Pehuenche y Loma Alta se redirigirá hacia el
centro de carga del sistema a través de los sistemas paralelos de 220kV y 154kV.
La figura 10.4 muestra la evolución del sistema ante una falla en la barra K2 considerando
la topología adicional. Tal como pude observarse, ante el escenario más crítico el cual posee
máximas transferencia Charrúa-Ancoa y Pehuenche-Ancoa, el impacto sobre el sistema es nulo
sin que resulte necesario la acción de recursos estabilizantes.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
159/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,140
0,980
0,820
0,660
0,500
Anc\K1: Tensión en pu (Base 510 kV)AJah\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)Pol\K1: Tensión en pu (Base 500 kV)
Y = 1,03 p.u.
Y = 0,97 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 0,95 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
1,300
1,100
0,900
0,700
0,500
0,300
Pol\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Anc\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)CNav\J1: Tensión en pu (Base 224 kV)Quill\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)SLuis\J1: Tensión en pu (Base 228 kV)Maite\J1: Tensión en pu (Base 226 kV)DdA\J: Tensión en pu (Base 224 kV)Cha\J2: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,95 p.u.
Y = 1,05 p.u.
Y = 1,20 p.u.
Y = 0,70 p.u.
Y = 1,10 p.u.
Y = 0,90 p.u.
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
150,0
90,00
30,00
-30,00
-90,00
-150,0
Generador Nehuenco II TG: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro TG: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador Taltal 1: Rotor Angle
Y = 120,00 deg
Y =-120,00 deg
30,024,018,012,06,00-0,00 [s]
53,00
52,00
51,00
50,00
49,00
48,00
Anc\K1: Electrical FrequencyAJah\K1: Electrical FrequencyPol\K1: Electrical FrequencySLuis\J1: Electrical FrequencyMaite\J1: Electrical FrequencyDdA\J: Electrical Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
f = 52Hz
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SISTEMA
Date: 3/27/2012
Annex: /8
DIg
SIL
EN
T
Figura 10.4 - Falla Barra K2 Ancoa – Topología futura
Esta contingencia no provoca mayores inconvenientes en el sistema, principalmente por dos
razones:
– la nueva vinculación Colbún - Ancoa 220kV permite exportar la generación de las centrales
Pehuenche y Loma Alta sin problemas ante la apertura del autotransformador Ancoa.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
160/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índiceObsérvese que esta condición no se da únicamente ante la ocurrencia de la contingencia
extrema sino también ante la apertura del autotransformador de Ancoa.
– criterio de operación N-1 con el que debería operar el doble enlace Charrúa - Ancoa 500kV,
dado que la pérdida de uno de los circuitos hace que la carga se transfiera
automáticamente al circuito paralelo.
En el vínculo Ancoa - Alto Jahuel no se presentan problemas, dado que permanece operando
con dos circuitos de línea.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
161/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10.4 Contingencia Extrema 3: Falla Ancoa – Alto Jahuel 2x500kV
Como fue analizado para las fallas en las barras de la S/E Ancoa, se presenta a continuación
el análisis de falla en dos de los circuitos Ancoa – Alto Jahuel 500kV, considerando la topología
adicional analizada. En primer lugar se realiza un análisis estático de la contingencia y luego el
estudio dinámico.
Análisis estático
La nueva configuración topológica hace que luego de ocurrida la mencionada contingencia,
las barras de Ancoa y Alto Jahuel 500kV permanezcan vinculadas a través de un único circuito de
línea.
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
Circuitos en Falla
Circuitossano
Figura 10.5 - Simulación de la doble contingencia
Se tiene en cuenta para este análisis que los circuitos de línea involucrados poseen distinta
capacidad: Los circuitos denominados L2 y L3 (nuevo) poseen una capacidad de 1800MVA,
mientras que el circuito L1 posee una capacidad de 1500MVA, a 25º de temperatura ambiente y
con sol.
