Operación de sistemas de transmisión en 500k

Operación de los Sistemas de
Transmisión en 500 kV

26 de abril de 2011
Alberto Muñante Aquije

SIMPOSIUM “INGENIERÍA DE LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN EN 500 KV”
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ – CAPÍTULO INGENIERÍA ELÉCTRICA

Contenido

 Operación de Sistemas de Potencia

 Estudios Especializados L.T 500 kV

 Acciones de Red de Energía del Perú

 Fenómenos Transitorios en Líneas de Extra Alta Tensión; Estudios
Especiales de Diseño de reactores de neutro.

 Comportamiento Eléctrico del SEIN con los proyectos de Líneas de
transmisión en 500 kV.

2
©Todos los derechos reservados por Red de Energía del Perú S.A.

Operación de Sistemas de Potencia
Proceso de Desarrollo de los Proyectos de
Transmisión

PLANIFICAR DISEÑAR CONSTRUIR OPERAR


Proceso en el Tiempo de la Operación de SEP

Plan de Expansión Ley 28832
Horizonte: 10 años
Costo implícito de déficit/ Configuración del parque generador

Programación de la Operación
Sub-sistemas agregados Ley 25844 - RLCE Art. 94° y 95°
Largo Plazo
Estadísticas hidrológicas Horizonte: 4 años
Etapas: Mensuales

Estrategias de Operación
Planes de Contingencia
Representación
individualizada Mediano Plazo
Horizonte: Anual
Previsión hidrológicas Etapas: Semanales
mensuales y semanales
Metas semanales de generación por central

Programación de la Operación

Mediano Plazo
Representación detallada Programa Mensual
Ley 25844 - RLCE Art. 93° y 95°
Programa de Operación
Planes de Contingencia
Corto Plazo
Programa Semanal
Programa Diario

Despacho horario de Generación


Objetivos de la Operación de SEP

La operación de los sistemas eléctricos se puede caracterizar por tres objetivos
interdependientes:

CALIDAD SEGURIDAD
PERFIL ACEPTABLE DE VALORES TENER BAJA PROBABILIDAD
DE TENSIÓN Y FRECUENCIA DE DE QUE EXISTA
LA POTENCIA ELÉCTRICA DISCONTINUIDAD DEL
SUMINISTRADA SERVICIO ELÉCTRICO.

ECONOMÍA
MINIMIZAR LOS COSTOS DE
OPERACIÓN DEL SISTEMA



interdependientes:

CALIDAD
CALIDAD SEGURIDAD
• La calidad es normalmente descrita por
medio de un perfil aceptable de valores
de tensión y frecuencia de la potencia
LA POTENCIA ELÉCTRICA eléctricaDISCONTINUIDAD DEL
entregada al consumidor.
• La tensión debe estar en un nivel y
cantidad de flicker aceptado por el tipo
de suministros y la frecuencia con
variaciones muy pequeñas respecto al
ECONOMÍA
valor nominal.



interdependientes:

CALIDAD
ECONOMÍA SEGURIDAD
TENER BAJA PROBABILIDAD
PERFIL ACEPTABLE DE VALORES de la operación del sistema.
Consiste en minimizar el costo

ECONOMÍA



interdependientes:

SEGURIDAD
CALIDAD
• Un nivel de seguridad muy alto se manifiesta en SEGURIDAD
PERFIL ACEPTABLE DE de que exista interrupciones BAJA PROBABILIDAD
una baja probabilidad VALORES TENER
DE TENSIÓNaunque el sistema sufra perturbaciones. EXISTA
de servicio, Y FRECUENCIA DE DE QUE
DISCONTINUIDAD DEL
•LA POTENCIA ELÉCTRICA
El proceso de determinación de los niveles de
SUMINISTRADA evaluar: SERVICIO ELÉCTRICO.
seguridad implica
(1) la capacidad del sistema de satisfacer la
demanda ante fallas;
(2) el impacto de las decisiones de los operadores
ECONOMÍA
respecto a la entrada y salida de equipos o
cargas importantes;
(3) el efecto de las acciones correctivas SISTEMA
OPERACIÓN DEL
contempladas por el operador con el propósito
de mejorar la seguridad.



interdependientes:

CALIDAD SEGURIDAD

ECONOMÍA
No existe una combinación ideal de los tres objetivos mencionados. La
combinación óptima es única para cadaDEL SISTEMA conforme a cada
OPERACIÓN sistema y varía
condición de operación. Los objetivos de seguridad y economía son aún
contradictorios a causa de razones obvias; una mayor seguridad implica
mayores costos de operación


