ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS PARQUE EÓLICO PUNTA PALMERAS

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V A L O R Y G E S T I Ó N

ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS

PARQUE EÓLICO PUNTA PALMERAS

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RESUMEN EJECUTIVO

De acuerdo a lo solicitado por el Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado Central, CDEC-SIC, en el marco de los estudios de conexión del Parque Eólico Punta Palmeras, se realizó el estudio de cortocircuitos, cuyo objetivo consiste en analizar el impacto que provoca en los niveles de cortocircuito, la incorporación de la potencia que dicha central espera inyectar en el Sistema Interconectado Central. Esta central se conecta al sistema por intermedio de un paño de línea que se construirá en la subestación Las Palmas de la empresa Transelec.

Para tal efecto, se analizó el escenario operacional más desfavorable para la ocurrencia de falla, esto es, con todo el parque de generación disponible y con el máximo enmallamiento posible del sistema. En éste se simularon fallas monofásicas a tierra, bifásicas, bifásicas a tierra y trifásicas, en puntos del sistema aledaños a la central, a fin de verificar el correcto dimensionamiento de los equipos involucrados, considerando los nuevos niveles de cortocircuito que se tendrán en las instalaciones, producto de la incorporación de la central despachada con su máxima potencia.

Se analizaron las componentes de la corriente de cortocircuito exigidas en el Procedimiento de la Dirección de Operación (DO) del Centro de Despacho Económico de Carga (CDEC): “TÉRMINOS Y CONDICIONES DEL CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PARA LA VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE INTERRUPTORES EN EL SIC”.

Para todos los cálculos antes mencionados, se utilizó la base de datos enviada por el CDEC correspondiente a diciembre de 2013, actualizada al momento de puesta en servicio de la central, a decir Agosto de 2014.

Se revisó la capacidad de los interruptores y desconectadores de las subestaciones cercanas. Los transformadores de corriente (saturación) serán revisados en otro estudio que se desarrolla paralelamente al presente informe. Respecto de las trampas de onda, será incorporado su análisis una vez que Transelec haya enviado la información de éstas.

El resultado del estudio indica que el comportamiento de las instalaciones del Parque Eólico Punta Palmeras, cumplen con las disposiciones establecidas en el procedimiento de la Dirección de Operación.

En el caso de la S/E Talinay, no se pudo obtener la capacidad de ruptura del interruptor, sin embargo, de acuerdo a la experiencia del consultor y tomando como antecedente la licitación para el interruptor 52J9 de Las Palmas que corresponde al interruptor de Punta

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ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS

PARQUE EÓLICO PUNTA PALMERAS

3

A L O N S O D E C Ó R D O V A # 5 9 0 0 P I S O 4 O F 4 0 2 / ( + 5 6 2 ) 2 2 2 4 9 7 0 4 W W W . V AL G E S T A. C O M

Palmeras, el equipo de menor capacidad disponible en el mercado considerando un nivel de tensión de 220 kV, está especificado para:

Ib = 31,5 kA - (Talinay = 5,90 kA) Iasy = 31,5 kA - (Talinay = 5,93 kA) Ip = 80,0 kA - (Talinay = 12,91 kA)

De acuerdo a este antecedente se observa una holgura de más de 5 veces.

Finalmente, lo analizado en el presente informe, considerando la incorporación del Parque Eólico Punta Palmeras al Sistema Interconectado Central, verifica que los equipos involucrados están correctamente dimensionados, ya que no se ven sobrepasadas sus capacidades de ruptura existentes, debido a que no se produce un aumento significativo en los niveles de cortocircuito con la central despachada, manteniéndose el sistema operando en forma normal. De esta manera, no es necesario realizar modificaciones o cambios en los equipos asociados a las instalaciones aledañas a la central.

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CÁLCULO DE AUMENTO EN LOS NIVELES DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO POR

INYECCIÓN DEL PARQUE EÓLICO PUNTA PALMERAS Y SU IMPACTO EN

INSTALACIONES DE TRANSMISIÓN

REV. FECHA PREPARÓ REVISÓ APROBÓ DESCRIPCIÓN

0 25-11-2013 F.R.S L.C.B. J.A.C. Emitido para revisión Cliente

1 28-01-2014 F.R.S L.C.B. J.A.C. Emitido para revisión Cliente

VALGESTA ENERGÍA S.A.

