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Informe Eventos Sistema

Interconectado Nacional Julio 28 de 2011 a las 18:34 horas

Gerencia Centro Nacional de Despacho Dirección Aseguramiento de la Operación

Documento XM CND 2011 160 Septiembre 09, 2011

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Informe Ejecutivo Evento 0406 Desconexión del SIN de la

subestación La Tasajera 220 kV

EVENTO

El 28 de julio de 2011, durante el desarrollo de una tormenta eléctrica en inmediaciones de la central La Tasajera, se presentó una descarga atmosférica que impactó el circuito La Tasajera – Barbosa a 220 kV de propiedad de EPM Transmisión. Este fenómeno atmosférico hizo que se elevara el perfil de voltaje en las tres fases de este circuito produciendo, finalmente, una falla trifásica la cual se ubicó, aproximadamente, a 1 km de distancia desde la subestación La Tasajera 220 kV.

Aunque esta falla fue despejada por las protecciones propias del circuito La Tasajera – Barbosa a 220 kV, simultáneamente en ambos extremos, se presentó la desconexión de los generadores 1 y 2 de la central La Tasajera de propiedad de EPM Generación. Es importante resaltar que al momento de este evento, la unidad 3 de la central La Tasajera se encontraba en mantenimiento desde el 12 de julio de 2011 con el propósito de instalarle el nuevo regular de voltaje y modernizar los sistemas de protección del generador y del transformador elevador.

Con la desconexión de la subestación de La Tasajera 220 kV no se afectaron los índices de calidad de la frecuencia del sistema ni se presentaron eventos de tensión..

ANTECEDENTES

Al momento de presentarse este evento, EPM Generación desarrollaba el siguiente mantenimiento aprobado por XM:

• C0070029 la cual requería consignar LA TASAJERA 3, para realizar la implementación del “Nuevo regular de voltaje protecciones y trafo potencia”.

ANÁLISIS

Producto del análisis se evidenció que:

• Las protecciones diferenciales de los generadores 1 y 2, ANSI 87G, de la central La Tasajera actuaron indeseadamente ante falla externa a las máquinas.

CONCLUSIONES

1. El 28 de julio de 2011 a las 18:34 horas, se presentó una falla trifásica sobre el circuito La Tasajera - Barbosa 220 kV a 1 km de distancia de la subestación La Tasajera.

2. Las protecciones diferenciales de los generadores 1 y 2, ANSI 87G, de la central La Tasajera actuaron indeseadamente ante falla externa a las máquinas.

3. La potencia total dejada de generar por la central La Tasajera, producto de este evento, fue de 204 MW.

4. La actuación de los esquemas de protecciones propios de la línea La Tasajera - Barbosa, en las subestaciones La Tasajera y Barbosa a 220 kV, fue correcta.

5. EPM Transmisión no suministró los archivos COMTRADE de los registradores de falla, según lo definido en el Acuerdo CNO 491. El reporte del evento suministrado por EPM Generación no contiene la información mínima establecida en el Acuerdo CNO 491: Descripción del evento, causa probable, Desempeño de las protecciones, Valores prefalla y postfalla, Acciones ejecutadas y por ejecutar, Conclusiones y recomendaciones.

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Resumen ejecutivo – Evento 406 Desconexión del SIN de la subestación La Tasajera 220 kV

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RECOMENDACIONES

Producto del análisis del evento se recomienda a EPM Transmisión:

• Sugerimos revisar las recomendaciones, sobre las mejoras en las puestas a tierra de las torres de transmisión del área, incluidas en el informe del evento del 6 de septiembre de 2010.

Producto del análisis del evento se recomienda a EPM Generación:

• Realizar el análisis de la actuación indeseada de la protección diferencial de los generadores 1 y 2. Verificar si dicha actuación obedeció a una posible saturación de los núcleos de los transformadores de corriente donde se encuentran conectados estas protecciones o si fue un ajuste inadecuado de estas protecciones.

• Dado que están en proceso de modificación de los sistemas de protecciones de las tres unidades de generación, recomendamos realizar un estudio de ajuste y coordinación de protecciones, acorde con la nueva tecnología implementada y considerando la red eléctrica actual.

• Revisar los estudios de ajuste y coordinación de protecciones con el personal de XM Los Expertos en Mercados, considerando los nuevos equipos de protección que tendrán las unidades de generación de la central La Tasajera y la red eléctrica actual del Sistema Interconectado Nacional -SIN-.