Análisis de Seguridad Operativa de SEP

 En general, los estudios de análisis de
seguridad consisten en simular la
desconexión de unidades generadoras y
equipos de transmisión para estudiar su ESTUDIOS DE ANÁLISIS DE
efecto sobre las variables del sistema a partir SEGURIDAD OPERATIVA
de un estado inicial dado, y medir la robustez TENER BAJA PROBABILIDAD DE
QUE EXISTA DISCONTINUIDAD DEL
del sistema para soportar estas posibles SERVICIO ELÉCTRICO
contingencias. Así, el análisis de seguridad
mide el nivel de reserva del SEP.
 Por reserva se debe entender el margen de SEGURIDAD EN LA
diferencia que presentan las variables del PROGRAMACIÓN
sistema y sus respectivos límites de DE LA OPERACIÓN
operación.
 Un SEP nunca opera con seguridad en el PLANES DE
sentido absoluto de la palabra; se debe CONTINGENCIA
PARA AQUELLOS CASOS
programar la operación de manera que se EXTREMOS QUE NO SON
tenga la mayor seguridad posible. CUBIERTOS EN EL ANÁLISIS
DE SEGURIDAD
 La seguridad operativa debe ser tratada
desde la Programación de la Operación y
debe incluir los Planes de Contingencia.

230
Curva V-P
220
X: 164.5
Y: 209.2
210

200

190

Tensión en Paramonga
180
Tensión en Chimbote

170

160
0 50 100 150 200 250

80

75
Delta, Grados

70

65

60
0 0.5 1 1.5 2 2.5
t, sec
3 3.5 4 4.5 5
ANÁLISIS DE
SEGURIDAD
60.05

60
f, Hz

59.95

59.9
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
t, sec

+/- 5%
Tensión
Nominal


INICIO

Programación de la Generación y
la Red de Transmisión
Modificación del Programa de
Análisis de Contingencias Generación y la Red de
Transmisión
SI NO
¿Es Seguro?
Restricciones Operativas

¿Es NO
Contingencia de Contingencia
Diseño Normal Extrema?
SI
Plan de Contingencias

Programa de Operación
Calidad, Seguridad y
Economía

FIN


Estados Operativos del Sistema

ESTADO NORMAL
• Cumple los criterios de seguridad
• Cumple los límites operativos
• Sin pérdida de carga
Adición de Carga Evento
y Generación
Perturbaci n
ó Control
Preventivo

ESTADO RESTAURATIVO ESTADO DE ALERTA
• Criterios de seguridad al margen • Criterios de seguridad al margen
• Límites operativos en zona de Control
• Límites operativos en zona de
alerta Correctivo alerta
• Pérdida de carga no radial • Sin pérdida de carga o sólo radial
Control
Correctivo Evento /
Resincronización
Perturbaci n
ó
ESTADO DE EMERGENCIA
• No cumple criterios de seguridad
• Violación de límites operativos
• Pérdida de carga

13
13

Procesos de la Operación de un SEP

Los mejoramientos se Se Planea y Programa la
alcanzan cuando se Operación.
estandarizan y se
aseguran resultados Programación
sistemáticamente
Planificación
Administración de SOM
Proyectos de mejora

Se evalúan los Los Programas se
resultados frente a las transforman en acciones
que se realizan en el Día a
metas planteadas.
Día.
Evaluación Ejecución

14

Procesos de la Operación de un SEP - Planear

• Efectuar el Plan de Expansión de la Red de • Coordinamiento de los sistemas de
Transmisión. protección.
• Elaborar la programación anual, mensual y Mínimo120%*(XLAB + XLBC)
semanal de intervenciones en la red
(mantenimiento, obras y pruebas). Zona 3A
• Efectuar estudios eléctricos y evaluar la Zona 2A
Zona 1A B C
seguridad del sistema para la
ZA

programación de la operación. A

• Comunicar las intervenciones a los clientes
y OSINERG.
! No alcanzar
• Gestionar las solicitudes/ autorizaciones la barra de BT!

de intervención.
• Calcular las compensaciones por aplicación
de NTCSE para la programación de la
operación.
Impedancia vista por el relé
Operación
Largo Mediano Corto
en Tiempo
Plazo Plazo Plazo
Real
Trigger
26/08/2004

Oscilografía de la línea
06:42:58 a.m..673

iA/A
500
250
0
-250
-0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
15
-500 t/s
-750

iB/A
500
250
0
-250
-500 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s

Procesos de la Operación de un SEP - Hacer

• La operación en tiempo real del Sistema de • Las herramientas tecnológicas para la
REP y sus clientes es efectuada, en forma operación en tiempo real son:
coordinada con el COES y las empresas de • Sistema SCADA
generación y distribución.
• Sistema de Información operativo SIO.
• REP cuenta con dos Centro de Control: uno
principal en Lima y el otro de respaldo en • Sistema de Gestión Operativa SIGO
Arequipa .