Alonso de Córdova Nº 5900 Piso 4, Of. 402 Las Condes – Santiago – Chile

Tel: (+562) 2224 9704 Fax: (+562) 2229 3981

ENERO 2014

P R E P AR A D O P AR A:

CDEC-SI C

EL PRESENTE INFORME HA SIDO ELABORADO POR VALGESTA ENERGÍA, PARA EL CDEC-SIC POR ORDEN DE ACCIONA ENERGIA QUIEN LO RECIBE Y ACEPTA PARA SU USO CONFIDENCIAL, NO PUDIENDO DIVULGARLO A TERCEROS

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5

TABLA DE CONTENIDOS

1 INTRODUCCIÓN ... 8

2 OBJETIVOS ... 9

3 RECOPILACION DE ANTECEDENTES ... 10

3.1 ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO ... 10

3.2 DIAGRAMA UNILINEAL DE LA INSTALACIÓN ... 10

3.3 ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS ... 14

3.4 DETALLE DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES ... 19

4 CONSIDERACIONES ... 22

4.1 Supuestos Y Simplificaciones ... 22

4.2 Condiciones ... 23

4.3 Capacidades De Ruptura ... 23

5 NORMA TÉCNICA DE SEGURIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO ... 25

6 NIVELES DE CORTOCIRCUITO ... 26

6.1 Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA] ... 28

6.2 Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s Ib [kA] ... 29

6.3 Corrientes de Cortocircuito Asimétrica de Interrupción r.m.s IbAsy [kA] ... 30

6.4 Corrientes de Cortocircuito Máxima Instantánea (peak) ip [kA] ... 31

6.5 Corrientes de Cortocircuito en Régimen Permanente Ik [kA] ... 32

6.6 Mayores Niveles de las Corrientes de Cortocircuito ... 33

6.7 Capacidad de Ruptura ... 34

7 CONCLUSIONES ... 38

8 ANEXO: Resultados de SImulaciones en Digsilent PF ... 40

8.1 Anexo 1. Sin central, Cortocircuito trifásico ... 40

8.2 Anexo 2. Sin central, Cortocircuito bifásico a tierra... 40

8.3 Anexo 3. Sin central, Cortocircuito bifásico ... 40

8.4 Anexo 4. Sin central, Cortocircuito monofásico a tierra... 40

8.5 Anexo 5. Con central, Cortocircuito trifásico ... 40

(6)

8.6 Anexo 6. Con central, Cortocircuito bifásico a tierra ... 40 8.7 Anexo 7. Con central, Cortocircuito bifásico ... 40 8.8 Anexo 8. Con central, Cortocircuito monofásico a tierra ... 40

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7

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Centrales en construcción ITD Octubre 2013 ... 14

Tabla 2: Centrales recomendadas ITD Octubre 2013 ... 15

Tabla 3: Obras de Transmisión en construcción ITD Octubre 2013 ... 16

Tabla 4: Obras de Transmisión recomendadas ITD Octubre 2013 ... 16

Tabla 5: Proyectos de generación carta D.O. Nº10988/2013 ... 17

Tabla 6: Datos Generador ... 19

Tabla 7: Datos Cables Media Tensión ... 19

Tabla 8: Datos Transformador de poder ... 21

Tabla 9: Datos Línea de Transmisión ... 21

Tabla 10: Factor de Tensión “C”. (Norma IEC 60909-0) ... 23

Tabla 11: Capacidad de Ruptura de los Equipos Analizados ... 24

Tabla 12: Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA] ... 28

Tabla 13: Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s. Ib [kA] ... 29

Tabla 14: Corrientes de Cortocircuito Asimétrica de Interrupción r.m.s. IbAsy [kA] ... 30

Tabla 15: Corrientes de Cortocircuito Máxima Instantánea (peak) ip [kA] ... 31

Tabla 16: Corrientes de Cortocircuito en Régimen Permanente Ik [kA] ... 32

Tabla 17: Mayores Niveles de las Corrientes de Cortocircuito [kA] Con Central conectada ... 33

Tabla 18: Comparación entre el valor de Ib máximo obtenido con el existente para cada interruptor ... 35

Tabla 19: Comparación entre el valor de IbAsy máximo obtenido con el existente para cada interruptor... 35

Tabla 20: Comparación entre el valor de Ip máximo obtenido con el existente para cada interruptor ... 36

Tabla 21: Comparación entre el valor de Ik máximo obtenido con el existente para cada interruptor ... 36

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Modelo DigSilent Power Factory de Diagrama de Unilineal Parque Eólico Punta Palmeras ... 11

Figura 2. Unilineal Parque Eólico y S/E Punta Palmeras ... 12

Figura 3. Diagrama Unilineal Digsilent de la S/E Punta Palmeras en el SIC ... 13

Figura 4. Diagrama Unilineal simplificado de la zona ... 18

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1 INTRODUCCIÓN

La empresa ACCIONA Energía Chile S.A. se encuentra construyendo un Parque Eólico, denominado Punta Palmeras, en adelante “la central”, en la zona cercana a la localidad de Canela en la cuarta región, y espera conectarla al SIC, específicamente a la subestación Las Palmas 220 [kV]. Dicha subestación es propiedad de la empresa Transelec.

