PROYECTO FIN DE CARRERA
Presentado a
LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Para obtener el título de
INGENIERO ELÉCTRICO
por
CARLOS ANDRÉS AFRICANO DÍAZ
ANÁLISIS DE USO DE PSTS PARA CONTROL DE FLUJO EN EL ÁREA
ORIENTAL
ASESOR
Mario Alberto Ríos Mesías, Ph.D, Profesor titular, Universidad de los Andes
Contenido
1
INTRODUCCIÓN ... 8
2
TRANSFORMADORES DESFASADORES DE POTENCIA (PST) ... 9
2.1
Prueba diagnóstica con implementación de PST en un sistema simple NEPLAN... 11
2.2
Conversión de Transformador tridevanado en transformador bidevanado ... 14
3
OBJETIVOS ... 15
3.1
Objetivos Generales... 15
3.2
Objetivos Especificos ... 15
4
ANALISIS DE CARGABILIDAD Y FLUJOS DE POTENCIA ... 16
4.1
Descripción ... 16
4.2
Desarrollo ... 16
4.2.1
Puntos de conexión de PST ... 17
4.2.2
Expansiones de STN y STRs ... 17
4.2.3
Caracterización de la Zona de estudio ... 17
4.2.4
Análisis eléctricos e indicadores ... 17
4.2.5
Selección de contingencias ... 17
5
RESULTADOS ... 18
5.1
Análisis del STN año 2018 sin uso de PST ... 18
5.1.1
Subestación Bacatá ... 18
5.1.2
Subestación Nueva Esperanza ... 20
5.1.3
Subestación Norte ... 23
5.1.4
Influencia elementos eléctricos en distintas subestaciones ... 24
5.2
Análisis individual del uso de PST en el área Oriental ... 24
5.2.1
Uso de PST en S/E Bacatá ... 24
5.2.2
Uso de PST en S/E Nueva Esperanza ... 31
5.3
Análisis conjunto del uso de PST en el área Oriental... 39
6
CONCLUSIONES ... 44
7
REFERENCIAS ... 45
Lista de Figuras
Figura 1. Proyección de la demanda de energía eléctrica. [1] ... 8
Figura 2. Modelo de la Línea de transmisión con uso de PST [3] ... 10
Figura 3. Potencia activa en función de δ, con o sin uso de PST. [3] ... 10
Figura 4. Conexión y desfase del PST Directo simétrico. [6] ... 11
Figura 5. Variación de la potencia con respecto al ángulo del PST. [6] ... 11
Figura 6. Sistema implementado para el uso de PST. ... 12
Figura 7. Consideraciones para implementar un PST directo simétrico en NEPLAN. ... 12
Figura 8. Conversión de los parámetros de un transformador tridevanado en parámetros para 3
transformadores bidevanados. [7], [8]. ... 14
Figura 9. Modelo implementado en la conversión del transformador tridevanado en 2
transformadores bidevanados. [7] ... 15
Figura 10. Flujos de carga en los elementos conectados al nodo Bacatá 500kV para los casos sin
uso de PST, con uso de PST (tap 0), con Pset de -40% y Pset de 40%... 26
Figura 11. Flujos de carga en los elementos conectados al nodo Nueva Esperanza 500kV para los
casos sin uso de PST, con uso de PST (tap 0), con Pset de -60% y Pset de 60%. ... 33
Lista de tablas
Tabla 1. Flujo de potencia activa y cargabilidad en el nodo de 500kV con uso de PST y variando el
Pset en el sistema implementado... 13
Tabla 2. Conversión de parámetros reactivos en los transformadores 500/230/34,5kV de las S/E
Bacatá y Nueva Esperanza. ... 15
Tabla 3. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de
elementos en la misma S/E. ... 18
Tabla 4. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de
elementos en la misma S/E. Continuación ... 19
Tabla 5. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia
N-1 de elementos en la misma S/E. ... 20
Tabla 6. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia
N-1 de elementos en la misma S/E. Continuación. ... 2N-1
Tabla 7. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Norte con contingencia N-1 de
elementos en la misma S/E. ... 23
Tabla 8. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de una S/E Nueva Esperanza con contingencia
N-1 de elementos en otra S/E. ... 24
Tabla 9. Flujo de potencia y Cargabilidad de los elementos conectados al nodo de 500kV Bacatá sin
uso de PST, con uso de PST y con variaciones de Pset al tener implementado un PST. ... 25
Tabla 10. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Bacatá, y sus correspondientes contingencias, con un
PST implementado en el transformador 500/230kV en Bacatá. ... 27
Tabla 11. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Bacatá, y sus correspondientes contingencias, con un
PST implementado en el transformador 500/230kV en Bacatá. Continuación... 28
Tabla 12. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Bacatá, y sus correspondientes contingencias, con un
PST implementado en el transformador 500/230kV en Bacatá. Continuación... 29
Tabla 13. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Bacatá, y sus correspondientes contingencias, con un
PST implementado en el transformador 500/230kV en Bacatá. Continuación... 30
Tabla 14. Flujo de potencia y Cargabilidad de los elementos conectados al nodo de 500kV Nueva
Esperanza sin uso de PST, con uso de PST y con variaciones de Pset al tener implementado un PST.
... 32
Tabla 15. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Nueva Esperanza, y sus correspondientes
contingencias, con un PST implementado en el transformador 500/230kV en Nueva Esperanza. . 34
Tabla 16. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Nueva Esperanza, y sus correspondientes
contingencias, con un PST implementado en el transformador 500/230kV en Nueva Esperanza.
Continuación... 35
Tabla 17. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Nueva Esperanza, y sus correspondientes
contingencias, con un PST implementado en el transformador 500/230kV en Nueva Esperanza.
Continuación... 36
Tabla 18. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados a la red de 500kV y
los elementos conectados a 230kV en la S/E Nueva Esperanza, y sus correspondientes
contingencias, con un PST implementado en el transformador 500/230kV en Nueva Esperanza.