Centro de Control Principal Centro de Control Respaldo
16


ORGANIZACION DE LA OPERACIÓN NACIONAL

CENTRO DE
CONTROL
COORDINADOR CLIENTES
LIBRES
GENERADORAS DEL SISTEMA
COES

CENTRO DE
CONTROL
DISTRIBUIDORAS
CENTRO DE
CENTROS DE
3
CONTROL DE REP
CONTROL
TRANSMISORAS


• Elaborar la programación diaria de • Elaborar informes preliminares de
intervenciones en la red. perturbaciones.
• Elaborar y difundir programas diario de • Reportar eventos a los clientes y
maniobras. áreas operativas de REP.
• Ejecutar maniobras programadas. • Elaborar informe diario de la
• Llevar el control de las intervenciones operación de REP.
en la red (permisos para trabajar).
• Supervisar las variables de la red y
sistemas de comunicaciones.
• Ejecutar maniobras de los equipos de la
red para llevar el sistema al estado
normal.
• Registrar las maniobras de los equipos
de la red y eventos del sistema.

18

Procesos de la Operación de un SEP - Verificar

• Analizar la operación del sistema, en • Elaborar reportes estadísticos de
particular analizar las fallas, verificando perturbaciones y disponibilidad de la red.
el desempeño de los sistemas de • Cálculo de indicadores operativos.
protección. • Reportar los semáforos de aplicación de la
• Seguimiento a la ejecución de las NTCSE.
Impedancia vista por el relé
recomendaciones del análisis de fallas. • Calcular y reportar al OSINERG las
• Gestión de los contadores de energía compensaciones por aplicación de la
para contabilizar la energía transmitida. NTCSE.
• Evaluación de los programas de Trigger

intervenciones en la red.
26/08/2004

Oscilografía de la línea
06:42:58 a.m..673

iA/A
500
250
0
-250
-0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
-500 t/s
-750

iB/A
500
250
0
-250
-500 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s
-750

iC/A
500
250
0
-250
-500 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s
-750

iN/A
500
250
0
-250
-500 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s
-750

vA/kV
100
0
-100 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s
-200

vB/kV
100
0
-100 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s
-200

vC/kV
100
0
-100 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
t/s
-200

U0*/kV

10

5 t/s
-0.1 -0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0
U0* 19
>Trig.Wave.Cap.

Flag Lost
21 Pickup ØA
21 Pickup ØB
21 Pickup ØC
21 Pickup G

Líneas de Transmisión en 500 kV
Generalidades

 Sistemas de transmisión en 500 kV, se encuentran dentro de la clase de sistemas de Extra
Alta Tensión (EAT) y permiten exportar y/o importar grandes bloques de energía eléctrica a
través de grandes distancias (700, 800, 1200 MVA) con menores perdidas (Joule);
sobretodo, entre áreas eléctricas distantes. Por ejemplo: área centro hacia el área norte del
SEIN y viceversa.
 Para ello, el diseño de las líneas de transmisión prevén un mayor número de conductores
por fase (2,4,8,12/ fase), además de diferentes configuraciones respecto a la disposición
física de los conductores sobre sus estructuras (torres).
 Estos sistemas eléctricos de EAT necesitan de equipos de transformación de mayor
potencia (400, 600,1000 MVA). Habitualmente se utilizan autotransformadores (bancos
monofásicos) para obtener una mayor confiabilidad en la operación e inclusive, según el
caso, por presentar un menor costo de inversión.
 Las subestaciones de EAT son diseñadas con una mayor confiabilidad de forma que se
opere en forma segura en condiciones de operación normales y adversas; la configuración
de barras más utilizada es el denominado Interruptor y medio.
 En contraparte, la inversión en estos sistemas se incrementa por los equipos y por los
requerimiento de espacios físicos para los mismos.


Cuadro Comparativo
L.T 220 kV vs 500 kV

 Presenta valores grandes de Surge Impedance Loading (SIL).
 Se necesita de compensación reactiva (por lo general inductiva) debido al efecto Ferranti.
 Mayor presencia del Efecto Corona (generación campo electromagnético) en las líneas de EAT
que producen interferencias indeseables.
 Mayor presencia y relevancia de fenómenos eléctricos y electromagnéticos. La mayoría de los
defectos en líneas de extra alta tensión son de naturaleza transitoria.
 Incremento de la faja de servidumbre, entre otros.