OPCIONES DE MEJORAMIENTO

• Revisar por qué el SOE de la central La Tasajera presenta tiempos de apertura de los interruptores, QF3 de los diámetros 1 y 2 y QF2 del diámetro 2, tan diferentes con respecto al SOE de la subestación La Tasajera 220 kV de propiedad de EPM Transmisión. Adicionalmente implementar las

medidas correctivas para que estos tiempos sean similares a los reportados por EPM Transmisión 30 a 70 ms.

• Dado que EPM Generación reportó tener programado la actualización de las protecciones de la central La tasajera en noviembre de 2011, para futuros informes solicitamos tanto a EPM Transmisión y EPM Generación entregar los archivos COMTRADE de los registradores de eventos o en su defecto, de las funciones de osciloperturbografía de los relés de protección.

• Para futuros informes solicitamos a EPM Generación suministrar el informe del evento acogiéndose a los requerimientos del acuerdo CNO 491 del 4 de junio de 2010.

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Contenido

Objetivo 5

Descripción del evento 5

Análisis de la información 5

Topología del sistema 6

Parámetros eléctricos 6

Diagramas unifilares 7

Evolución de la potencia por los circuitos involucrados 7

Análisis del SOE del evento 8

Análisis de los registros de la protección distancia 11

Conclusiones desempeño de protecciones 14

Análisis del restablecimiento 14

Conclusiones Generales 14

Recomendaciones para seguimiento 15

Opciones de mejoramiento 15

Referencias 16

Anexo 1. Informe de EPM Generación 17

Anexo 2. Informe de EPM Transmisión 18

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Control de Cambios

Versión Fecha Modificación

1 09/09/2011 Emisión original

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Objetivo

Presentar el análisis del evento ocurrido el 28 de julio de 2011 a las 18:34 horas y que produjo la desconexión, del Sistema Interconectado Nacional -SIN-, de la subestación La Tasajera 220 kV de propiedad de EPM Transmisión.

Descripción del evento

El 28 de julio de 2011, durante el desarrollo de una tormenta eléctrica en inmediaciones de la central La Tasajera, se presentó una descarga atmosférica que impactó el circuito La Tasajera – Barbosa a 220 kV de propiedad de EPM Transmisión. Este fenómeno atmosférico hizo que se elevara el perfil de voltaje en las tres fases de este circuito produciendo, finalmente, una falla trifásica la cual se ubicó, aproximadamente, a 1 km de distancia desde la subestación La Tasajera 220 kV.

Aunque esta falla fue despejada por las protecciones propias del circuito La Tasajera – Barbosa a 220 kV, simultáneamente en ambos extremos, se presentó la desconexión de los generadores 1 y 2 de la central La Tasajera de propiedad de EPM Generación. Es importante resaltar que al momento de este evento, la unidad 3 de la central La Tasajera se encontraba en mantenimiento desde el 12 de julio de 2011 con el propósito de instalarle el nuevo regular de voltaje y modernizar los sistemas de protección del generador y del transformador elevador.

Con la desconexión de la subestación de La Tasajera 220 kV no se afectaron los índices de calidad de la frecuencia del sistema. No obstante se presentó un evento de tensión en esta subestación de propiedad de EPM Transmisión.

Análisis de la información

La central La Tasajera, de propiedad de EPM Generación, está localizada en el municipio de Barbosa, al norte del Valle de Aburrá del departamento de Antioquia, en cercanías del municipio de Girardota. Aporta 306 MW al sistema eléctrico nacional a través de 3 unidades tipo Pelton de 102 MW de capacidad efectiva neta cada una. La subestación La Tasajera es del tipo encapsulada en anillo y de allí se conectan al SIN los circuitos de transmisión a 220 kV Barbosa, Bello y Occidente.

La Figura 1 presenta la conectividad eléctrica de la subestación La Tasajera a 220 kV con las subestaciones Occidente y Barbosa de propiedad de EPM Transmisión.

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Evento 406 Desconexión del SIN de la subestación La Tasajera a 220 kV

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Figura 1. Zona influencia subestación La Tasajera 220 kV

Topología del sistema

Al momento de materializarse el evento, el 28 de julio de 2011 a las 18:34 horas, sólo se realizaba el mantenimiento de la unidad 3 de La Tasajera amparada por la consignación C0070029; esta consignación consistía en realizar los trabajos de cambio del nuevo regular de voltaje y la modernización de sus sistemas de protección y su transformador elevador. Adicionalmente, no se presentaban otros mantenimientos en la zona ni se tenían circuitos indisponibles en el área.

Parámetros eléctricos

Los parámetros técnicos de las líneas de transmisión que interconectan la subestación La Tasajera 220 kV con el resto del SIN se detallan en la Tabla 1.