Continuación... 37
Tabla 19. Pérdidas en el sistema nacional Colombiano y área Oriental con distintos PSET en los PST
instalados. ... 39
Tabla 20. Cargabilidades y flujos de potencia activa en los elementos de 500kV y líneas Norte
Bacatá 230kV en el área oriental para distintos PSET en los PST instalados. ... 40
Tabla 21. Cargabilidades y flujos de potencia activa en los elementos de 500kV y líneas Norte
Bacatá 230kV en el área oriental para distintos PSET en los PST instalados. Continuación. ... 40
Tabla 22. Cargabilidades y flujos de potencia activa en los elementos de 500kV y líneas Norte
Bacatá 230kV en el área oriental para distintos PSET en los PST instalados. Continuación. ... 41
Tabla 23. Expansión propuesta del STN hasta el 2018. [1], [9] ... 46
Tabla 24. Expansiones propuestas para los STRs. [2] ... 47
Tabla 25. Cronograma de proyectos futuros de Generación. [2] ... 50
Tabla 26. Escenario Medio Demanda en Colombia. [2] ... 51
Tabla 27. Expansión propuesta del STN hasta el 2018. Área Oriental. [2] ... 51
Tabla 28. Elementos eléctricos analizados en las S/E Bacatá, Norte y Nueva Esperanza según su
nodo de conexión. ... 51
Tabla 29. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Norte. ... 53
Tabla 30. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Nueva Esperanza. ... 54
Tabla 31. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Nueva Esperanza. Continuación. ... 55
Tabla 32. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Norte con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Bacatá. ... 55
Tabla 33. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Norte con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Bacatá. Continuación. ... 56
Tabla 34. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Norte con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Nueva Esperanza. ... 57
Tabla 35. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Norte con contingencia N-1 de
elementos conectados a la S/E Nueva Esperanza. Continuación. ... 57
Tabla 36. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia
N-1 de elementos conectados a la S/E Bacatá. ... 58
Tabla 37. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia
N-1 de elementos conectados a la S/E Bacatá. Continuación. ... 59
Tabla 38. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia
N-1 de elementos conectados a la S/E Norte. ... 59
Tabla 39. Variación del Tap del PST S/E Bacatá para cumplir con un Pset del 40% debido a
contingencias en el sistema... 60
Tabla 40. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. ... 61
Tabla 41. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 63
Tabla 42. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 66
Tabla 43. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 68
Tabla 44. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 70
Tabla 45. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 73
Tabla 46. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 75
Tabla 47. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 78
Tabla 48. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Bacatá con Pset de 40%. Continuación. ... 80
Tabla 49. Variación del Tap del PST S/E Nueva Esperanza para cumplir con un Pset del 60% debido
a contingencias en el sistema. ... 82
Tabla 50. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%. ... 83
Tabla 51. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 85
Tabla 52. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 88
Tabla 53. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 90
Tabla 54. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 92
Tabla 55. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 95
Tabla 56. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 97
Tabla 57. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 100
Tabla 58. Flujos de potencia y cargabilidades para los elementos conectados al área Oriental con
sus respectivas contingencias, con un PST en la S/E Nueva Esperanza con Pset de 60%.
Continuación... 102
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por permitirme estar presente para la entrega de este documento a pesar de las distintas
adversidades que da la vida.
A mi papá Avelino, mi mamá María del Carmen y a mis hermanos Oscar, Lina y Fredy, quienes
siempre estuvieron apoyándome y dándome ánimo en todo momento durante mi proceso
educativo, desde la lejanía.
A la Universidad de los Andes, que gracias a su programa Quiero Estudiar me brindó la
oportunidad de estudiar en el mejor claustro de enseñanza superior de Colombia.
Al profesor Mario Alberto Ríos, por su acompañamiento, su atención y sus enseñanzas durante la
elaboración de este documento y durante los cursos de pregrado.
A los distintos profesores del departamento y de la universidad, Ángela, Gustavo, Alba, Nicanor,
Martha, José, por sus valiosos conocimientos personales y académicos que contribuyen en forma
positiva en el ejercicio profesional de mi carrera.
A mis amigos y compañeros, quienes compartieron conmigo distintos momentos y situaciones que
aportaron de forma positiva en lo personal y académico.
A mi abuelito Benjamín, que desde el cielo me cuida y sé que estará orgulloso de este logro
alcanzado.
1
INTRODUCCIÓN
El sistema de transmisión nacional (STN) se encuentra en la actualidad en una fase de expansión y
aumento de la capacidad de las instalaciones ya existentes, con el objetivo de alcanzar un
adecuado abastecimiento de la demanda de energía eléctrica a nivel nacional; ya que existe una
evolución de la demanda de energía a largo plazo en términos de los crecimientos anuales.
La UPME realiza anualmente un informe con respecto al Plan de Expansión de Referencia para
Transmisión y Generación, en el cual realizan un análisis de la proyección de la demanda de
energía eléctrica; donde se puede observar que para el año 2028 la demanda de energía se
encuentra entre en un 30-45% adicional a la demanda que tenemos para el año 2013,
dependiendo de escenarios bajos o altos de crecimiento del consumo de energía eléctrica.
Figura 1. Proyección de la demanda de energía eléctrica. [1]
La UPME recomienda la instalación de nuevas subestaciones, la incorporación de plantas de
generación localizada y nuevas líneas a nivel de 500kV para incrementar la transferencia de
energía hacia las diferentes áreas a nivel nacional; y adelantándose a las demandas tan altas que
se presentaran en el futuro y en una visión a largo plazo, será necesario la implementación de una
red enmallada a nivel de 750kV sobre el territorio nacional para llevar la generación a los
principales centros de consumo.
Debido a los problemas de consecución de corredores y construcción de nuevas líneas de
transmisión, como son los ambientales, objeción social, hallazgo arqueológico, entre otros; la
UPME presenta como una solución alternativa el uso de transformadores desfasadores de
potencia (PST), puesto que “los transformadores desfasadores pueden incrementar o limitar la
transferencia de potencia a un circuito, modificando la diferencia angular del voltaje entre dos
puntos específicos... “trabaja” modificando el ángulo y no la impedancia equivalente, como lo
haría un Capacitor maniobrable controlado por Tiristores – TCSC” [1].
Ya que la participación proyectada de la demanda Regional de la Región Centro (según [2], antes
llamada Área Oriental según [1]) es la mayor en el país, este documento de fin de carrera realizara
un modelado de usos de PST en esta Región.