Paramonga N.-Chimbote 220 kV Carabayllo-Chimbote 500 kV Chilca-Carabayllo 500 kV
Resistencia Ohm/Km 0.0899 0.0203 0.0316
Reactancia Ohm/Km 0.4800 0.3180 0.3170
Susceptancia µS/Km 3.39255 5.21085 5.26585
Longitud Km 221 378 90
Z característica Ohm 376 247 245
SIL MW 128 1012 1020
Generación Mvar/Km 0.16 1.3 1.3
Faja Servidumbre m 25 64 64


Contenido

 Parte I: Generalidades. Cuadro Comparativo L.T 500 kV vs 220 kV

 Parte II. Estudios Especializados L.T 500 kV

 Parte III. Acciones de Red de Energía del Perú

 Parte IV. Fenómenos Transitorios en Líneas de Extra Alta Tensión;
Estudios Especiales de Diseño de reactores de neutro.

 Parte V. Comportamiento Eléctrico del SEIN con los proyectos de
Líneas de transmisión en 500 kV.

22

Estudios Especializados L.T 500 kV
Desafíos

 Ingeniería e estudios que justifiquen el diseño del proyecto (líneas y
subestaciones)
 Diseño optimo del tipo, configuración, material y calibre de los conductores, aisladores,
estructuras entre otros para sistemas de extra alta tensión.
 Dimensionamiento optimo de los equipos para la operación segura y confiable del sistema
de transmisión en 500 kV, como por ejemplo, autotransformadores, interruptores,
seccionadores, reactores, sintonización de reactores de neutro de la compensación
reactiva (simétrica y/o asimétrica).
 Implementación de sistemas de supervisión, control y detección de falla de la línea de
transmisión y equipos de patio.
 Estudios eléctricos y electromagnéticos
 Flujos de carga en régimen normal de operación para verificar la distribución de los flujos
y niveles de tensión con el proyecto;
 Cálculos de cortocircuitos para verificar las potencias de cortocircuito de los equipos del
área de influencia;
 Flujos de carga en condiciones de contingencia para verificar la redistribución de los flujos
en el sistema y niveles de tensión post-contingencia;


Estudios Especializados L.T 500 kV
Desafíos

 Estudios eléctricos y electromagnéticos (continuación)

 Análisis de la estabilidad (pequeñas señales, transitoria electromecánica, de tensión) para
verificar con mayor aproximación el comportamiento del sistema con el proyecto:
 Calculo de los tiempos críticos de falla asociado al recierre monopolar, considerando
la corriente de arco secundario.
 Límites máximos de operación.
 Estudios de ajuste y coordinación de protecciones;
 Estudios de compensación reactiva: capacitiva y inductiva;
 Análisis de los transitorios electromagnéticos para calcular las sobretensiones de
maniobra y por descargas atmosféricas.
 Estudios de coordinación de Aislamiento. Se determina las distancias de seguridad que
los equipos tienen que tener entre equipos y personas.


Contenido






25

Acciones de Red de Energía del Perú

 Cursos Especializados:
 Cursos de transitorios electromagnéticos: Principios y entrenamiento elaborado por ISA-
Colombia.
 Curso de subestaciones y líneas de transmisión a 500 kV o de extra alta tensión elaborado
por HMV Ingenieros (Colombia).
 Curso Fundamentos de PSCAD y Aplicaciones elaborado por Manitoba HVDC Research
Centre (Canadá)
 Curso de líneas en 500 kV elaborado por Concol (Colombia).
 Programa de pasantías dentro del grupo ISA:
 Estudios eléctricos de operatividad L.T. 500 kV Chilca-Carabayllo (ISA-REP)
 Estudios de ajuste y coordinación de protecciones de la L.T. 500 kV Chilca-Carabayllo (ISA-
REP)
 Estudios eléctricos de pré-operatividad L.T. 500 kV Carabayllo-Chimbote-Trujillo (ISA-REP).
 Estudios de transitorios electromagnéticos (HMV-ISA-REP)
 Capacitación y entrenamiento dentro del grupo ISA:
 Ingenieros de subestaciones 500 kV: supervisión y mantenimiento especializado (ISA-REP)


Contenido






27

Fenómenos Transitorios en Líneas de EAT
L.T 500 kV

 Efecto Ferranti
 Desbalances de tensión y corriente.
 Corrientes Inrush en Energizaciones de Autotransformadores.
 Solicitaciones térmicas y dinámicas en los reactores y descargadores de
neutro
 Tensión de Recuperación Transitoria TRV, Re-strike en los Interruptores de
Potencia.
 Fenómenos de Resonancia en Líneas de Transmisión Compensadas de Extra
Alta Tensión


Efecto Ferranti

 Este efecto se hace presente mediante un valor de tensión elevada y permanente en el
extremo abierto de la línea con relación al nivel de tensión en el extremo cerrado
(generación); ello se debe a un mayor valor de Surge Impedance Loading (SIL) con respecto
a la potencia transferida, y en líneas en 500 kV, esta relación es aún mayor.
 Es común en los procedimientos de energización de líneas de transmisión, rechazos de
carga y/o procesos de restablecimiento post-contingencia.
 Para mitigar las elevadas tensiones se necesita de compensar la línea con reactores shunt
de línea y/o barra.

