estudio de ajustes y coordinación de protecciones

72 Pages·2015·2.04 MB·Spanish

ELETRANS S.A.

NUEVA LÍNEA CARDONES DIEGO DE ALMAGRO
2X220kV, TENDIDO PRIMER CIRCUITO
“ESTUDIO DE AJUSTES Y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES”
PARTE DE LA OBRA
INGENIERÍA DE DETALLES
DETALLE ESTUDIO DE PROTECCIONES LÍNEA CARDONES – DIEGO DE ALMAGRO

5 06-11-2015 Se Acogen comentarios del CDEC SIC VN CU EC
4 26-10-2015 Se Acogen comentarios del CDEC SIC VN CU EC
2 15-09-2015 Se Acogen comentarios del CDEC SIC y TRANSELEC VN GF EC
1 20-08-2015 Se Acogen comentarios del CDEC SIC VN GF EC
0 06-08-2015 Se Acogen comentarios de Transelec y CDEC SIC VN GF EC
C 23/06/2015 Se Acogen comentarios de SAESA VN GF EC
B 28/05/2015 Emitido para comentarios de ELETRANS VN GF EC
Nº FECHA PREPARÓ REVISÓ APROBÓ
MODIFICACIONES

ELETRANS S.A.

NOMBRE FECHA FIRMA NOMBRE FECHA FIRMA
PREPARÓ PREPARÓ
REVISÓ REVISÓ
Nº DOC. ST1-CDA-S1-P-ES-002 Nº DOC. 3VCL6532EES002
ÍNDICE.

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 4
2. OBJETIVOS. ............................................................................................................................... 4
3. ANTECEDENTES. ...................................................................................................................... 5
3.1. Documentación Utilizada ............................................................................................................. 6
3.2. Antecedentes de las Líneas de Transmisión................................................................................ 7
3.2.1. Nueva Línea de Transmisión Cardones – Diego de Almagro. ..................................................... 7
3.2.2. Líneas de Transmisión Existentes ............................................................................................... 9
3.3. Sistema de Protección Considerado ............................................................................................ 9
3.4. Proyectos de generación futuros ............................................................................................... 10
4. ANALISIS DEL SISTEMA.......................................................................................................... 11
4.1. Estudios de Cortocircuito........................................................................................................... 11
4.2. Proyección de la Demanda. ...................................................................................................... 12
4.3. Escenarios Analizados. ............................................................................................................. 13
5. CRITERIOS GENERALES DE AJUSTES DE LAS PROTECCIONES ........................................ 13
5.1. Protección Línea 220kV Cardones - Diego de Almagro Circuito N°1 .......................................... 14
5.1.1. Función Diferencial de Línea ABB RED670 (87L) ...................................................................... 14
5.1.2. Protección de Distancia para Fallas Entre Fases y Tierra, Relé ABB REL670 Sistema 1 y
RED670 Sistema 2 (21/21N) .................................................................................................. 16
5.1.3. Tiempos de Operación para Cardones y Diego de Almagro ....................................................... 18
5.1.4. Protección de Sobrecorriente Direccional Residual (67N) .......................................................... 18
5.1.5. Esquema de Teleprotección ...................................................................................................... 18
5.1.6. Función de Pérdida de Potenciales (falla fusible) ....................................................................... 19
5.1.7. Protección de Sobrecorriente de Emergencia (51/51N) ............................................................. 19
5.1.8. Función de Selección de Fase y Delimitadores de Carga .......................................................... 19
5.1.9. Función de Cierre Contra Falla (Switch Onto Fault – 50HS) ...................................................... 20
5.1.10. Función Bloqueo por Oscilación de Potencia (68) ................................................................... 20
5.1.11. Protección Falla Interruptor (50BF) ......................................................................................... 20
5.1.12. Criterios de Ajuste Para la Función de Verificación de Sincronismo (25) ................................. 20
5.1.13. Criterios de Ajuste para la Función de Reconexión Automática (79) ....................................... 21
6. AJUSTES PROPUESTOS ........................................................................................................ 22
6.1. Protección de Línea 220 [KV] Cardones – Diego de Almagro .................................................... 22
6.1.1. Parámetros del Sistema ............................................................................................................ 22
6.1.2. Protección Diferencial de Línea 87L .......................................................................................... 22
6.1.3. Protección de Distancia 21/21N Extremo Cardones ................................................................... 24
6.1.4. Protección de Distancia 21/21N Extremo Diego de Almagro ...................................................... 29
6.1.5. Protección de Sobrecorriente Residual Direccional 67N Extremo Cardones y Diego de
Almagro. ................................................................................................................................ 34
6.1.6. Ajustes del Esquema de Teleprotección .................................................................................... 36
6.1.7. Ajustes de la Función de Perdida de Potenciales (falla fusible) .................................................. 37
6.1.8. Ajustes de la Protección de Sobrecorriente de Emergencia (51/51N) Extremo Cardones ........... 38
6.1.9. Ajustes de la Protección de Sobrecorriente de Emergencia (51/51N) Extremo Diego de
Almagro ................................................................................................................................. 40
6.1.10. Función de Selector de Fases y Delimitadores de Carga ........................................................ 42
6.1.11. Ajustes de la Función Cierre Contra Falla (50HS) ................................................................... 44
6.1.12. Ajustes de la Función Bloqueo por Oscilación de Potencia (68) .............................................. 45
6.1.12.1. Ajustes Función Falla Interruptor (50BF) .......................................................................... 47
6.1.13. Ajustes Función de Verificación de Sincronismo (25) .............................................................. 48
6.1.14. Ajuste para la Función de Reconexión Automática (79) .......................................................... 49
6.2. Ajustes de las Protecciones Existentes ..................................................................................... 50
6.2.1. Criterios de Ajuste de las Protecciones de Diferenciales de Barra (87B) .................................... 50
6.2.1.1. Protección diferencial de Barra S/E Cardones Siemens 7SS52 .............................................. 50