A pesar de la interconexión del Área Oriental a nivel de 500kV en el mediano plazo con las áreas
Antioquia, Nordeste y Valle del Cauca, el requerimiento de mayor cantidad de potencia activa y
reactiva representa un problema; la instalación de varios PST podrían brindar una alternativa al
problema ya que permiten redistribuir los flujos de potencia, desplazando en varios años las
necesidades de nuevas infraestructuras de transmisión y posponer el cambio de nivel de tensión
de 500 a 750 kV en el área [1]
Aunque la PST es considerada una vieja tecnología resulta un medio valioso para el control del
flujo de potencia, ya que disminuye el máximo flujo de potencia presente en la línea y la potencia
activa que transporta tiene un comportamiento no lineal con respecto al ángulo de desfase del
transformador PST, mejorando el control sobre el sistema. Los PSTs se pueden clasificar en
simétricos y asimétricos y en configuración directa e indirecta [3]
Este documento presenta un modelo computacional de estado estable con el análisis de flujo de
potencia de la zona en estudio (con referencia al año 2018) con uso de transformadores de PST,
incluyendo los comentarios al respecto.
2
TRANSFORMADORES DESFASADORES DE POTENCIA (PST)
Los múltiples problemas relacionados con la expansión del SIN con respecto a la ejecución de los
proyectos por temas licenciamientos ambientales, costo asociados con la consecución de
corredores, entre otros; además de que la regulación de tensión clásica de desplazamiento ya no
es suficiente para controlar el flujo de potencia por el sistema, varios países a nivel mundial han
venido incorporando en los sistemas de transmisión el uso de Transformadores desfasadores de
potencia (PST) o también llamados elevadores de cuadratura, dispositivos de la familia de los
FACTS cuya función operacional es afectar algún parámetro de la ecuación de transferencia para
poder controlar el flujo de potencia de las líneas de transmisión, manipulando los ángulos de
fase.[3]
Para controlar el flujo de potencia, “el PST inyecta una tensión variable que modifica la diferencia
de potencia entre el envío y la recepción final de las tensiones de línea de transmisión” [4] por lo
que realiza una modificación alterando el ángulo eléctrico entre los nodos emisor y receptor;
sabiendo que, si bien los FACTS basan su control a través de electrónica de potencia como el uso
de tiristores, la mayoría de PST son mecánicos, aunque el principio de uso de PST controlado es
similar [4]. Es de aclarar esto último, ya que para el presente documento se centrará en el uso de
PST para un sistema eléctrico y no hacia el control del mismo transformador.
El modelo del uso de PST sobre las líneas de transmisión esta modelado como una reactancia en
serie con la línea, el flujo de potencia aumenta a medida que se adiciona un ángulo α al ángulo
existente entre los voltajes de emisión y recepción δ. El cambio de fase es controlable dentro de
ciertos límites.
Figura 2. Modelo de la Línea de transmisión con uso de PST [3]
El uso de la anterior ecuación nos muestra que podemos aumentar el flujo de potencia por una
línea, aunque no se puede pasar de cierto valor de α ya que sobrepasa el punto de máxima
potencia; además de que este valor máximo se reduce a razón de
usado PST. La
potencia activa transportada sobre la línea es una función no lineal de α, aunque es de recordar
que el control de este ángulo se realiza por acción humana.
Figura 3. Potencia activa en función de δ, con o sin uso de PST. [3]
Los PSTs se pueden clasificar dependiendo del tipo de conexión de los embobinados (en forma
directa en un núcleo, o en forma indirecta con la construcción de transformadores separados) y
del tipo de alteración en la salida (asimétrica para alteración de ángulo y amplitud con respecto al
voltaje de entrada, o simétrica para alteración del ángulo del voltaje de entrada con la misma
amplitud) [3]. Para este documento se implementara la configuración PST Directa-Simétrica, ya
que el software Neplan sólo nos permite esta configuración, la cual se encuentra conectada
directamente en el núcleo del transformador y nos permite obtener un mayor flujo de potencia
variando el ángulo, sin necesidad de realizar la variación de amplitud del voltaje de entrada;
aunque se debe tener en cuenta que el PST necesita una impedancia de protección en el
cambiador de taps cuando α=0, ya que este caso hay un corto circuito [6]. La configuración
implementada se muestra en la figura 4.
Debido a esta configuración, las potencias de transferencias activas y reactivas se van a modificar
con relación al ángulo α que introduce el PST para modificar los flujos de potencia, según las
siguientes ecuaciones, donde P
Oy Q
Ocon las potencias activas y reactivas cuando α=0 y X
Tes la
reactancia del transformador. La variación de potencia con respecto al ángulo α del PST se puede
observar en la figura 5.
Figura 4. Conexión y desfase del PST Directo simétrico. [6]
Figura 5. Variación de la potencia con respecto al ángulo del PST. [6]
2.1
Prueba diagnóstica con implementación de PST en un sistema simple
NEPLAN
Inicialmente se realiza un sistema de pocos nodos en el software Neplan, donde se modelara un
subestación con conversión 500/230kV y 500/115kV, con líneas de conexión a las cargas y la
generación. La importancia en sistema radica en realizar la comparación entre el sistema sin uso
de PST y con el uso de este con respecto a la de cargabilidad y el flujo de potencia en los
transformadores. El sistema implementando se indica en la figura 6.
Figura 6. Sistema implementado para el uso de PST.
Figura 7. Consideraciones para implementar un PST directo simétrico en NEPLAN.
Ahora bien, para el uso del PST en Neplan [5] se tiene que tener en cuenta las siguientes
consideraciones, mostradas en la figura 7:
Se debe seleccionar On-load tapchanger, ya que eso evitara que en el modelo se produzca un
corto circuito en transformador al tener un ángulo α=0 debido a que se simula un PST Directo y
que el programa pueda implementar el cambio de tap para lograr un flujo de potencia deseado.
Se debe seleccionar la opción Symm. Reg. (Regulación simétrica), la cual nos cambia el valor de
Beta a 90°, debido a que se realizara una alteración del flujo de potencia que pasa por el
transformador y se debe mantener los voltajes en los lados de baja y alta del mismo.
Se debe seleccionar un los pasos máximos y mínimos de los taps del transformador, dejando el
resto de valores de tap en cero.
El valor Delta U %, que en un modelo de transformador con tap es el cambio porcentual del
voltaje, ya en el PST Directo simétrico indicará el ángulo α por cambio de tap.
Se selecciona Secundario en el nodo de voltaje controlado y se selecciona un porcentaje en el Pset
para indicar que el valor que deseamos de flujo de potencia activa por el transformador. Un Pset
del 100% es el valor nominal de transformador.