En el marco de la normativa vigente, toda central de generación que desee conectarse al SIC, debe cumplir con requerimientos técnicos asociados a la estabilidad y a los impactos de dicha conexión. Los estudios necesarios para verificar que la incorporación de la central no causará un impacto negativo en el sistema, son los que se indican a continuación:

A. Estudios Estáticos B. Cálculo de Cortocircuito

C. Estudio de Coordinación de Protecciones D. Análisis de Estabilidad Dinámica

El presente documento corresponde al Cálculo de Cortocircuitos, el cual se enfoca en determinar, mediante un estudio estático, los niveles de cortocircuito en las barras aledañas a la central, producto de la inyección de ésta, para así verificar que sus capacidades de ruptura no sean sobrepasadas con los nuevos niveles de cortocircuito, producto de dicha inyección.

Se proyecta que la central inyectará en el SIC, en condición de generación normal, una potencia de 45 [MW]. Se estima que la central se incorporará al SIC en el mes de Agosto de 2014.

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9

2 OBJETIVOS

Con el fin de verificar el correcto dimensionamiento de los equipos existentes en el sistema en que se conectará la central, de acuerdo con los nuevos niveles de cortocircuito considerando la inyección de esta, es que se realiza un estudio de cortocircuitos, el cual es efectuado en base a las disposiciones expuestas en las normativas vigentes. Los parámetros analizados corresponden a niveles de corrientes de cortocircuitos en barras, de acuerdo con lo exigido en el procedimiento de la Dirección de Operación: “TÉRMINOS Y CONDICIONES DEL CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PARA LA VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE INTERRUPTORES EN EL SIC”.

El análisis del presente estudio se realizó con la base de datos enviada por el CDEC-SIC actualizada al mes de puesta en servicio de la central en Agosto de 2014. Cabe destacar que se analizó el escenario más desfavorable para la ocurrencia de falla, efectuando los cálculos considerando tener conectadas todas las unidades de generación, todas las líneas y transformadores en servicio, cerrados todos los interruptores, talque se configure el mayor enmallamiento del sistema. Esto con el objetivo de identificar qué instalaciones pueden verse afectadas debido a la incorporación de los 45 [MW] de potencia que generará la central, además de comprobar que el dimensionamiento de los equipos, tanto de las instalaciones de la central como las aledañas, sea el correcto, es decir, que dispongan de la capacidad de ruptura suficiente para que estas no se vean superadas por los nuevos niveles de corriente de cortocircuito considerando dicha potencia. Para realizar tal verificación se procede a evaluarlas técnicamente, mediante simulaciones estáticas o de régimen permanente, para determinar el comportamiento del sistema considerando el aporte de dicha central.

Los cálculos para efectuar este estudio fueron realizados en el software Power Factory de Digsilent, el cual permite el cálculo de las componentes de cortocircuito requeridas en el procedimiento DO, y en donde se consideraron los criterios y supuestos establecidos en dicho procedimiento.

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3 RECOPILACION DE ANTECEDENTES

3.1 ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO

A objeto de poder realizar las modelaciones, el cliente ha enviado la información necesaria de las instalaciones de la central y de la subestación de conexión, y los equipos de ambas. Además se cuenta con la base de datos del programa Power Factory de DigSilent, enviada por el CDEC-SIC de fecha Diciembre de 2013 en archivos de dicho software de simulación, actualizada a Agosto de 2014, mes en que se espera que la central comience su inyección al SIC.

Está proyectado que la central genere en 12 [kV] mediante 15 turbinas modelo AW109 3000 IECIIa [50Hz] Acciona Windpower de 3 [MW] de potencia cada una, con un total de 45 [MW] para el parque eólico. Dichas unidades generadoras se conectarán mediante tres alimentadores a la barra de 12 [kV] que conecta con el transformador de 12/220 [kV] y 50 [MVA] de potencia, ver Figura 1. Finalmente, y por medio de un línea en 220 [kV] y de 6,4 [km] de longitud, se inyecta la potencia generada por la central al SIC conectándose a un paño de la subestación Las Palmas de Transelec.

3.2 DIAGRAMA UNILINEAL DE LA INSTALACIÓN

El diagrama unilineal que se expone a continuación, en la Figura 1, muestra la configuración de la central en estudio modelo Digsilent, en la Figura 2 el unilineal detallado de la S/E Punta Palmeras y en la Figura 3 la subestación de conexión y parte del sistema SIC en la zona de conexión extraída de Digsilent.

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11

Figura 1. Modelo DigSilent Power Factory de Diagrama de Unilineal Parque Eólico Punta Palmeras

Las Palm as J2

Punta Palmeras J

Punta Palmeras C

A6.1(14) A6.2(15)

A1.1(13) A1.2(12)

A2.1(11) A2.2(10)

A2.3(9)

A3.1(8) A3.2(7)

A3.3(6)

A4.1(5) A4.2(4)

A.5.3(1) A5.2(2) A5.1(3)

WT 12kV WF 12kV WF 110kV Grid 110kV

Configure Flicker Calculation

Line(32)Line(32)P Palmeras 220/12kV 50 MVA

11

P Palmeras 220/12kV 50 MVA

11

Line(31)Line(31)

Line(30)Line(30)

Line(29)Line(29)

Line(28)Line(28)

Line(27)Line(27)

Line(26)Line(26)

Line(25) Line(25)

Line(24) Line(24) Line(23)

Line(23) Line(22)

Line(22) Line(21) Line(21) Line(20)

Line(20)

Line(19) Line(19) Line(18) Line(18) Line(17)

Line(17)

G~ AW(1..