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6.2.1.2. Ajustes de las protección diferencial de barra de S/E Cardones SIEMENS 7SS52.................. 50
6.2.1.3. Verificación de la operación de la protección diferencial de barra de S/E Cardones ................ 52
6.2.1.4. Protección diferencial de Barra S/E Diego de Almagro ABB REB500 ...................................... 57
6.2.1.5. Ajustes de las protección diferencial de barra de S/E Diego de Almagro ABB REB500 ........... 58
6.2.1.6. Verificación de la operación de la protección diferencial de Barra de S/E Diego de Almagro ... 63
7. VERIFICACIÓN DE COORDINACIÓN DE PROTECCIONES. ................................................... 67
7.1. Tipos de fallas ........................................................................................................................... 67
7.2. Ubicación de fallas evaluadas ................................................................................................... 67
8. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 71
9. ANEXOS. .................................................................................................................................. 72

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1. INTRODUCCIÓN

Eletrans S.A. se encuentra desarrollando el proyecto “Nueva Línea Cardones – Diego de
Almagro 2x220 kV, tendido del primer circuito” –el cual forma parte del Plan de Expansión del
Sistema de Transmisión Troncal del Sistema Interconectado Central (SIC) decretado por la
autoridad. El proyecto contempla en primera instancia la construcción del tendido y puesta en
servicio del primer circuito. La línea de transmisión Cardones - Diego de Almagro 2x220 kV
tendrá una extensión aproximada de 156 km y será construida en estructuras de doble circuito,
donde en una primera etapa se construirá y operará sólo un circuito con capacidad de
transferencia de 290 MVA. La nueva línea constara con sus respectivos paños de 220 kV en las
subestaciones Cardones y Diego de Almagro.