En la siguiente tabla se muestra los valores del flujo de potencia activa y la cargabilidad de los
transformadores conectados al nodo de 500kV, realizando una variación de Pset de 45% (similar al
flujo de potencia sin el uso de PST), 55%, 65%, 35% y -45%, en donde se mencionan el tap con el
cual operó el PST (de forma automática lo realiza el software NEPLAN). Es de aclara que no se
tiene en cuenta el flujo de potencia reactiva, ya que como se observó anteriormente y según el
IEEE Std. C57.135, la variación de este parámetro se considera casi despreciable; además valores
positivos y negativos del flujo de potencia activa sobre el nodo de 500kV indica el sentido de salida
y entrada de estos valores hacia el nodo.
Tabla 1. Flujo de potencia activa y cargabilidad en el nodo de 500kV con uso de PST y variando el Pset en el sistema
implementado.
Potencia Activa Cargabilidad
Elemento
MW
(%)
Base, tap 0.
PST con set 45MW
(45%), tap 0
TR2-500/230
48,853
50,83
TR2-500/115_1
56,334
62,66
TR2-500/115_2
56,334
62,66
L500
-161,521
11,36
PST con set 55MW
(55%), tap 3
TR2-500/230
55,954
57,79
TR2-500/115_1
52,767
59,43
TR2-500/115_2
52,767
59,43
L500
-161,488
11,36
PST con set 65MW
(65%), tap 7
TR2-500/230
65,396
67,18
TR2-500/115_1
48,046
55,3
TR2-500/115_2
48,046
55,3
L500
-161,488
11,39
PST con set 35MW
(35%), tap -6
TR2-500/230
34,698
37,38
TR2-500/115_1
63,487
69,39
TR2-500/115_2
63,487
69,39
L500
-161,671
11,4
PST con set -45MW
(-45%), tap -40
TR2-500/230
-45,657
55,79
TR2-500/115_1
105,385
113,43
TR2-500/115_2
105,385
113,43
L500
-165,112
13,43
Se puede observar que el software NEPLAN toma un valor cercano al valor de flujo de potencia
activa al cual queremos llegar ya que toma pasos de 1° (lo cual no es tan preciso, pero se ajusta a
la realidad de los dispositivos físicos de funcionamiento mecánico), y el software nos indica en que
Tap es la mejor alternativa para lograr el flujo deseado (entre los valores máximos y mínimos de
pasos). También es importante aclarar que un valor negativo del PSET cambia el sentido del flujo
de potencia activa que se observa desde el nodo de 500kV; ya que para Pset positivo, el flujo de
potencia activa sale de este nodo (a similitud del flujo de potencia reactiva) y para valores de Pset
negativo, el flujo de potencia activa entra al nodo (contrario al flujo de potencia reactiva, el cual
aún mantiene el sentido del flujo de un sistema sin PST).
2.2
Conversión de Transformador tridevanado en transformador
bidevanado
Debido a limitantes del software Neplan, ya que el uso de PST solo se puede realizar en
transformador bidevanados, se realiza una conversión de parámetros del transformador
tridevanado en 3 subsecuentes transformadores bidevanados.
Se debe realizar una conversión de los parámetros del transformador tridevanado, los cuales están
indicados por las reactancias entre los voltajes de 500, 230 y 34,5 kV (X
12, X
23y X
31) de la figura 10,
en reactancias X
A, X
By X
C, las cuales se indican en los transformadores bidevanados que se
encuentran entre los voltaje del lado de alta, media y baja tensión (500, 230 y 34,5 kV ) con un
voltaje intermedio que puede ser establecido y será el nodo común para los tres transformadores
bidevanados. Las reactancias de estos se calculan de la siguiente manera [7], [8]:
Figura 8. Conversión de los parámetros de un transformador tridevanado en parámetros para 3 transformadores
bidevanados. [7], [8].
Debido a que la configuración de los transformadores de Bacatá y Nueva Esperanza es de YY∆ (con
S=450MVA) y las anteriores ecuaciones están indicadas para modelos YYY, antes de realizar las
ecuaciones para obtener los parámetros de los transformadores se debe realizar la conversión
delta-estrella del valor de reactancia del lado de baja tensión, la cual se realiza a partir de X
Y=X
∆/3.
La siguiente tabla indica los valores de las reactancias de la conversión de un transformador
tridevanado en 3 transformadores bidevanados.
Tabla 2. Conversión de parámetros reactivos en los transformadores 500/230/34,5kV de las S/E Bacatá y Nueva
Esperanza.
Transformador
Parámetro
X
12YX
23YX
31∆(X
31Y)
X
AX
BX
CBacatá
Perdidas de cobre
(%)
0,245
0,354
0,66
(0,22)
0,0555 0,1895 0,1645
Voltaje de Corto
circuito (%)
10,72
16,64
31,06
(10,3533)
2,215
8,505
8,135
Nueva
Esperanza
Perdidas de cobre
(%)
0,245
0,354
0,66
(0,22)
0,0555 0,1895 0,1645
Voltaje de Corto
circuito (%)
11,53
16,64
31,06
(10,3533)
2,62
8,91
7,73
Teniendo en cuenta la conversión anterior, además de tener presente el uso de tap en los
transformadores y que el lado de baja del transformador tridevanado no se encuentra conectado
a ningún elemento (por lo que se considera un circuito abierto), el modelo implementado se
muestra en la figura 11. La modificación de transformador tridevanado 500/230/34,5kV (el cual
tiene un tap de regulación de voltaje) resulta en 2 transformadores bidevanados de 500/
V
INTERMEDIOkV y V
INTERMEDIO/230kV, en donde el primer transformador mantendrá el tap de regulación
de voltaje y el segundo transformador servirá para la implementación del PST. Para facilidad en el
sistema, se toma como V
INTERMEDIOcomo 230kV.
Figura 9. Modelo implementado en la conversión del transformador tridevanado en 2 transformadores bidevanados. [7]
3
OBJETIVOS
3.1
Objetivos Generales
Distribución de flujos de potencia por los transformadores de 500/230kV y 500/115kV en
el área Oriental, utilizando transformadores desfasadores para la proyección de operación
del sistema para el año 2018, según la UPME.
Presentar el análisis técnico de flujo del sistema con transformadores PST para el área
oriental
3.2
Objetivos Especificos
Revisar los planes de expansión de la Unidad de Planeación Minero Energética para la
zona en estudio, agregando los nuevos elementos eléctricos contemplados hasta el 2018,
así como la modificación de la carga.
Analizar los flujos de potencia que se presenta con la red existente según referencia 2018
con y sin PST.