Como primer instancia se considera el análisis sobre la base de flujos de potencia,
considerando abiertas los circuitos L2 y L3 entre las subestaciones Ancoa y Alto Jahuel. Las
condiciones resultantes son de características similares a la falla en barra Ancoa, donde se
pierden dos de los tramos de línea de 500kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
162/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
CHARRÚA 500kV
POLPAICO 500kV
ANCOA 220kV
Sur del SIC
Barra 1
CHARRÚA 500kV
ANCOA 500kV
A. JAHUEL 500kV
POLPAICO 500kV
Sur del SIC
Barra 2
667MW 669MW
1477MW
141MW
L1L2L3Linea 97%
Capacitor 101%
Figura 10.6 - Análisis Estático – Apertura Circuitos L2 y L3
Como puede verse, ante la condición más crítica de despacho, la línea que permanece en
servicio queda en condiciones de operación de emergencia, sin que se sobrepasen a límites
inadmisibles los niveles de carga del conductor y del capacitor serie.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
163/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Análisis dinámico
Los eventos a simular se resumen en la siguiente tabla.
Tiempo de
simulaciónEventos
0,00 seg .. Inicio de la simulación
1,00 seg
.. Cortocircuito bifásico franco a tierra en línea Ancoa-Alto Jahuel L1 extremo Ancoa.
polifásico. Puenteo de los capacitores serie de las lineas Charrúa-Ancoa y Ancoa – Alto
Jahuel
1,12 seg
Apertura de los interruptores de las líneas L3 y L2 Ancoa-Alto Jahuel 500kV.
Despeje del Cortocircuito.
.. Apertura puente capacitores serie Charrúa – Ancoa y circuito sano Ancoa – Alto
Jahuel
Tabla 10.1 - Eventos de Simulación Falla 2x500 Ancoa-Alto Jahuel
Obsérvese que los circuitos disparados corresponden al 2 y 3, quedando en servicio el 1 que
posee menor capacidad.
La respuesta posee gran similitud con la pérdida de la barra Ancoa K2, la cual provoca que
parte de la potencia proveniente desde el sur se redistribuya hacia el circuito sano. Al igual que la
mencionada contingencia, la principal problemática está relacionada con la carga del circuito
sano, por lo que debe verificarse su comportamiento.
En las siguientes figuras se muestran las evoluciones de variables representativas del
sistema, de las que puede observarse una respuesta satisfactoria:
➢ El sistema logra un correcto amortiguamiento luego de ocurrida la contingencia (ver figura
10.6).
➢ La carga del conductor permanece por debajo de su capacidad de régimen permanente
(ver figura 10.7).
➢ El capacitor serie de la línea permanece con valores levemente superiores a su capacidad
nominal de régimen permanente (<3%), por lo que se destaca:
◦ las leves sobrecargas registradas sobre el CCSS, respecto a su capacidad de régimen
permanente, se producen para la condición operativa más crítica.
◦ en caso que se presente un escenario más crítico, no contemplado en este estudio,
debe considerarse que la capacidad transitoria de este equipo permite soportar
sobrecargas de aprox. un 35%, por un tiempo de 30 minutos. Esto implica más de un
30% de margen de seguridad.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
164/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice◦ 30 minutos se considera un tiempo suficiente para restablecer manualmente una
condición operativa acorde a la situación, reduciendo las transferencias SUR → NORTE.
➢ El cable Colbún-Ancoa permite reducir la sobrecarga de un máximo de 18% a un máximo
de 3% debido a la redistribución de flujos por este elemento.
19,99215,99411,9957,99683,9984-0,0000
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Anc\K1: T ensión en pu (Base 510 kV)AJah\K1: T ensión en pu (Base 500 kV)Pol \K1: T ensión en pu (Base 500 kV)
Y = 1,030 p.u.
Y = 0,970 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 0,950 p.u.
19,99215,99411,9957,99683,9984-0,0000
1,3000
1,1400
0,9800
0,8200
0,6600
0,5000
Pol \J1: T ensión en pu (Base 224 kV)AJah\J1: T ensión en pu (Base 224 kV)Anc\J1: T ensión en pu (Base 224 kV)CNav\J1: T ensión en pu (Base 224 kV)Qui l l \J1: T ensión en pu (Base 226 kV)SLuis\J1: T ensión en pu (Base 228 kV)M aite \J1: T ensión en pu (Base 226 kV)DdA\J: Tensión en pu (Base 224 kV)
Y = 0,950 p.u.
