informe ejecutivo aecp 2014

INFORME EJECUTIVO

EDP-COES-005-14

ACTUALIZACION DEL

ESTUDIO DE COORDINACIN DE LAS PROTECCIONES

DEL SISTEMA ELCTRICO INTERCONECTADO NACIONAL

AO 2014

Fecha Rev. Descripcin Elabor Revis Aprob

25/07/06 00 Actualizacin ECP 2006 COES-DEV FTG/YJD AVV

15/07/10 01 Actualizacin ECP 2010 EDP S.A.C FTG/YJD FTG

31/07/14 02 Actualizacin ECP 2014 EDP S.A.C ETT/YJD RRA

Estudio de Coordinacin de las Protecciones

del Sistema Interconectado Nacional AECP-2014

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NDICE

1. OBJETIVOS.................................................................................................................................. 3

2. ALCANCES .................................................................................................................................. 3

3. METODOLOGIA EMPLEADA ...................................................................................................... 3

3.1 PROTECCION DE DISTANCIA ............................................................................................... 4 3.2 PROTECCION DE SOBRECORRIENTE ................................................................................. 4

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................... 5



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1. OBJETIVOS

Los objetivos generales de la Actualizacin del Estudio de Coordinacin de Protecciones del SEIN para el ao 2014 son los siguientes:

Cumplir con lo establecido en el numeral 7.5 de la Norma Tcnica para la Coordinacin de la Operacin en Tiempo Real de los Sistemas Interconectados.

Proporcionar a las empresas integrantes del SEIN, los requerimientos y criterios para realizar los ajustes y coordinacin de los sistemas de proteccin.

Entregar a los integrantes del SEIN y a las entidades que corresponda, los resultados actualizados del Estudio de Coordinacin de las Protecciones, con los ajustes para los principales rels de proteccin coordinables del sistema; teniendo como base el estudio de actualizacin elaborado para el ao 2010 y los estudios de operatividad de las instalaciones cuyas puestas en servicio estn comprendidos en el periodo 2010-2013.

Disponer de un Estudio de Coordinacin de las Protecciones del SEIN, que sirva como referencia para emplear en futuros estudios de actualizacin ingreso de nuevas instalaciones al SEIN.

2. ALCANCES

El alcance de la actualizacin del Estudio de Coordinacin de las Protecciones del SEIN

para el ao 2014, comprende los sistemas de proteccin coordinables1, de las instalaciones de niveles de tensin de 500 kV, 220 kV y 138 kV, as como de las instalaciones de generacin de los Integrantes del COES.

El Estudio de Coordinacin de las Protecciones del SEIN ha sido actualizado considerando las instalaciones existentes a Diciembre del ao 2013.

3. METODOLOGIA EMPLEADA

Para verificar la coordinacin del sistema de protecciones de las instalaciones comprendidas en los alcances de la Actualizacin del Estudio de Coordinacin de Protecciones del SEIN para el ao 2014, se ha seguido ciertos pasos que a continuacin se detallan:

Revisin de la Base de Datos del sistema, que comprendi la verificacin de topologa del sistema de subtransmisin y distribucin existente as como los parmetros elctricos de los principales componentes del SEIN.

Actualizacin de los esquemas unifilares de proteccin de las instalaciones comprendidas dentro de los alcances de la actualizacin del estudio de coordinacin de protecciones del SEIN para el ao 2014.

Clasificar todas las protecciones que se encuentran instaladas en el SEIN en protecciones propias y protecciones coordinables, estos ltimos dependientes de la configuracin del sistema cuyos ajustes tienen que ser revisados peridicamente con el propsito de alcanzar la mxima selectividad.

Agrupar todas las instalaciones que poseen protecciones coordinables como: las protecciones de distancia y las protecciones de sobrecorriente; que sern materia del estudio.

1 Protecciones Coordinables : Funciones que protegen a un equipo o instalacin y que adems detectan fallas en otros equipos o instalaciones del SEIN. Se incluye a las protecciones sistmicas que son los recierres, sincronismo, esquemas de sincrofasores, esquemas de desconexin de carga y generacin por mnima y sobrefrecuencia definidas por el COES, y sobre y sub tensin definidas por el COES.



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Separar todas las instalaciones que poseen protecciones propias como: protecciones trmicas, diferenciales, tierra estator, tierra rotor, protecciones unitarias en general de los grupos de generacin o las protecciones trmicas, diferenciales, frecuencia, protecciones unitarias en general de las subestaciones; las cuales no forman parte del alcance del presente estudio.