Para el proyecto L.T 500 kV Carabayllo-
Chimbote-Trujillo se encontró la máxima
tensión cuando se tiene el extremo abierto en
Chimbote y la tensión en la barra de envió
(Carabayllo) es igual a 1.05 p.u.

También se calcula el efecto
Ferranti cuando se presenta la
necesidad de no utilizar la
compensación; la maniobra del
reactor de la línea Carabayllo-
Chimbote 500 kV resulta en 1.055
p.u.


Desbalances de Tensión y Corriente

Son ocasionados por diferencias en las inductancias por fase (ex. debido a las asimetrías
físicas de los conductores en las torres).
El análisis se realiza de forma que se determine la necesidad de transposiciones en el trayecto
de la línea de transmisión. Dependiendo del tipo de transposición, el impacto económico
sobre la inversión se incrementa debido a que se necesitan estructuras especiales.
Va2/Va1 Para el proyecto L.T 500 kV
Potencia de diseño 1000 MVA VA VB VC
%
Magnitud, kV 280,11 292,37 292,70 Carabayllo-Chimbote-Trujillo se
Carabayllo-Chimbote
4,24 determinó la implementación de un
500 kV Ángulo, grados -21,55 -140,29 94,32
Ia+Ib+I ciclo de transposiciones en vista que
Ia2/Ia1
Potencia de diseño 1000 MVA Ia Ib Ic c la variación de tensión superó el 2%
%
A
reglamentada según norma IEC
Carabayllo-Chimbote Magnitud, A 1120 1169 1171
4,24 55 TECHNICAL REPORT 1000-3-6.
500 kV Ángulo, grados -39,74 -158,48 76,12

Va2/Va1
Potencia de diseño 1000 MVA VA VB VC
%
Chimbote-Trujillo Magnitud, kV 284,96 288,49 292,19
1,73
500 kV Ángulo, grados -8,40 -127,84 109,97
Ia+Ib+I
Ia2/Ia1
Potencia de diseño 1000 MVA Ia Ib Ic c
%
A
Chimbote-Trujillo Magnitud, A 1140 1154 1169
1,73 29
500 kV Ángulo, grados -26,59 -146,03 91,78


Corrientes Inrush en Energizaciones de
Autotransformadores

•Esta condición transitoria se manifiesta cuando se energiza los equipos de transformación
y/o frente al despeje de fallas.
•Entre los factores que influyen en la magnitud de Inrush se tiene la potencia del equipo, la
remanencia de los flujos y punto de la onda de tensión donde cierran los contactos.
Corriente pico, Fase A Corriente pico, Fase B Corriente pico, Fase C
ENERGIZACIÓN
CASO TENSIÓN
DE TENSIÓN EN
ATP kV Máxima Máxima Máxima
TRANSFORMADOR

ENTCH5 Chimbote 500 Chimbote 220 1,35 1,45 1,50
ENTCH2 Chimbote 220 Chimbote 500 1,10 1,15 1,15
ENT_TRU5 Trujillo 500 Trujillo 220 1,10 1,15 1,15
ENT_TRU2 Trujillo 220 Trujillo 500 0,90 0,90 0,95

•Esta elevada corriente se presenta como una corriente diferencial razón por la cual la
respectiva protección diferencial del transformador deberá sobrellevar dicho transitorio.
•En estos estudios se define los casos de análisis en función a las tensiones más altas y a la
potencia de cortocircuito mas reducida, realizando maniobras por los devanados 220 y 500 kV.
Fase A Fase B Fase C Resumen Estadístico Energía en
ENERGIZACIÓN
CASO TENSIÓN descargadores
DE TENSIÓN EN S.T. Estadística S.T. Estadística S.T. Estadística S.T. Estadística de sobretensión
ATP kV Vmedia Vmedia Vmedia Vmedia
TRANSFORMADOR (98%) (98%) (98%) (98%)
p.u. p.u. p.u. p.u. kJ
p.u. p.u. p.u. p.u.
ENTCH5 Chimbote 500 Chimbote 220 1,278 0,1304 1,546 1,279 0,1324 1,552 1,262 0,1340 1,538 1,436 0,0866 1,614 Entre 0 y 5%
ENTCH2 Chimbote 220 Chimbote 500 1,949 0,0859 2,126 1,963 0,0655 2,098 1,963 0,0702 2,108 1,975 0,0000 1,975 Entre 0 y 5%
ENT_TRU5 Trujillo 500 Trujil o 220 1,338 0,1276 1,601 1,343 0,1350 1,621 1,323 0,1389 1,609 1,487 0,1109 1,715 Entre 0 y 5%
ENT_TRU2 Trujillo 220 Trujil o 500 1,962 0,0492 2,063 1,968 0,0345 2,039 1,962 0,0977 2,163 1,975 0,0000 1,975 Entre 0 y 5%