G~ AW(9)

G~ AW(8) G~

AW(7) G~

AW(6)

G~ AW(5) G~

AW(4) G~

AW(3)

G~ AW(2)

G~ AW(1)

ZtheveninZthevenin

V^~

U thev enin

TRF WF

0

TRF WF

0

LineLine

G~ AW

DIgSILENT

(12)

Figura 2. Unilineal Parque Eólico y S/E Punta Palmeras unilineal.pdf

(13)

13

Figura 3. Diagrama Unilineal Digsilent de la S/E Punta Palmeras en el SIC

NOGALES

LOS VILOS LAS PALMAS PAN DE AZUCAR

EL PEÑON

PUNTA PALMERAS

CANELA II

CANELA I

TALINAY

MONTE REDONDO LOS CURUROS TOTORAL

EL ARRAYAN

Vic uña

Punta Palmer..

Ca..

El Arrayan__ Los Cururos_..Monte Redond..

Talinay __

Nog..

PAz..

Totora/Z

Totora/E2

Totora/E1

Totora/B2

Totora/B1

Totora/J

Ventan/J Nog..

PAzu..

Marquesa 66 kV

L...

S/E Las Piedras..

Peñon/E

Espino/E

Espino/J

Oliv os/E Las Palm as/J2

LVilos /J2

SJo/H

Ind/H

C hoapa/H

PAzu/R eg 2

Peñon/H

Ov..

Illape/H

Quill/R

C Vieja/H Ov alle/C 2 Ov alle/C

Qui..

Quill/H

Qui..

Ov alle/B

L.Moll/C

L.Moll/B

Quinqu/H 1 PAzu/J 1

PAz..

PAzu/H 2

Punta Palmeras(43.. AAAC FLINT 375 mm..Punta Palmeras(43.. AAAC FLINT 375 mm..

El Arrayan__(..

2-Winding Tra..

El Arrayan__(..

2-Winding Tra..

Pan de Az..Pan de Az.. Pan de Az..Pan de Az..

Los Cururos..

2-Winding T..

Los Cururos..

2-Winding T..

Monte Redondo__(..

2-Winding Transf..

Monte Redondo__(..

2-Winding Transf..

Talinay__(1) 2-Winding Talina..Talinay__(1) 2-Winding Talina.. Tap Talin..Tap Talin..

Tap Talin..Tap Talin..

2

V V

0

1

2 Totoral

I. SS/AA Las Palma.. Carga I 0

0

0 0

4 0

I. MCDA Carga I

R. Cabildo 110.. Carga R 4

0

3 I. Los Piuq uenes 220 kV

Carga I

0 4

G~G~

G~

1

G~

0 0

R. El Espino 66 kV Carga R I. SS/AA Los Espinos

Carga I

I. SS/AA El Peñón Carga I

SS/AA Olivos Carga I G~ G~ G~ G~

0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 G~

G~ G~ G~

0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

G ~ G ~ G ~ G ~

00000000

00 R. El Sauce 66 kV Carga R

R. San Joaquin 110 kV Carga R 11

11

-8-8

R. Quereo 110 kV Carga R

1212

9

G~ Los Molles U2 Gen Los Molles R. Vicuña 110 kV

Carga R

I. Punitaq ui Carga I R. Punitaq ui

Carga R

R. Combarbala 66 kV Carga R 0

0 4

I. Pto. Chungo + SS/AA Los Vilos 110 kV Carga I

SS/AA Los.. Carga I 3 3 G~

1

I. Ovalle 66 kV Carga I

R. Marbella 110 kV Carga R

R. Ovalle 66 kV Carga R

-2

10

R. Casas Viejas 110 kV Carga R

R. Andacollo 66 kV Carga R

8 3 8

3

DIgSILENT

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3.3 ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS

La base de datos entregada por el CDEC-SIC de diciembre de 2013 fue actualizada a Agosto de 2014 ingresando en esta las obras en construcción de generación, transmisión y proyección de demanda publicadas en el informe de fijación de precio de nudos vigente:

FIJACION DE PRECIOS DE NUDO OCTUBRE DE 2013 SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL (SIC), OCTUBRE DE 2013, INFORME TECNICO DEFINITIVO. Así también los proyectos de generación indicados en la carta D.O. Nº10988/2013 generada por el CDEC-SIC a petición del cliente. Dichas actualizaciones se muestran en las tablas siguientes. Para llevar el SIC al escenario futuro, se seleccionaron las obras que debieran estar en servicio en agosto de 2014 y que se muestran a continuación.