Revisar el desbalance de los transformadores y examinar una solución con PST para
aumentar la capacidad de flujo por los transformadores de 500/230kV en contraste con
los transformadores 500/115kV
Proponer planes a futuros y observaciones para los proyectos de expansión de transmisión
en la zona de estudio.
4
ANALISIS DE CARGABILIDAD Y FLUJOS DE POTENCIA
4.1
Descripción
Para el análisis del Uso de PST en el área Oriental se deben tener en cuenta dos partes principales:
1.
Modelado de flujo de potencia por las líneas 500, 230 y 115 kV y los transformadores para
el año 2018 con los correspondientes nuevos elementos eléctricos contemplados en el
plan de expansión con referencia 2014-2028.
2.
Modelado de flujo de potencia por las líneas 500, 230 y 115 kV y los transformadores para
el año 2018, con uso de PST para aumentar la capacidad de flujo en los transformadores
500/230kV.
Teniendo en cuenta esto, se necesitan varias metodologías acompañadas con diagramas de flujos
para indicar paso a paso el desarrollo del estudio; ya que se debe tener clara la información que
obtenemos para dar resultados precisos, de los cuales se obtengan buenas conclusiones.
A continuación se presenta los pasos a seguir en la metodología en el trabajo de grado, con una
descripción que muestra su finalidad.
1.
Definir los puntos de conexión de los transformadores PST para el STN, área oriental.
2.
Definir las expansiones que se realizaran para el año 2018 (año base). Estas deben
contener los elementos eléctricos que se añaden al STN y STR según el plan de expansión
de la UPME, así como las proyecciones de demanda de energía eléctrica según la UPME.
3.
Definir las líneas y los transformadores a los cuales se realizara el análisis de resultados.
4.
Realizar flujo de potencia para el año 2018 con o sin uso de PST para los elementos
seleccionados en el paso 3.
5.
Seleccionar las contingencias en la red con el uso de PST.
6.
Realizar un flujo de potencia para el año 2018 con el uso de PST, dadas las contingencias
seleccionadas en el paso 5.
7.
Realizar un análisis completo con los resultados obtenidos en los pasos 4 y 6, a través de
tablas que resuman las cargabilidades y los flujos de potencia de los elementos definidos
en el paso 3.
4.2
Desarrollo
De la metodología general, se procede al desarrollo específico de cada uno de los pasos indicados
anteriormente.
4.2.1
Puntos de conexión de PST
La propuesta de instalar los PSTs surge como solución para mejorar la cargabilidad y el flujo de
potencia de los transformadores 500/230kV en contraste con los transformadores de 500/115kV.
Como se mencionó anteriormente, el área de estudio será la Oriental (o región Centro [2]) y para
esta área las subestaciones a las cuales se instalará un PST para el desarrollo del proyecto son
BACATÁ y NUEVA ESPERANZA, ya que en estas encontramos transformadores 500/230kV y
500/115kV.
4.2.2
Expansiones de STN y STRs
Las expansiones eléctricas a implementar en el STN están descriptas en [2], y se tienen para
garantizar la seguridad del sistema eléctrico nacional. Las ampliaciones para el STN, el STR del área
Oriental y los STRs del resto del país se encuentran definidas en las tablas 23 y 24 indicadas en el
Anexo; además se tuvo en cuenta los proyectos de generación indicados en la tabla 25 y la
proyección de la demanda media hasta el año 2028 en la tabla 26, claro está que para esta última
no se tuvo en cuenta la demanda futura de exportaciones a Panamá debido a la deficiente
información sobre la puesta en servicio de la línea de Transmisión (AC o DC) entre Colombia y
Panamá.
Además de ello, se adicionaron líneas o se realizaron cambios para las expansiones propuestas en
líneas y los elementos que se conectan a las subestaciones de interés en este estudio, según el
plan de expansión; ya que es de nuestro interés encontrar la cargabilidad y el flujo de potencia por
todos los elementos de las subestaciones. Todo ello lo encontraran en la tabla 27 indicada en el
anexo.
4.2.3
Caracterización de la Zona de estudio
La caracterización del área Oriental se hará con base en el archivo de simulación del STN y STR.
Debido a la gran cantidad de elementos eléctricos en esta área, que para el año 2014 entre la red
de 230kV, 115kV, 57,5kV y 13,8kV contaba con 183 nodos, alimentada con 44 generadores, con
212 transformadores y 144 líneas de transmisión [9]; sólo en este documento se tendrán en
cuenta las líneas, transformadores eléctricos conectados directamente con las subestaciones de
Bacatá y Nueva Esperanza a voltajes de 500kV, 230kV y 115kV, ya que el objetivo de este proyecto
es analizar la cargabilidad y los flujos de carga de los elementos en las subestaciones de
conversión 500/230/115kV. Teniendo en cuenta lo anterior, también se adicionan los elementos
conectados a la S/E Norte, por lo que tenemos un total de 42 elementos, los cuales se mencionan
en la tabla 28 incluida en Anexos.
4.2.4
Análisis eléctricos e indicadores
El estudio eléctrico que se realizara en este proyecto es la Cargabilidad o Ampacidad de los
elementos eléctricos conectados a las S/E Bacatá, Norte y Nueva Esperanza, así como el flujo de
potencia sobre los elementos de estas subestaciones conectados a la red de 500kV, 230kV y
115kV.
4.2.5
Selección de contingencias
La selección de contingencias para el uso de PST en el área Oriental se da acorde a los elementos
seleccionados en la zona de estudio, indicados en la tabla 28 y conectados directamente con las
subestaciones de Bacatá, Nueva Esperanza y Norte a voltajes de 500kV, 230kV y 115kV.
5
RESULTADOS
5.1
Análisis del STN año 2018 sin uso de PST
Se realiza un análisis del STN (y el subsecuente STR área Oriental) para observar el
comportamiento de la cargabilidad de los transformadores y la ampacidad por las líneas de las S/E
Bacatá, Norte y Nueva Esperanza. Es de aclarar que sólo se realizará el estudio anteriormente
indicado (y no los flujos de potencia) porque se desea revisar el comportamiento de los elementos
eléctricos conectados a las 3 subestaciones en estudio, y la influencia de escenario de contingencia
N-1 de estos elementos sobre elementos eléctricos en la misma subestación y sobre los elementos
eléctricos de las otras subestaciones.
Todo ello se obtendrá a través del software NEPLAN con su función de Flujo de Carga, y se
modelara una condición Base y condiciones de contingencias N-1 con respecto a los elementos
eléctricos conectados a las 3 subestaciones, indicado en la tabla 28 de Anexos.