Solicitaciones térmicas y dinámicas en los
reactores y descargadores de neutro

•Se verifica los valores máximos de corriente por
los reactores de neutro y la máxima disipación de
energía por sus pararrayos cuando se aplica una
falla monofásica con recierre exitoso.
•Se generan diferentes casos donde la falla se
aplica en cualquiera de los extremos y además con
diferentes secuencias de apertura y recierre.
•La finalidad es obtener un adecuado reactor
(tamaño y sintonización) para las diferentes
posibilidades de operación y para las diferentes
configuraciones de compensación (simétrico,
asimétrico)
Recierre Monof ásico Carabay llo-Chimbote con Falla Monof . en Chimbote. Recierran ambos extremos

200
Solicitación Reactor de Neutro de Chimbote 437 Apico. La implementación de mando sincronizado es mas
[A] frecuente en sistemas de extra alta tensión.
100

Energía en
0 Contingencia
Falla Monofásica con Recierre Corriente Tensión Descargadores
Caso de
Monofásico Apico kVpico Julios
-100 Reactores

-200
Carabayllo - Chimbote 500 kV – Reactor de neutro 456 Ohm
Falla monof. en Chimbote.
STD1
Recierre estadístico en ambos No 437 139 15,3
-300
A
extremos
-400 Chimbote - Trujillo 500 kV - Reactor de neutro 796 Ohm
Falla monof. en Chimbote.
-500 STD3 Recierre estadístico en ambos No 234 145 20,0
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 [s] 2.0
extremos
(file STD1A_DETERMIN.pl4; x-var t) c:NCHCAR-


Existencia de corrientes de Arco secundario
indeseables en el recierre monofásico

Falla monofásica a 1/6 de Carabayllo
Tensión pref alla V=0. Corriente de Arco Secundario. Fases A,B,C
Tensión pref alla V=Máx. Corriente de Arco Secundario. Fases A,B,C 60
80
[A] [A]
60 40

40 20

20
0

0
-20
-20
-40
-40
-60
-60

-80
-80 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 [s]
[s ]
AS2AMin.pl4: c:X0005A-XX0036
AS2A.pl4: c:X0005A-XX0036
AS2BMIN.pl4: c:X0005B-XX0036
AS2B.pl4: c:X0005B-XX0036
AS2CMIN.pl4: c:X0005C-XX0036
AS2C.pl4: c:X0005C-XX0036

• Verificación de la extinción del arco Carabayllo - Chimbote 500 kV

secundario y viabilidad de recierre 200

Primer pico de la tensión de recuperación [kVpico]
monofásico. También se observa la tensión 180
Experimental - CESI
transitoria de recuperación del arco. 160

• Se aplica una falla 1 en diferentes puntos 140

120
de la línea y en los extremos de la onda de
100
tensión; los resultados de la simulaciones 80
Indicadores - COES

son comparados con resultados 60

experimentales padrones, esperándose que 40

la tensión de recuperación y la corriente de 20

arco secundario se encuentre dentro de los 0
0 10 20 30 40 50 60
límites (curva CESI). Experimental CESI
Corriente de arco secundario [A]
Fase A, V=Máx Fase B, V=Máx Fase C, V=Máx
Indicadores-COES Fase A, V=0 Fase B, V=0 Fase C, V=0


Tensión de Recuperación Transitoria TRV,
Re-strike en los Interruptores de Potencia

Curvas normalizadas de TRV ( según la norma IEC 62271-100)
• Tensión a través de los polos de los 1200
TRV Normalizado - Interruptores - 550 kV

876-1752, 1123
interruptores durante el despeje de falla.
• Los tipos de falla pueden ser: Terminal 1000 147, 1031

(trifásica), Kilométrica (monofásica), en 800
180, 899 876, 876

876, 817
oposición de fases.