Tabla 1: Centrales en construcción ITD Octubre 2013

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15

Tabla 2: Centrales recomendadas ITD Octubre 2013

(16)

Tabla 3: Obras de Transmisión en construcción ITD Octubre 2013

Tabla 4: Obras de Transmisión recomendadas ITD Octubre 2013

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17

Tabla 5: Proyectos de generación carta D.O. Nº10988/2013

Nota: De acuerdo a lo observado en la base de datos Digsilent del SIC los parques eólicos no aportarían corriente de cortocircuito. Por otra parte, es sabido que los aportes de las centrales fotovoltaicas también son despreciables al corto circuito. Por lo tanto, se consideraron principalmente las centrales indicadas en el Informe de Precio de Nudo de Octubre. En la Tabla 6 se observan los datos de cortocircuito de los generadores de Punta Palmeras.

En la siguiente figura se muestra un unilineal simplificado de la zona con las actualizaciones en Gx.

Proyecto Generación Punto de Conexión Capacidad

Instalada MWFecha de Puesta en Servicio

Proyecto Fotovoltaico Javiera Barra seccionadora en LT 220 kV Diego de

Almagro - Paposo 70 4º trimestre 2014

Proyecestos Fotovoltaicos Canto del

Agua, Denersol II y Denersol III S/E Maitencillo 110 kV 59 Julio 2014 Central Fotovoltaica Llano de Llampos Barra seccionadora en LT 220 kV Cardones -

Cerro Negro Norte 100 Diciembre 2013

Parque Eólico El Arrayán Barra seccionadora en LT 220 kV Las Palmas -

Pan de Azúcar C2 115 2014

Proyecto Fotovoltaico San Andrés Barra seccionadora en LT 220 kV Cardones -

Carrera Pinto 50 Diciembre 2013

Parque Eólico Pacífico y La Cebada (Los Cururos)

S/E Seccionadora circuito 1 Las Palmas - Pan de

Azúcar 220 kV (a 30 km de Las Palmas) 72 Fines de 2013 Proyectos Fotovoltaicos Inca de Varas I y

II S/E Carrera Pinto 50 1º semestre 2014

Proyecto Fotovoltaico "PV Salvador" Tap off en LT 110 kV Diego de Almagro -

Salvador 68 1º semestre 2014

Proyectos Fotovoltaicos Valleland I y

Valleland II Tap-Off en LT 220 kV Maitencillo - Cardones c1 67 1º semestre 2014 Proyectos Fotovoltaica Solar Atacama S/E Carrera Pinto 135 Julio 2014 Proyecto Solar SolaireDirect Generation x

05 S/E Los Loros 50 3º trimestre 2014

Suma 836

(18)

Figura 4. Diagrama Unilineal simplificado de la zona

(19)

19

3.4 DETALLE DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES

Tabla 6: Datos Generador

Tabla 7: Datos Cables Media Tensión

Cables de Media Tensión (1) Tipo (cable aislado) XLPE Al

Sección 500 kCM

Voltaje nominal 15 kV

Corriente nominal (subt.) 0.436 kA Corriente nominal (aéreo) 1 kA

Frecuencia nominal 50 Hz

Resistencia R1 (20 ºC) 0.168 Ω/km

Reactancia X1 0.119 Ω/km

Cantidad de unidades del Parque 15

Modelo AW109/3000 IECIIa [50Hz]

Fabricante Acciona Windpower S.A.

Tipo de generador Máquina asíncrona

Tipo de máquina Doblemente alimentada (DFIG)

Potencia Aparente Nominal 3599 kVA

Potencia activa nominal 3000 kW

Zecuencia cero R0 0.01 p.u.

Zecuencia cero X0 0.1 p.u.

Resistencia estator Rs 0.01118 p.u.

Mreactancia mag. Xm 3.18658 p.u.

Reactancia estator Xs 0.20744 p.u.

Resistencia rotor RrA 0.011422 p.u.

Reactancia estator XrA 0.110718 p.u.

Corriente de rotor bloqueado (IIr/In) 2.25 p.u.

R/X de roto bloqueado 0.053904 p.u.

Datos Generador

(20)

Sección 1000 kCM

Sección 1250 kCM

Cables de Media Tensión (4)

Tipo (cable desnudo) LA-180

Sección (total) 182 mm2

Corriente nominal (subt.) --- Corriente nominal (aéreo) 0.4313 kA

(21)

21

Tabla 8: Datos Transformador de poder

Tabla 9: Datos Línea de Transmisión

Tipo de transformador 2 enrollados

Potencia nominal 50 MVA

Tensión 220/12 kV

Tipo de conexión YNd11

R1 0,00392 p.u.

X1 0,1197358 p.u.

R0 0,0 p.u.

X0 0,06 p.u.

Corriente en vacío 0,08 %

Pérdidas en vacío 23,5 kW (a 100% de voltaje primario; 220/12 kV)

Cambiador de Tap lado AT

Taps ± 10 x 1,25 % (bajo carga

Datos Transformador de poder

T ipo de transformador 2 enrollados

Potencia nominal 50 MVA

T ensión 220/12 kV

T ipo de conexión YNd11

R1 0.00392 p.u.