En este documento se presentará la cargabilidad/ampacidad de los elementos conectados a una
misma subestación con sus respectivas contingencias, por lo que se tienen las tablas 3, 4, 5, 6 y 7.
En estas tablas se indican con colores de fondo azul y naranja, los elementos que presentan una
variación porcentual de su cargabilidad/ampacidad en una contingencia N-1 con respecto a una
condición base por debajo de un 4% o por debajo de un 4% respectivamente. Finalizando, se
presenta un resumen en la tabla 8 sobre la influencia en cargabilidad/ampacidad mayor o menor a
4% de elementos de una subestación con contingencia N-1 sobre elementos en otra subestación;
aunque para conocer los restantes datos se deja a consideración del lector los resultados en las
tablas 29 a 38 de Anexos.
En las siguientes tablas, se entiende por T y L como Transformador y Línea respectivamente, para
hacer mención al tipo de elemento eléctrico.
5.1.1
Subestación Bacatá
Tabla 3. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de elementos en la misma S/E.
CONFIBILIDAD N-1
B
AS
E
B
ac
at
á
5
0
0
/2
3
0
B
ac
at
á
5
0
0
/1
1
5
B
ac
at
á
P
ri
m
av
e
ra
5
0
0
B
ac
at
á
N
u
e
va
Es
p
e
ra
n
za
5
0
0
B
ac
at
á
To
rc
a
2
3
0
B
ac
at
á
N
o
rt
e
230
B
ac
at
á
N
o
ro
e
st
e
2
3
0
Elemento Nombre Voltaje
(kV) Cargabilidad
(MVA) % % % % % % % %
T Bacatá 500/230 500/230 450 54,89 0 55,66 48,23 39,36 53,41 55,73 54,33
T Bacatá 500/115_1 500/115 450 28,4 30,16 44,36 24,95 27,01 27,98 28,45 28,45
T Bacatá 500/115_2 500/115 450 28,4 30,16 0 24,95 27,01 27,98 28,45 28,45
Ampacidad (A)
L Bacatá-Primavera 500 1905 19,35 17,76 19,02 0 21,91 19,34 19,34 19,32
L Bacatá Nueva Esperanza 500 1905 11,78 4,03 11,51 18,87 0 11,67 11,89 11,7
L Bacatá Torca 1 230 1489 21,63 18,63 21 20,96 20,97 36,17 21,01 21,69
CONFIBILIDAD N-1 B AS E B ac at á 5 0 0 /2 3 0 B ac at á 5 0 0 /1 1 5 B ac at á P ri m av e ra 5 0 0 B ac at á N u e va Es p e ra n za 5 0 0 B ac at á To rc a 2 3 0 B ac at á N o rt e 230 B ac at á N o ro e st e 2 3 0
Elemento Nombre Voltaje (kV)
L Bacatá Norte 1 230 1489 11,19 14,42 11,27 10,58 12,17 10,41 17,66 11,2
L Bacatá Norte 2 230 1489 11,19 14,42 11,27 10,58 12,17 10,41 0 11,2
L Bacatá Noroeste 1 230 1489 11,59 6,29 12,02 9,35 9,59 12,11 11,61 21,61
L Bacatá Noroeste 2 230 1489 11,59 6,29 12,02 9,35 9,59 12,11 11,61 0
L Bacatá Guaymaral 115 813 20,2 20,02 20,37 20,5 20,46 20,2 20,21 20,2
L Bacatá Suba 115 800 47,65 52,75 37,13 41,36 43,47 46,33 47,22 47,61
L Bacatá Salitre 115 800 35,65 37,64 26,91 31,23 33,75 34,79 35,33 35,71
L Bacatá El Sol 115 800 17,55 21,95 12,53 12,45 13,9 17,59 18,27 17,52
L Bacatá Florida 115 800 38,48 40,67 31,69 35,05 37,01 38,79 38,29 38,76
Tabla 4. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Bacatá con contingencia N-1 de elementos en la misma S/E.
Continuación
CONFIBILIDAD N-1 B AS E B ac at á Gu ay m ar al 115 B ac at á Su b a 1 1 5 B ac at á Sa lit re B ac at á El S o l 1 1 5 B ac at á Fl o ri d a 1 1 5Elemento Nombre Voltaje
(kV) Cargabilidad
(MVA) % % % % % %
T Bacatá 500/230 500/230 450 54,89 55,29 56,6 55,46 55,78 56,16
T Bacatá 500/115_1 500/115 450 28,4 25,93 23,15 24,55 26,65 24,02
T Bacatá 500/115_2 500/115 450 28,4 25,93 23,15 24,55 26,65 24,02
Ampacidad (A)
L Bacatá-Primavera 500 1905 19,35 18,92 19 19,15 19,16 19,12
L Bacatá-Nueva Esperanza 500 1905 11,78 11,56 11,05 11,44 11,37 11,37
L Bacatá-Torca 1 230 1489 21,63 21,82 20,84 21,16 21,67 21,84
L Bacatá-Torca 2 230 1489 21,67 21,87 20,89 21,2 21,71 21,88
L Bacatá-Norte 1 230 1489 11,19 11,18 10,78 10,92 11,6 10,99
L Bacatá-Norte 2 230 1489 11,19 11,18 10,78 10,92 11,6 10,99
L Bacatá- Noroeste 1 230 1489 11,59 11,74 11,41 11,83 11,5 13,38
L Bacatá-Noroeste 2 230 1489 11,59 11,74 11,41 11,83 11,5 13,38
L Bacatá-Guaymaral 115 813 20,2 0 20,08 20,15 20,14 20,13
L Bacatá-Suba 115 800 47,65 50,12 0 56,6 50,18 53,74
L Bacatá-Salitre 115 800 35,65 37,63 46,01 0 37,47 40,84
L Bacatá-El Sol 115 800 17,55 18,97 21,32 19,84 0 21,16
Se puede observar que una contingencia en el transformador Bacatá 500/230kV provocará un
aumento significativo en la ampacidad en las redes de 115kV que salen de la S/E, principalmente a
los nodos Suba y Salitre (grandes nodo de demanda de energía) y una disminución en la
ampacidad de las líneas de 230kV. En una contingencia en el transformador Bacatá 500/115kV, se
aumenta la cargabilidad de otro transformador 500/115kV, pero se ve reducida la ampacidad de
las líneas de 115kV. En una contingencia de algunas de las líneas de 500kV que se conectan a la
S/E, se observa una disminución en la cargabilidad del transformador 500/230kV. En una
contingencia de algunas de la líneas de 230kV que se conectan a la S/E, se observa el aumento de
ampacidad de la línea paralela a la línea que presento la contingencia. En una contingencia de
algunas de las líneas de 115kV que se conectan a la S/E, se observa la disminución de la
cargabilidad del transformador de 500/115kV y el aumento en la ampacidad en las otras líneas de
115kV conectadas a la S/E.