Tensión, kVpico
438, 674

•Se verifica la magnitud (valor pico) y tasa de 600 672, 629

crecimiento (RRRV) de la tensión de 400
146, 438
219, 438

recuperación transitoria. 168, 337

•No interesa la forma de la onda de tensión, lo 200

importante es que se encuentre dentro de su
0 0, 0
respectiva curva, garantizando el adecuado 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Tiempo, s
desempeño del interruptor. T10 T30 T60 Terminal 550 kV kilométrica 550 kV En oposición de fases

TRV Falla Terminal en Carabayllo a Chimbote 500 kV TRV Falla Kilométrica en Trujillo a Chimbote 500 kV
900 700

876, 817 672, 629
800
600

700
500
600
Tensión [kVpico]

Tensión [Vpico]

400
500
219, 438 168, 337
400 300

300
200
200

100
100

0 0, 0 0 0, 0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Tiempo [ s] Tiempo [ s]

IEC 550 kV TRV_T1 IEC 550 kV TRV_K4


Fenómenos de Resonancia en Líneas de Transmisión
Compensadas de Extra Alta Tensión

Parámetros para la longitud total
•Este fenómeno se debe a las altas Parámetros eléctricos Parámetros/km
Carabayllo-Chimbote 500 kV Chimbote-Trujillo 500 kV
capacitancias e inductancias de los R0, Ohm/km 0,286299 108,05 41,51
conductores y reactores limitadores X0, Ohm/km 1,047550 395,35 151,89
B0, umho/km 3,112550 1174,68 451,32
de corriente; en este caso, dictado por
C0, uF/km 0,008256 3,12 1,20
el grado de compensación de las R1, Ohm/km 0,020293 7,66 2,94
líneas de transmisión en 500 kV. X1, Ohm/km 0,317618 119,87 46,05
B1, umho/km 5,210850 1966,57 755,57

El proyecto L.T 500 kV Carabayllo- C1, uF/km 0,013822 5,22 2,00
Longitud, km - 377,4 145
Chimbote-Trujillo tiene 480 Mvar de k=Co/C1 - 0,60 0,60
compensación shunt. Grado de compensación
para el cual ocurre
- 0,87 0,87
resonancia
•La presencia de resonancia se h=(2+k)/3
verifica principalmente cuando una de
las fases o inclusive dos fases se QC de la línea, Mvar
QL Compensación
encuentren abiertas, pudiendo resultar Carabayllo-Chimbote 500 kV Chimbote-Trujillo 500 kV
shunt
en sobretensiones peligrosas para la 491,64 188,89
Mvar
operación; un buen diseño de los Grado de compensación shunt Grado de compensación shunt
360 0,73 -
pararrayos permitirá una adecuada
240 0,49 -
protección del sistema.
120 0,24 0,64

No se presentan puntos resonantes en el proyecto 500 kV


Contenido






36

L.T. 500 kV Chilca-Carabayllo
Especificaciones Técnicas

 Características principales del proyecto
 Localización: Departamento de Lima
 Subestación de Chilca
 Subestación La Planicie
 Subestación Carabayllo
 Nivel de tensión: 500 kV
 Longitud: 90 Km
 # Circuitos: 1 #conductores por fase: 4 conductores.
 Autotransformadores: 2 (3x200 MVA por cada equipo)
 Compensación reactiva: Ninguna
 Capacidad mínima de transmisión (según contrato): 600 MVA
 Capacidad máxima (Ampacitancia): 1400 MVA

El pasado 15 de marzo 2011 se realizó la primera
energización a 500 mil voltios en el Perú


L.T 500 kV Chilca-Carabayllo
Parámetros eléctricos

90 Km
A Huayucachi R=0.0316 Ω/Km Chilca 500 kV
Carabayllo 500 kV
X=0.3170 Ω/Km
B=5.2659 µS/Km

La Planicie 220 kV

3x200 MVA
39 Km 50 Km
R=0.0521 Ω/Km R=0.0521 Ω/Km
X=0.3834 Ω/Km X=0.3834 Ω/Km
B=4.366 µS/Km B=4.366 µS/Km
3x200 MVA 3x200 MVA
Chilca CTM 220 kV
Carabayllo 220 kV
10 Km
R=0.0311 Ω/Km
X=0.2813 Ω/Km
B=6.0133 µS/Km Chilca REP 220 kV
Zapallal 220 kV Refinería 220 kV Balnearios 220 kV
L-2093
Chillón 220 kV 48 Km Kallpa,Chilca1,
C.H Huinco R=0.03686 Ω/Km Platanal, Las Flores
C.T Santa Rosa X=0.2559 Ω/Km
B=6.4614 µS/Km
10.5 Km
R=0.08712 Ω/Km L-2094 -L-2095
X=0.4996 Ω/Km 48 Km
L-2242 B=3.3879 µS/Km L-2004 L-2010 R=0.05901 Ω/Km
L-2243 X=0.3431 Ω/Km
L-2003 L-2011 B=4.8238 µS/Km

Ventanilla 220 kV Santa Rosa 220 kV
San Juan 220 kV
Chavarría 220 kV

Ventanilla


Operación de L.T 500 kV Chilca-Carabayllo
Estiaje máxima demanda 2011

A Huayucachi
152 MW Chilca 504 kV
Carabayllo 503 kV -53 Mvar
11%

-36 MW
-37 MVar
La Planicie 219 kV

2x75 MW
2x 32 MVar

2 x 108 MW 2 x 108 MW
2 x -17 Mvar 2 x -22 Mvar 152 MW
31% 31% -44 MVar
3x200 MVA 3x200 MVA