El presente estudio se ha desarrollado en base a la información recibida por parte del cliente,
donde se encuentra detalla la configuración y parámetros de la línea de transmisión, los
equipos eléctricos primarios, relés, además de la ubicación y razones de los equipos de medida.
Por otro lado, la información referida a los ajustes de las protecciones existentes se ha obtenido
de la plataforma IFOTECNICA de la página web del CDEC SIC.

El desarrollo del informe se ha realizado modelando las nuevas instalaciones en la base de datos
del Sistema Interconectado Central (SIC) en la plataforma DIgSILENT PowerFactory, sobre la
cual se realizan simulaciones de tal forma de determinar el comportamiento del sistema en
condiciones de falla.

El presente estudio de coordinación y ajustes de protecciones, considera diferentes escenarios
operacionales, de modo de asegurar una correcta protección de las instalaciones nuevas y
existentes verificándose su operación coordinada con el resto de los equipos de protección
existentes en el sistema.

2. OBJETIVOS.

El objetivo de principal de este estudio es presentar los criterios de coordinación de
protecciones que permitan determinar valores de ajuste para las protecciones de la nueva línea
de 220kV Cardones – Diego de Almagro, verificando la coordinación con la operación del resto
de las protecciones del entorno eléctrico de la nueva línea y las protecciones no unitarias de las
instalaciones que se vean afectadas.

Junto con lo anterior se ha de verificar que los criterios de protecciones recomendados den
cumplimento a los estándares mínimos establecidos en la Norma Tecnica de Seguridad y
Calidad del Servicio (NTSyCS), verificando que el conjunto de ajustes y funciones de protección
proyectados y existentes aseguren la sensibilidad, selectividad y coordinación de protecciones
frente a la ocurrencia de fallas en el subsistema en estudio. En caso de que se detecte pérdida
de selectividad y/o sensibilidad en la operación de protecciones existentes, se especificarán las
modificaciones de ajustes necesarios para corregir dicha condición.

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3. ANTECEDENTES.

La línea de transmisión Cardones – Diego de Almagro, será un nuevo vínculo entre las
subestaciones del mismo nombre ubicadas en la región de Atacama, Chile, en la zona norte de
SIC.
En la figura N°1 se muestra el trazado de la línea de transmisión 2x220 kV. Cardones – Diego de
Almagro, mientras que la Figura 2 corresponde al unilineal simplificado con el agregado de las
nuevas instalaciones.

Figura Nº1. Trazado Línea Cardones – Diego de Almagro.

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Figura Nº2.Diagrama unilineal del sistema eléctrico en estudio.

3.1. Documentación Utilizada

Para la realización de este estudio se utilizaron diversos antecedentes que permitieron modelar
la nueva línea Cardones – Diego de Almagro en el software DIgSILENT, y por otro lado establecer
los criterios de ajuste y coordinación de protecciones. Los parámetros del sistema modelados
e indicados a continuación están basados en los antecedentes recopilados de diversas fuentes
que se detallan a continuación:

Para el desarrollo de este documento se consideraron los antecedentes que a continuación se
indican:
 Norma Técnica de Seguridad y Calidad del Servicio, noviembre del 2014
 Información de ajustes de protecciones existentes entregadas por la Empresa ELETRANS
S.A.
 Anexo Carta DO 0064/2015 con la Definición de Alcance, contingencias y escenarios de
operación Proyecto Conexión 220 kV Cardones – Diego de Almagro
 Documento “Catastro de Proyectos de Generación, Transmisión y Consumos” de abril
del 2015, disponible en el sitio Web del CDEC SIC.
 Diagrama Unilineal SIC, obtenido de la página web del CDEC-SIC.
 Fijación de Precio Nudo de Corto Plazo, Octubre 2014, CNE
 Diagrama Unilineal general de S/E Cardones, con posiciones del paño de la nueva línea
de 220 kV Cardones – Diego de Almagro N° PST1-CDA-S2-EF-L001_rev 0 DU SE Cardones.