5.1.2
Subestación Nueva Esperanza
Tabla 5. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia N-1 de elementos en la
misma S/E.
CONFIBILIDAD N-1 B AS E N u e va E sp e ra n za 5 0 0 /2 3 0 N u e va E sp e ra n za 5 0 0 /1 1 5 N u e va E sp e ra n za La V ir gi n ia 5 0 0 N u e va E sp e ra n za N o rt e 5 0 0 N u e va E sp e ra n za B ac at á 5 0 0 N u e va E sp e ra n za Gu av io 2 3 0 N u e va E sp e ra n za Sa n m a te o 2 3 0 N u e va E sp e ra n za P ar aí so 2 3 0 1 N u e va E sp e ra n za P ar aí so 2 3 0 2 N u e va E sp e ra n za C ir co 2 3 0Elemento Nombre Voltaje (kV)
Cargabilidad
(MVA) % % % % % % % % % % %
T Nueva Esperanza
500/230 500/230 450 42,69 0 39,94 40,85 41,43 47,24 37,31 47,13 38,68 40,08 44,95
T Nueva Esperanza
500/115_1 500/115 450 40,68 37,8 0 37,66 36,51 43,71 40,14 42,22 40,56 40,6 41,97
T Nueva Esperanza
500/115_2 500/115 450 40,68 37,8 61,21 37,66 36,51 43,71 40,14 42,22 40,56 40,6 41,97
Ampacidad (A) L Nueva Esperanza- La Virginia
500 1900 11,37 11,06 10,88 0 13,99 9,65 11,49 11,44 11,43 11,41 11,34
L
Nueva
Esperanza-Bacatá
500 1905 8,77 11,77 10,15 4,47 3,62 0 8,84 8,7 8,88 8,83 8,95
L
Nueva
Esperanza-Norte
500 1900 14,92 14,8 14,25 17,09 0 12,57 15,04 14,91 14,96 14,95 14,84
L
Nueva
Esperanza-Guavio
230 1620 17,02 14,71 16,81 17,13 17,3 17,1 0 15,53 17,63 17,42 15,91
L
Nueva Esperanza- San
Mateo
230 1620 13,9 17,49 14,87 14,06 13,89 13,85 11,14 0 13,07 13,36 16,34
L
Nueva Esperanza-
Paraíso 1
230 1620 18,15 9,68 17,91 18,6 18,56 18,73 21,22 15,88 0 28,63 16,74
L
Nueva Esperanza-
Paraíso 2
CONFIBILIDAD N-1 B AS E N u e va E sp e ra n za 5 0 0 /2 3 0 N u e va E sp e ra n za 5 0 0 /1 1 5 N u e va E sp e ra n za La V ir gi n ia 5 0 0 N u e va E sp e ra n za N o rt e 5 0 0 N u e va E sp e ra n za B ac at á 5 0 0 N u e va E sp e ra n za Gu av io 2 3 0 N u e va E sp e ra n za Sa n m a te o 2 3 0 N u e va E sp e ra n za P ar aí so 2 3 0 1 N u e va E sp e ra n za P ar aí so 2 3 0 2 N u e va E sp e ra n za C ir co 2 3 0
Elemento Nombre Voltaje (kV)
L
Nueva
Esperanza-Circo
230 1410 12,53 17,15 14,22 12,28 12 12,94 9,26 17,73 11,48 11,83 0
L
Nueva
Esperanza-Compartir
115 813 40,77 38,62 35,78 40,11 39,43 41,67 40,45 42,06 40,81 40,79 41,57
L
Nueva Esperanza-
Laguneta
115 800 26,54 30,98 22,06 19,52 18,98 32,5 26,3 26,47 26,75 26,68 26,88
L
Nueva Esperanza- La
Paz
115 800 24,79 21,52 17,32 23,9 23,11 26,06 24,16 26,22 24,84 24,82 26,06
L
Nueva
Esperanza-Techo
115 800 25,06 23,32 19,44 24,3 23,36 26,2 24,76 25,55 24,89 24,95 25,35
L
Nueva
Esperanza-Bosa 1
115 800 28,34 26 22,49 27,39 26,65 29,48 27,95 29,78 28,37 28,36 29,23
L
Nueva
Esperanza-Bosa 2
115 800 26,71 24,5 21,19 25,82 25,12 27,79 26,35 28,07 26,74 26,73 27,55
L
Nueva
Esperanza-Muña
115 1200 35,14 33,36 29,2 33,25 32,77 36,68 34,81 36,13 35,14 35,14 36,14
Tabla 6. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Nueva Esperanza con contingencia N-1 de elementos en la
misma S/E. Continuación.