Carabayllo 219 kV Chilca CTM 220 kV
2x201 MW 2x185 MW
142 MW 2x 35 MVar 2x -45 MVar
24 MVar Chilca REP 220 kV
57MW 2x29 MW
62MVar Chillón 215 kV 2x45 MVar 2x-253 MW 333 MW
138 MW -2x112MVar -78 Mvar
Huinco 152 MW
- 32 MVar 63 MW
88% 96% Platanal: 78 MW
Santa Rosa 102 MW
65 MVar Térmicas: 1255 MW
2x251MW
2x52 MVar
2x148 MW
2x80 MVar
A Huacho
A Paramonga
2 x74 MW 2 x 75 MW
Ventanilla 215 kV 2 x -27 MVar 2 x -19MVar
142 MW
Santa Rosa 213 kV San Juan 212 kV
76 MVar Chavarría 213 kV

Ventanilla 472 MW mayor que 80% de
su capacidad

Contingencia L.T 500 kV Chilca-Carabayllo

A Huayucachi
Chilca 495 kV
Carabayllo 492 kV

-41 MW
-379MVar
La Planicie 217 kV

0 MW
0 MVar

2 x 146 MW 2 x 148 MW
2 x -12 Mvar 2 x -13 Mvar 0 MW
43% 43% 0 MVar

3x200 MVA 3x200 MVA

2x166 MW 2x148 MW
26MW 2x33 MW
38MVar Chillón 214 kV 2x48 MVar 2x-252 MW 354 MW
138 MW -2x113MVar -55 Mvar
Huinco 152 MW
-32 MVar 29 MW
103% Platanal: 78 MW
Santa Rosa 102 MW
41 MVar Térmicas: 1255 MW
2x271MW
2x127 MW 2x49 MVar
2x76 MVar
A Huacho
A Paramonga
2 x102 MW 2 x 103 MW
Ventanilla 214 kV 2 x -25 MVar 2 x -24 MVar
122 MW

Ventanilla 472 MW mayor que 80% de su
capacidad
©Todos los derechos reservados por Red de Energía del Perú S.A. Sobrecarga

Contingencia L.T 220 kV San Juan –Santa Rosa

A Huayucachi
193 MW Chilca 504 kV
Carabayllo 492 kV -54 Mvar
14%

-39 MW
-36 MVar
La Planicie 217 kV

2x96 MW
2x30 MVar

2 x 146 MW 2 x 148 MW
2 x -12 Mvar 2 x -13 Mvar 193 MW
40% 40% -41 MVar
3x200 MVA 3x200 MVA

2x253 MW 2x235 MW
108MW 2x48 MW
52MVar Chillón 214 kV 2x42 MVar 2x259 MW 290 MW
137 MW -2x118MVar 82 Mvar
Huinco 152 MW
-32 MVar 118MW
Platanal: 78 MW
Santa Rosa 102 MW
54MVar Térmicas: 1255 MW
2x219MW
2x182 MW
2x56 MVar
2x73 MVar
A Huacho
A Paramonga
2 x4 MW
Ventanilla 215 kV 2 x -12MVar
175 MW

Ventanilla 472 MW mayor que 80% de su
capacidad
©Todos los derechos reservados por Red de Energía del Perú S.A. Sobrecarga

Estabilidad Falla 1 L.T 500 kV Chilca-Carabayllo
Estiaje-máxima demanda 2011


Estabilidad Falla 3 L.T 500 kV Chilca-Carabayllo
Estiaje-máxima demanda 2011


L.T. 500 kV Carabayllo-Chimbote-Trujillo
Especificaciones Técnicas

 Características principales del proyecto
 Localización: Departamento de Lima, Ancash, La Libertad
 Subestación Carabayllo
 Subestación Chimbote
 Subestación Trujillo Nueva y Trujillo Norte (REP)
 Nivel de tensión: 500 kV
 Longitud:
 L.T Carabayllo-Chimbote : 378 Km
 L.T Chimbote-Trujillo: 146 Km
 # Circuitos: 1 #conductores por fase: 4 conductores.
 Autotransformadores: 02 (750 MVA por autotransformador)
 Compensación reactiva:
 Shunt de línea 480 Mvar y shunt de barra 120 Mvar.
 Capacidad mínima de transmisión (según contrato): 600 MVA
 Capacidad máxima (Ampacitancia a 60 grados): 1900 MVA


Operación de sistemas de transmisión en 500k

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