X1 0.1197358 p.u.

R0 0 p.u.

X0 0.06 p.u.

Corriente en vacío 0.08 %

Pérdidas en vacío 33.76 kW

Cambiador de T ap lado AT

T aps ± 11 x 1.25% (bajo carga)

Datos Transform ador de Pode r

Tipo AAAC Flint

Sección 375 mm2

Largo 6.4 km

Corriente nominal 0.587 kA

Resistencia R1 (20º C) 0.0996 Ohm/km

Reactancia X1 0.39 Ohm/km

Resistencia R0 0.2324 Ohm/km

Reactancia X0 1.3038 Ohm/km

Línea de transmisión

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4 CONSIDERACIONES

4.1 Supuestos Y Simplificaciones

El cálculo de las corrientes de cortocircuito efectuado para realizar este informe, está basado en el procedimiento DO nombrado anteriormente, en el cual se exige realizar dicho cálculos considerando los siguientes supuestos y simplificaciones:

• Durante el tiempo de duración del cortocircuito no existe cambio en el tipo de cortocircuito, esto es, un cortocircuito trifásico permanece trifásico y un cortocircuito monofásico permanece monofásico durante todo el tiempo del cortocircuito.

• Durante el tiempo de duración del cortocircuito, no existen cambios topológicos en la red.

• La impedancia de los transformadores es referida a la posición nominal del cambiador de tomas. No obstante, el cálculo de corrientes de cortocircuito debe considerar un factor de corrección que represente a la posición del cambiador de tomas que de origen a la menor impedancia de cortocircuito.

• Las magnitudes de la resistencia del arco de cortocircuito y de la impedancia de falla se consideran despreciables.

• No se consideran: las capacitancias de las líneas, las admitancias shunt y las cargas estáticas (no-rotatorias), excepto las correspondientes a la red de secuencia cero del sistema.

• El tiempo mínimo de separación de los contactos de un interruptor a considerar será de 40 milisegundos. Dicho valor, está constituido por la suma del tiempo de operación del relé más rápido que actúa sobre el trip del interruptor y del tiempo de inicio de la separación de sus contactos.

(23)

23

4.2 Condiciones

Para realizar el cálculo de las corrientes de cortocircuito, es necesario contemplar las siguientes condiciones, en base a lo estipulado en el procedimiento DO.

 La tensión pre - falla es igual a C veces la tensión nominal, donde C es un factor de tensión, el cual depende de la tensión, de acuerdo a la Norma IEC 60909-0.

Tabla 10: Factor de Tensión “C”. (Norma IEC 60909-0)

 La resistencia de las líneas aéreas y cables es considerada para una temperatura de 20 ºC o en su defecto, las correspondientes resistencias disponibles en la base de datos de las instalaciones del CDEC - SIC que emplean en el cálculo de flujos de potencia.

4.3 Capacidades De Ruptura

Las capacidades de ruptura simétrica (I_SC), asimétrica (I_SCAsy) y de cierre contra falla (ipnom) de los equipos aledaños a la central, fueron obtenidas de la página del CDEC-SIC.

La capacidad de ruptura asimétrica, de los equipos que no se encontró en la página del CDEC-SIC, se calculó de acuerdo a lo expuesto en las consideraciones.

Tensión Nominal Factor de Tensión C

230 [V] - 400 [V] 1

400 [kV] < Vn ≤1 [kV] 1,05

1 [kV] ≤ Vn 1,1

(24)

Tabla 11: Capacidad de Ruptura de los Equipos Analizados

(*) En central Los Espinos no existe interruptor en el lado de 220 [kV] del transformador de poder de dicha subestación.

S/I: Sin información.

Solamente la capacidad de un interruptor no pudo ser encontrada tras la búsqueda realizada, el tap-off Talinay. Sin embargo, como se mostrará más adelante, la corriente de cortocircuito a la que es sometido este interruptor es bastante menor que la capacidad mínima de ruptura para un equipo de 220 kV. El equipo de menor capacidad disponible en el mercado está especificado para

Ib = 31,5 kA Iasy = 31,5 kA Ip = 80,0 kA

Más aún el efecto de la incorporación de la central es escaso, tal como se verá en la sección 6.