CONFIBILIDAD N-1 B AS E N u e va E sp e ra n za C o m p ar ti r 1 1 5 N u e va E sp e ra n za La gu n e ta 1 1 5 N u e va E sp e ra n za La P a z 1 1 5 N u e va E sp e ra n za Te ch o 1 1 5 N u e va E sp e ra n za B o sa 1 1 5 1 N u e va E sp e ra n za B o sa 1 1 5 2 N u e va E sp e ra n za M u ñ a 1 1 5
Elemento Nombre Voltaje (kV)
Cargabilidad
(MVA) % % % % % % % %
T Nueva Esperanza 500/230 500/230 450 42,69 42,26 43,16 42,11 42,39 42,34 42,41 42,16
T Nueva Esperanza 500/115_1 500/115 450 40,68 39,32 40,06 39,05 39,49 39,71 39,78 38,23
T Nueva Esperanza 500/115_2 500/115 450 40,68 39,32 40,06 39,05 39,49 39,71 39,78 38,23
Ampacidad (A)
L Nueva Esperanza- La Virginia 500 1900 11,37 11,33 11,23 11,33 11,34 11,34 11,34 11,19
L Nueva Esperanza-Bacatá 500 1905 8,77 8,93 9,15 8,91 8,9 8,85 8,87 9,17
L Nueva Esperanza-Norte 500 1900 14,92 14,83 14,79 14,83 14,83 14,86 14,86 14,72
L Nueva Esperanza-Guavio 230 1620 17,02 16,99 17,03 16,97 17 17 17 16,98
L Nueva Esperanza- San Mateo 230 1620 13,9 14,1 13,87 14,09 13,96 14,05 14,03 14,15
CONFIBILIDAD N-1 B AS E N u e va E sp e ra n za C o m p ar ti r 1 1 5 N u e va E sp e ra n za La gu n e ta 1 1 5 N u e va E sp e ra n za La P a z 1 1 5 N u e va E sp e ra n za Te ch o 1 1 5 N u e va E sp e ra n za B o sa 1 1 5 1 N u e va E sp e ra n za B o sa 1 1 5 2 N u e va E sp e ra n za M u ñ a 1 1 5
Elemento Nombre Voltaje (kV)
L Nueva Esperanza- Paraíso 2 230 1410 16,23 16,24 16,28 16,25 16,17 16,24 16,24 16,24
L Nueva Esperanza-Circo 230 1410 12,53 12,83 12,55 12,92 12,62 12,73 12,72 13,1
L Nueva Esperanza-Compartir 115 813 40,77 0 41,59 42,72 44,5 46,38 46,03 44,33
L Nueva Esperanza- Laguneta 115 800 26,54 29,2 0 27,91 27,77 27,83 28,14 40,54
L Nueva Esperanza- La Paz 115 800 24,79 27,25 25,46 0 26,34 26,52 26,39 29,13
L Nueva Esperanza-Techo 115 800 25,06 29,79 25,66 26,62 0 28,34 28,13 27,68
L Nueva Esperanza-Bosa 1 115 800 28,34 37,54 29,35 30,56 32,56 0 34,3 32,42
L Nueva Esperanza-Bosa 2 115 800 26,71 35,4 27,66 28,81 30,7 32,71 0 30,56
L Nueva Esperanza-Muña 115 1200 35,14 37,42 37,86 37,29 36,44 36,69 36,62 0
Se puede observar que una contingencia en el transformador Nueva Esperanza 500/230kV
provocará una disminución en la ampacidad en las líneas de 230kV conectadas al nodo Paraíso y
un aumento en la ampacidad de la líneas de 230kV conectadas a los nodos Circo y San Mateo
(conectadas en un pasado al nodo Paraíso). En una contingencia en el transformador Nueva
Esperanza 500/115kV, se aumenta la cargabilidad de otro transformador 500/115kV, pero se ve
reducida la ampacidad de las líneas de 115kV. En una contingencia de la línea Nueva Esperanza
Bacatá 500kV se observa un aumento en la cargabilidad de los transformadores 500/115kV y una
disminución en la ampacidad de la línea de 115kV conectada con el nodo de Laguneta. En una
contingencia con la línea de 500kV Nueva Esperanza-Norte se observa una disminución en la
cargabilidad de los transformadores 500/115kV, y una disminución en la ampacidad de la línea de
115kV conectada con el nodo de Laguneta y la línea de 500kV conectada con Bacatá. En una
contingencia con la línea de 500kV Nueva Esperanza-La Virginia se observa una disminución en la
ampacidad de la línea de 115kV conectada con el nodo de Laguneta y la línea de 500kV conectada
con Bacatá. En una contingencia de algunas de la líneas de 230kV que se conectan a la S/E, se
observa el aumento de ampacidad de la línea paralela a la línea que presento la contingencia o de
otra línea de 230kV. En una contingencia de algunas de la líneas de 115kV que se conectan a la
S/E, se observa el aumento en la ampacidad en las otras líneas de 115kV conectadas a la S/E,
donde la líneas criticas (la que ocasionan aumentos en otras líneas por su contingencia) serán las
conectadas con los nodos Compartir y Muña.
5.1.3
Subestación Norte
Tabla 7. Cargabilidad/Ampacidad de los elementos de la S/E Norte con contingencia N-1 de elementos en la misma S/E.
CONFIABILIDAD N-1 B AS E N o rt e 5 0 0 /2 3 0 N o rt e So ga m o so 5 0 0 N o rt e N u e va Es p e ra n za 5 0 0 N o rt e 2 3 0 /1 1 5 N o rt e B ac at á 2 3 0 N o rt e Gr an Sa b an a 1 1 5 N o rt e Se sq u ile 1 1 5 N o rt e
115 Nort
e El s o l 1 1 5 N o rt e Te rm o zi p a 1 1 5
Elemento Nombre Voltaje (kV)
Cargabilidad
(MVA) % % % % % % % % % % %
T Norte
500/230 500/230 450 17 0 1,66 36,98 15,68 18,78 16,7 16,68 16,74 16,77 16,61
T Norte
230/115_1 230/115 450 29,52 27,55 27,25 31,71 0 27,97 28,47 29,16 28,29 28,5 28,2
T Norte
230/115_2 230/115 450 29,52 27,55 27,25 31,71 47,89 27,97 28,47 29,16 28,29 28,5 28,2
Ampacidad (A)
L Norte-Nueva
Esperanza 500 1900 8,95 12,6 0,45 0 9,23 8,64 9,01 9,01 9,01 9 9,02
L
Norte-Sogamoso 500 1900 13,6 12,6 0 10,11 13,49 13,68 13,57 13,57 13,58 13,58 13,56
L Norte-Bacatá
1 230 1489 10,94 13,37 12,75 10,66 9,15 0 10,62 10,94 10,52 10,6 10,54
L Norte-Bacatá
2 230 1489 10,94 13,37 12,75 10,66 9,15 17,41 10,62 10,94 10,52 10,6 10,54
L Norte-Gran
Sabana 115 800 25,05 23,87 23,71 26,4 20,72 23,81 0 26,69 30,41 29,39 35,72
L
Norte-Sesquile 115 800 13,68 12,21 11,35 14,74 12,91 13,72 15,15 0 14,38 14,25 15,6 L Norte- 115 800 26,1 25,43 25,75 27,09 23,28 25,25 29,01 26,6 0 30,19 29,73
L Norte-El Sol 115 800 19,44 18,56 18,93 20,83 15,39 18,21 23,61 20,12 26,68 0 24,64
L
Norte-Termozipa 115 800 27,92 26,35 26,14 29,74 22,2 26,28 39,17 30,14 34,96 33,63 0