Actualizacin de las planillas de ajustes de los rels de proteccin ubicados en las instalaciones comprendidas dentro de los alcances del estudio de actualizacin del estudio de coordinacin de protecciones del SEIN para el ao 2014.

Para verificar el correcto desempeo del sistema de protecciones, comprendidas en los alcances de la actualizacin del Estudio de Coordinacin de Protecciones del ao 2014, fue necesario contar con los denominados Estudios Base (Estudios de Flujo de Potencia, Estudios de Cortocircuitos y Estudios de Estabilidad Transitoria).

Con el objetivo de verificar los alcances y la selectividad de las protecciones de distancia y sobrecorriente respectivamente se implementaron los ajustes actuales de las protecciones coordinables en el programa de simulacin de sistemas de potencia Power Factory Digsilent, mediante la utilizacin de modelos de rels del programa de simulacin.

3.1 PROTECCION DE DISTANCIA

Para las protecciones de distancia se plantearon alcances de impedancias y temporizaciones de las zonas consideradas como bsicas: Zona 1, Zona 2, Zona 3 y la Zona de Arranque. Adems, se ha considerado un ajuste para la Zona Reversa, que tiene como funcin principal la proteccin de respaldo del sistema de barras de la instalacin, igualmente en los rels numricos la zona reversa se utiliza para garantizar la efectividad del esquema de teleproteccin o en algunos casos utilizada en la lgica para el bloqueo de inversiones de corriente en lneas paralelas.

Para cada una de las zonas descritas, se han definido los alcances de impedancia o alcances reactivos y los alcances resistivos, segn sea el modelo de rel de proteccin. Los valores de alcances resistivos, deben permitir la efectiva deteccin de falla a tierra de valores de resistencia de falla de hasta 50 Ohmios, en donde el caso lo permita. Igualmente se ha tomado en cuenta las restricciones de la zona de carga para la cobertura de las fallas a tierra para cumplir tal objetivo, se ha recurrido a la compensacin de la zona de arranque en los rels de impedancia y al recortamiento del alcance resistivo en las caractersticas cuadrilaterales.

Debido a la complejidad del sistema de transmisin y los efectos que puede ocasionar en el funcionamiento de los rels de distancia, para el presente estudio se considera que las protecciones cuentan con las caractersticas de compensacin del efecto mutuo de lneas paralelas, la compensacin del efecto de la carga para casos de flujo exportador e importador y compensacin del fenmeno de inversin de tensin por la presencia de compensacin serie.

Se ha utilizado la metodologa de la coordinacin de las zonas de proteccin mediante la superposicin grfica de la representacin de los puntos de impedancia complejas de fallas, obtenidos de los estudios de cortocircuito con las caractersticas de accionamiento de la proteccin. Esta metodologa descrita es conocida como el mtodo de impedancias vistas. De este modo se ajustaron los lmites de accionamiento hasta los alcances deseados, con una clara visin de las fallas que cubrir cada uno de ellos.

3.2 PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

La coordinacin de las protecciones de sobrecorriente se obtiene mediante sus caractersticas tiempo-corriente. Siempre que sea posible, se ha preferido seleccionar el



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mismo tipo de curva caracterstica para la coordinacin de las protecciones de sobrecorriente, que se encuentren en serie en el sistema de transmisin.

En los casos de lneas largas, con impedancias significativas, la coordinacin de las protecciones por sobrecorriente puede lograrse eficazmente mediante caractersticas de tiempo definido. En lneas de transmisin equipadas con protecciones de distancia, ser necesario coordinar las etapas tiempo-corriente de las protecciones de sobrecorriente con las temporizaciones adoptadas para las distintas zonas de las protecciones de distancia. Por esta razn, se prefiere para las protecciones por sobrecorriente en lneas de transmisin, las caractersticas a tiempo definido.

En otros casos, como en transformadores, reactores y generadores se ha preferido utilizar las caractersticas a tiempo inverso, para minimizar daos a la mquina. En estos casos, ser necesario coordinar las zonas de respaldo remoto de las protecciones de distancia y/o las etapas a tiempo definido de las protecciones por sobrecorriente de las lneas con las protecciones de la acometida.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

A. En los ltimos 4 aos el Sistema Elctrico Interconectado Nacional (SEIN) ha experimentado un crecimiento notable, con la consecuente aparicin de fenmenos transitorios y dinmicos, en determinadas areas operativas se ha manifestado con un abrupto incremento de las corrientes de cortocircuito, la topologa de red ms anillada ha permitido cambios en los flujos de potencia, tanto en magnitud como en direccin, a travs de las lneas de transmisin existentes los cuales han afectado el desempeo del sistema de protecciones no slo de las zonas adyacentes a las nuevas instalaciones.