Nivel de

Tensión Simétrica Asimet. Peak [kV] Ib [kA] Iasy [kA] Ip [kA]

Canela II JT 220 50 59 100

Los Espinos (*) --- 220 --- --- ---

Las Palmas J2 J3 J4 J6 J7 J8 JS 220 40 40 100

Las Palmas J9 (P. Palmeras) 220 31,5 31,5 100

Las Palmas JT1 (Canela I) 220 40 40 100

Los Vilos J1 J2 J3 J4 JS 220 40 44 100

Nogales J1 J2 J3 J4 JJ5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 220 40 46 100

Pan de Azúcar J1 J2 J3 J4 JT3 JT4 JT5 JT6 JS 220 40 44 100

Pan de Azúcar JR 220 40 48 125

Pan de Azúcar J7 220 40 100 100

Pan de Azúcar JCES 220 40 51 100

Pan de Azúcar J7 220 40 100 100

Punta Palmeras J1 220 40 40 100

Tap MR J1 220 32 40 79

Tap Talinay JL J1 220 S/I S/I S/I

Totoral JT2 220 31,5 31,5 82

Punta Palmeras Trafo. Lado BT 12 31,5 31,5 80

Capacidad de Ruptura Paño del Equipo

Ubicación

(25)

25

5 NORMA TÉCNICA DE SEGURIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO

El procedimiento en el cual se basó este estudio de cortocircuito, cumple con lo dispuesto en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio, en adelante NT de SyCS. En esta norma, de acuerdo a los artículos 1-4, 1-5 y 2-7, todas sus disposiciones son aplicables a las nuevas instalaciones de la Central en estudio, tanto en los aspectos de diseño de las instalaciones que la interconectan al SIC, como en cuanto a las condiciones de operación y su correspondiente coordinación operativa con el CDEC - SIC.

Los estudios desarrollados permiten la verificación del cumplimiento de aquellos aspectos que tienen relación con las condiciones de operación de la nueva instalación con el resto del SIC.

Enmarcado en las exigencias generales del capítulo 3 de la NT de SyCS, el Art. 3-3 dispone que las instalaciones de unidades generadoras que operen en sincronismo y las instalaciones del Sistema de Transmisión deben cumplir con ciertas exigencias mínimas y condiciones básicas. Entre éstas se encuentra que las instalaciones nombradas con anterioridad deberán soportar al menos el máximo nivel de corriente de cortocircuito existente en cada punto del SI. Las condiciones y la forma en que se calcule el máximo nivel de corriente de cortocircuito se establecen en el Procedimiento DO “TÉRMINOS Y CONDICIONES DEL CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PARA LA VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE INTERRUPTORES EN EL SIC”.

(26)

6 NIVELES DE CORTOCIRCUITO

Este estudio de cortocircuitos verificará el dimensionamiento de los equipos cercanos a la central, debiendo tener estos la capacidad de ruptura suficiente para soportar los nuevos niveles de cortocircuito tras la incorporación de la potencia que generará la central en estudio. Para esto, los equipos deberán ser capaces de soportar tanto la corriente de cortocircuito que se establezca a través de estos durante el tiempo de despeje de la falla, como la máxima corriente de cortocircuito de cierre contra falla, ya sea por cierre de operación normal o por cierre con reconexión automática. Además deberán tener la capacidad de interrumpir la máxima corriente de cortocircuito, que se establezca a través de estos, de acuerdo con su ubicación en la red y la localización de la falla.

Este estudio se realiza en base a las exigencias establecidas en el Procedimiento DO, el cual está en conformidad a la NT de SyCS. Los criterios y supuestos utilizados en éste, emplean como referencia las normas y estándares IEC 60909-0 (2001), IEC 60050-441 (2000) e IEC 62271-100 (2001).

En este procedimiento se indica que el equipo debe ser capaz de interrumpir, bajo condiciones de uso y comportamiento establecidas en la norma IEC 62271-100, cualquier corriente de cortocircuito hasta su corriente de cortocircuito de interrupción nominal (ISC), que contenga cualquier componente de corriente alterna hasta su valor nominal y, asociada con cualquier porcentaje de la componente de corriente continua hasta el valor especificado. Lo anterior debido a que esta corriente es caracterizada por dos valores: el valor r.m.s. de la componente de corriente alterna, y el porcentaje de la componente de corriente continua. Sin embargo, cabe destacar que si la componente de corriente continua no excede el 20%, la corriente de interrupción nominal se determinará sólo por el valor r.m.s. de la componente de corriente alterna.

Además, el equipo debe ser capaz de soportar la máxima corriente de cortocircuito dada durante el primer ciclo de la corriente de cortocircuito. La capacidad de esta corresponderá a la corriente de cortocircuito máxima nominal de dicho interruptor/desconectador.

Las corrientes de cortocircuito deberán ser determinadas para fallas trifásicas (3Φ), bifásicas aisladas (2Φ), bifásicas a tierra (2Φ-T) y monofásicas a tierra (1Φ-T). En cada una de ellas se determinarán las componentes simétrica inicial r.m.s., Ikss [kA], simétrica, Ib [kA], y asimétrica de interrupción IbAsy [kA] (ambas r.m.s y evaluadas en el instante de 40 milisegundos después de iniciada la falla), corriente de cortocircuito

(27)

27

máxima instantánea (peak), correspondiente a la corriente de cierre contra falla, ip [kA] y la corriente de cortocircuito en régimen permanente r.m.s., Ik [kA].