Y = 1,050 p.u.
Y = 1,200 p.u.
Y = 0,700 p.u.
Y = 1,100 p.u.
Y = 0,900 p.u.
19,99215,99411,9957,99683,9984-0,0000
150,00
90,000
30,000
-30,000
-90,000
-150,00
Generador Nehuenco II T G: Rotor AngleGenerador Pehuenche 1: Rotor AngleGenerador Rapel 1: Rotor AngleGenerador San Isidro T G: Rotor AngleGenerador Colbun 1: Rotor AngleGenerador Nueva Renca TG: Rotor AngleGenerador Nueva Ventanas: Rotor AngleGenerador Guacolda 1: Rotor AngleGenerador T al tal 1: Rotor Angle
Y =120,000 deg
Y =-120,000 deg
19,99215,99411,9957,99683,9984-0,0000
51,00
50,50
50,00
49,50
49,00
48,50
48,00
Anc\K1: Electrical FrequencyAJah\K1: Electrical FrequencyPol \K1: Electrical FrequencySLuis\J1: Electrical FrequencyM ai te\J1: Electrical FrequencyDdA\J: Electrical Frequency
f = 51 Hz
f = 49 Hz
f = 48.3 Hz
Estudio PDCE Fases 4 y 5 02-SIST EM A NORTE
Date: 3 /21/2012
Annex: /6
DIg
SIL
EN
T
Figura 10.7 - Variables Sistémicas
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
165/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
Alto Jahuel - Reacto 500 kVr L1: Loading in %
Y = 100,00 %
19.08 s 97.64 % 19.08 s 97.64 %
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
150,00
120,00
90,00
60,00
30,00
0,00
-30,00
CCSS M 3(1): Loading in %
Y = 100,00 %
19.47 s102.25 % 19.47 s102.25 %
20,016,012,08,004,00-0,00 [s]
200,00
160,00
120,00
80,00
40,00
0,00
-40,00
Ancoa 1 525/220kV_750MVAx4: Loading in %
Y = 100,00 %
0.48 s 51.39 % 0.48 s 51.39 %
19.57 s 21.92 % 19.57 s 21.92 %
Estudio PDCE Fases 4 y 5 SubPlot(1)
Date: 3/16/2012
Annex: /30
DIg
SIL
EN
T
Figura 10.8 - Carga de Elementos Críticos
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
166/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
10.5 Conclusiones
De los análisis realizados para cada contingencia considerando una topología adicional a la
esperada se pueden obtener las siguientes conclusiones:
• La permanencia de la interconexión Colbún-Ancoa 220kV ante la puesta en servicio del
tercer circuito Ancoa-Alto Jahuel resulta beneficiosa, al menos para todas las contingencias
estudiadas en este informe.
• Ante fallas en la barra K1 de la subestación Ancoa 500kV para el escenario más crítico se
registran leves sobrecargas (<3%) en el circuito sano de 500kV entre Ancoa y Alto Jahuel.
El cable Colbún-Ancoa permite evacuar parte de la potencia generada por las centrales
Pehuenche y Loma Alta disminuyendo la carga final del circuito de 500kV.
• Ante falla en la barra K2 se registra la principal ventaja de mantener la interconexión de
220kV en servicio. Se evidencia que con la topología considerada no se requiere la toma
de acciones post-contingencia resultando en un impacto sistémico prácticamente nulo. La
posibilidad de evacuación de la potencia de generación de Pehuenche y Loma Alta a través
de los sistemas paralelos de 220kV y 154kV disminuyen notoriamente la criticidad de la
contingencia.
• Ante falla en dos circuitos de 500kV entre las subestaciones Ancoa y Alto Jahuel, los
resultados registrados son similares a los obtenidos ante fallas en la barra K1. En esta falla
también se evidencia la importancia del vínculo de 220kV.
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
167/168
Tel +54 341 5680321 (+rot)
www.estudios-electricos.com
Ir al índice
Esta página ha sido intencionalmente dejada en blanco
P:EE-2011-009/I:EE-ES-2012-234/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS SRL
168/168