B. El COES ha cumplido con efectuar los estudios necesarios para revisar la coordinacin de los sistemas de proteccin de las instalaciones del Sistema, para garantizar la selectividad de los mismos en salvaguarda de la calidad y seguridad del sistema, como lo seala la NTCOTR.

C. Los nuevos ajustes de los sistemas de proteccin del SEIN indicados en el presente estudio, constituyen una mejora a los ajustes actuales y permiten solucionar los problemas de selectividad que se han presentado.

D. En el estudio se adopt el criterio de privilegiar la velocidad de actuacin de los equipos de proteccin, con la finalidad de reducir los tiempos de exposicin a las fallas, para reducir los riesgos de prdidas de estabilidad transitoria del sistema.

E. Se propone la implementacin de la teleproteccin en aquellas lneas de transmisin de 220 kV y 138 kV que no lo tengan, con el fin de reducir los tiempos de despeje de fallas que ocurran a lo largo de la lnea protegida, igualmente posibilitar un mejor desempeo del recierre automtico.

F. Se propone la implementacin de la proteccin direccional de tierra 67N con comparacin direccional en aquellas lneas de 220 kV que no dispongan de este atributo, con el fin de detectar en forma segura y selectiva cortocircuitos a tierra de alta resistencia de falla, las mismas que no son detectadas por las protecciones de distancia.

G. Se recomienda implementar el recierre por sobrecorriente de tierra en comparacin direccional (67N/85) para los siguientes casos:

Para lneas de enlaces importantes entre zonas operativas del SEIN.

Para aquellas lneas denominadas cortas y cuyo sistema de proteccin est compuesta por rels de distancia.



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Para aquellas lneas con altos niveles de carga y cuya salida provoque la sobrecarga de otras lneas (ej. lneas paralelas).

Lneas de simple terna que evacuan la generacin de centrales con potencia efectiva mayores a 100MW.

H. Se recomienda evaluar la aplicacin de un determinado fabricante o modelo de rel de distancia para lneas cortas, lneas con eventuales extremos de dbil generacin (ej. lneas no homogneas) y lneas con compensacin serie, dado que todos los rels de proteccin tienen su propio mtodo de medicin.

I. Se recomienda que los rels de distancia utilizados en la proteccin de lneas de transmisin de alta tensin cuenten con las funciones que le permitan solucionar los problemas presentados, como son los casos de la reduccin del alcance de la primera zona por el efecto del acoplamiento mutuo de lneas paralelas, as como la influencia de la corriente de carga en los sistemas de medida de los referidos rels de proteccin.

J. En las instalaciones comprendidas dentro de los alcances de la presente actualizacin existen an rels de proteccin de tecnologa electromecnica, los cuales debern ser reemplazados de acuerdo a los requerimientos o planes de modernizacin de cada empresa.

K. En forma general, podemos indicar que en aquellos rels, cuya forma de operacin depende de la medida de la impedancia como son los rels de distancia ubicados en 500 kV, 220 kV y 138 kV, no ha sido necesario modificar significativamente sus ajustes, salvo en aquellas que estn ubicadas en sistemas de transmisin que han sufrido cambios topolgicos notables debido al acelerado crecimiento del SEIN.

L. Por otro lado, en aquellos rels de proteccin, cuya operacin depende de la magnitud de la corriente que miden, ubicados en zonas donde se ha experimentado un incremento notable de las corrientes de cortocircuitos, se ha reajustado sus temporizaciones, de manera que en el corto plazo se garantice la operacin selectiva con los otros rels de proteccin.

M. Los cambios de ajustes propuestos para las protecciones coordinables del SEN se muestran sombreados de color amarillo o verde fluor en las Memorias de Clculo de Ajustes y en las Planillas de Ajustes de los rels de proteccin respectivamente, los cuales ayudarn a su fcil identificacin.

N. De acuerdo al numeral 7.5.1 de la Norma Tcnica para la Coordinacin de la Operacin en Tiempo Real de los Sistemas Interconectados, se recomienda a las empresas cumplir con lo sealado en lo que respecta con la implementacin de los ajustes propuestos.

informe ejecutivo aecp 2014

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