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 Diagrama Unilineal general S/E Diego de Almagro, con posiciones del paño de la nueva
línea de 220 kV Cardones – Diego de Almagro N° PST1-CDA-S1-EF-L001_rev 0 DU SE D.
Almagro
 Base de datos del SIC de marzo del 2015 para la plataforma Digsilent Power Factory
versión 15.2

3.2. Antecedentes de las Líneas de Transmisión

El presente estudio contempla la determinación de los ajustes de las protecciones de la Nueva
Línea 2x220 kV Cardones – Diego de Almagro que en su etapa preliminar incorporara un circuito
al Sistema Interconectado Central (SIC), junto con lo anterior se verificara la coordinación de
las protecciones aledañas a las nueva línea, y de ser necesario, el reajuste de las mismas, ante
la nueva configuración topológica del sistema de transmisión, Para ello se requirió el modelo
completo de la línea de transmisión 2x220kV Cardones – Diego de Almagro

Por otro lado, las líneas aledañas al nuevo proyecto de línea 2x220kV Cardones – Diego de
Almagro se encuentra actualmente modelada en la base de datos proporcionada por el CDEC-
SIC, a través de sus parámetros eléctricos del circuito π equivalente. A continuación se presenta
los parámetros eléctricos de las líneas involucradas en el estudio, junto con modelado de la
nueva línea de transmisión.

3.2.1. Nueva Línea de Transmisión Cardones – Diego de
Almagro.

La nueva línea de 220 kV. unirá las subestaciones Cardones y Diego de Almagro, y considera en
el diseño de ella estructuras de torres de doble circuito, del cual en esta primera etapa solo se
tenderá un circuito, la longitud total de la línea es de 156 km en conductor AAAC Greeley,.

Tabla 3.1: Características del conductor AAAC Greeley

Del mismo modo, las estructuras de transmisión que componen el proyecto se muestran en la
Tabla 2 y, dada la frecuencia con la que se repite la torre de suspensión, por lo tanto la

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geometría de esta torre será la utilizada para el modelado en el software de simulación, la cual
se muestra en la Figura 1.

Tabla 3.2: Estructuras

Tabla 3.4: Disposición geométrica de los conductores

Figura N°3-Torre de suspensión

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3.2.2. Líneas de Transmisión Existentes

Las Líneas de transmisión existentes involucradas en el estudio y sus parámetros eléctricos son:

Tabla 3.5: Datos técnicos de líneas existentes

3.3. Sistema de Protección Considerado

En el presente apartado se detalla el sistema de protecciones que se considera instalar en
ambos extremos de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro

Equipamiento en la subestación Cardones:

 Paño de línea J12, 220kV S/E Cardones N°1, sistemas 1 y 2 compuesto por protección
diferencial de línea marca ABB, modelo RED670 y Protección de distancia marca ABB,
modelo REL670

Equipamiento en la subestación Diego de Almagro:

 Paño de línea J5, 220kV S/E Diego de Almagro N°1, sistemas 1 y 2 compuesto por
protección diferencial de línea marca ABB, modelo RED670 y Protección de distancia
marca ABB, modelo REL670

Figura N°4-Sistema de protección considerado.

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3.4. Proyectos de generación futuros

De acuerdo con lo indicado por la Dirección de Operación (D.O.) del CDEC-SIC en los anexos de
la carta N°064/2015, se incorporan a la base de datos de DIgSILENT los nuevos proyectos de
generación solar y eólica en el norte del SIC que estarán en servicio para la fecha de puesta en
servicio de la línea, de tal forma de replicar el escenario futuro más exigente, en la Tabla 3.6 se
indican cuáles serán los proyectos considerados en este estudio.

Tabla 3.6- Proyectos de generación a septiembre del 2015.

Tabla 3.7- Proyectos de transmisión a septiembre del 2015.

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