De las componentes de las corrientes de cortocircuito expuestas anteriormente, se deberá determinar el mayor valor de cada una de ellas, considerando todas las fallas calculadas, con las que posteriormente se comparará la capacidad de ruptura existente en cada equipo estudiado, y con esto verificar si éste es capaz de soportar los nuevos niveles de cortocircuito debidos a la nueva generación incorporada al sistema.

El cálculo de los niveles de cortocircuito se realizó en las barras de la central, de la subestación Las Palmas, y en las barras aledañas esta, en distintos niveles de tensión.

El respaldo gráfico de cada una de las simulaciones, se muestran en los Anexos 1 al 8.

(28)

6.1 Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA]

A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito simétrica inicial para fallas de tipo trifásico, bifásico aislado, bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los puntos analizados, con la central y sin la central. Se determina el mayor nivel obtenido de esta en cada punto.

Tabla 12: Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA]

De los valores expuestos en la tabla, se determinaron los mayores valores de corriente de cortocircuito simétrica inicial en cada punto analizado, considerando el sistema con la inyección de potencia de la central.

Con Cent

Sin Cent

Con Cent

Sin Cent

Con Cent

Sin Cent

Con Cent

Sin Cent

Canela II 220 7,34 6,91 5,27 5,07 6,81 6,40 6,10 5,86 7,34 6,22

Los Espinos 220 6,83 6,75 7,03 6,92 7,44 7,32 8,16 8,04 8,16 1,49

Las Palmas 220 7,76 7,22 5,61 5,38 7,22 6,73 6,49 6,22 7,76 7,48

Los Vilos 220 7,66 7,55 8,03 7,88 8,49 8,34 9,32 9,15 9,32 1,86

Nogales 220 21,39 21,36 25,92 25,85 27,61 27,54 29,80 29,72 29,80 0,27

Pan de Azucar 220 6,68 6,63 5,21 5,15 6,14 6,08 6,00 5,93 6,68 0,75

Punta Palmeras 220 6,60 --- 5,06 --- 6,15 --- 5,85 --- 6,60 ---

Tap MR 220 6,62 6,45 4,37 4,25 6,38 6,21 5,05 4,91 6,62 2,64

Tap Talinay 220 5,90 5,79 3,89 3,80 5,69 5,59 4,49 4,40 5,90 1,90

Totoral 220 7,69 7,16 5,59 5,36 7,16 6,68 6,46 6,20 7,69 7,40

Punta Palmeras 12 0,00 --- 21,50 --- 21,50 --- 24,83 --- 24,83 ---

Cortocircuito 2ft

Cortocircuito 3f I”_k

Máx Varió

I”K

[%]

Subestación Tens [kV]

Cortocircuito 1f

(29)

29

6.2 Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s Ib [kA]

A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito simétrica de interrupción r.m.s., evaluada en el instante de 40 [ms] después de iniciada la falla, para fallas de tipo trifásico, bifásico aislado, bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los puntos analizados, con la central y sin la central. Se determina el mayor nivel obtenido de esta en cada punto.

Tabla 13: Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s. Ib [kA]

De los valores expuestos en la tabla se han determinado los mayores valores de corriente de cortocircuito simétrica de interrupción, evaluada en el instante de 40 [ms] después de iniciada la falla, en cada punto analizado, considerando el sistema con la inyección de potencia de la central.

Con Cent

Sin Cent

Con Cent

Sin Cent

Con Cent

Sin Cent

Con Cent

Sin Cent

Canela II 220 7,34 6,91 5,27 5,07 6,81 6,40 6,08 5,85 7,34 6,22

Los Espinos 220 6,83 6,75 7,03 6,92 7,44 7,32 8,14 8,01 8,14 1,62

Las Palmas 220 7,76 7,22 5,61 5,38 7,22 6,73 6,47 6,21 7,76 7,48

Los Vilos 220 7,66 7,55 8,03 7,88 8,49 8,34 9,29 9,12 9,29 1,86

Nogales 220 21,39 21,36 25,92 25,85 27,61 27,54 29,69 29,61 29,69 0,27

Pan de Azucar 220 6,68 6,63 5,21 5,15 6,14 6,08 5,99 5,92 6,68 0,75

Punta Palmeras 220 6,60 --- 5,06 --- 6,15 --- 5,84 --- 6,60 ---

Tap MR 220 6,62 6,45 4,37 4,25 6,38 6,21 5,04 4,91 6,62 2,64

Tap Talinay 220 5,90 5,79 3,89 3,80 5,69 5,59 4,49 4,40 5,90 1,90

Totoral 220 7,69 7,16 5,59 5,36 7,16 6,68 6,45 6,19 7,69 7,40

Punta Palmeras 12 0,00 --- 21,50 --- 21,50 --- 24,63 --- 24,63 ---

Cortocircuito 2ft

Cortocircuito

3f Ib

Máx Varió Ib [%]

Subestación Tens [kV]