Tabla 1. Parámetros eléctricos de líneas de transmisión a 220 kV

Nombre R' X' R0' X0' Longitud

Ohm/km Ohm/km Ohm/km Ohm/km km

Barbosa - La Tasajera 1 220 0,049 0,480 0,320 1,450 14,500

La Tasajera - Occidente 1 220 0,049 0,480 0,320 1,450 23,060

Bello - La Tasajera 1 220 0,059 0,491 0,322 1,457 16,000

Barbosa - Guadalupe IV 1 220 0,0585 0,488 0,3297 1,4593 51,33

Guadalupe IV - Occidente 1 220 0,0535 0,4842 0,3248 1,4544 81,2

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Diagramas unifilares

La Figura 2. muestra la configuración de la subestación La Tasajera.

Figura 2. Subestación La Tasajera 220 kV

Evolución de la potencia por los circuitos involucrados

Las potencias transmitidas por los circuitos a 220 kV de la subestación La tasajera, durante el evento del 28 de julio de 2011, se presentan en el gráfico de la Figura 3..

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Figura 3. Flujo de potencia por los circuitos de la subestación La Tasajera 220 kV

De la Figura 3. se concluye que:

• Alrededor de las 18:34 horas los flujos de potencia suministrados por las unidades de generación 1 y 2 de la central La Tasajera y por los circuitos a 220 kV La Tasajera-Barbosa, La Tasajera-Bello y La Tasajera-Occidente disminuyen su potencia hasta un valor de 0 MW.

• A las 18:36 horas, aproximadamente, el circuito a 220 kV La Tasajera - Barbosa toma carga quedando con una transferencia de potencia igual a la del circuito a 220 kV La Tasajera – Occidente.

• Entre las 18:46 horas y las 18:50 horas se sincroniza al SIN la unidad 1 de la central La Tasajera.

Análisis del SOE del evento

Al momento del evento materializado sobre el circuito a 220 kV La Tasajera – Barbosa, el día 28 de julio a las 18:34 horas, el Sequence of Events -SOE- de la subestación a 220 kV de La Tasajera, de propiedad de EPM Transmisión, registró la información que se presenta en la Tabla 2, Tabla 3, Tabla 4 y Tabla 5.

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Tabla 2. SOE actuación de protecciones subestación La Tasajera a 220 kV circuito Barbosa

Hora Tiempo [ms] Circuito Evento Acción

18:33:47,159 00,000 Tasajera 220kV Barbosa Arranque Zona 4 apa

18:33:47,165 00,006 Tasajera 220kV Barbosa Disp S/C Direccional apa

18:33:47,165 00,006 Tasajera 220kV Barbosa Disparo Monof Dist S apa

18:33:47,165 00,006 Tasajera 220kV Barbosa Disparo Monof Dist T apa

18:33:47,166 00,007 Tasajera 220kV Barbosa Disparo Monof Dist R apa

Tabla 3. SOE actuación de protecciones subestación Barbosa a 220 kV


18:33:47,229 00,070 Barbosa 220kV Tasajera Disparo Monof Dist R apa

18:33:47,229 00,070 Barbosa 220kV Tasajera Disparo Monof Dist S apa

18:33:47,229 00,070 Barbosa 220kV Tasajera Disparo Monof Dist T apa

18:33:47,232 00,073 Barbosa 220kV Tasajera Envio Dispar AceTra apa

18:33:47,261 00,102 Barbosa 220kV Tasajera Recibo Disp Transfer apa

18:33:47,262 00,103 Barbosa 220kV Tasajera Envio Dispar AceTra dis

18:33:47,312 00,153 Barbosa 220kV Tasajera Falla canal teleprot apa

18:33:47,319 00,160 Barbosa 220kV Tasajera Falla canal teleprot dis

18:33:47,327 00,168 Barbosa 220kV Tasajera Recibo Disp Transfer dis

18:33:47,372 00,213 Barbosa 220kV Tasajera Disparo Monof Dist S dis

18:33:47,379 00,220 Barbosa 220kV Tasajera Disparo Monof Dist R dis

18:33:47,381 00,222 Barbosa 220kV Tasajera Disparo Monof Dist T dis

18:33:47,707 00,548 Barbosa 220kV Tasajera Recierre apa

18:33:47,735 00,576 Barbosa 220kV Tasajera INT cerrad

Tabla 4. SOE apertura de interruptores subestación La Tasajera 220 kV


18:33:47,190 00,031 Tasajera 220kV Brb-TU2 INT abiert

18:33:47,194 00,035 Tasajera 220kV TU3-Brb INT abiert

18:33:47,229 00,070 Tasajera 220kV TU1-Bll INT abiert

18:33:47,230 00,071 Tasajera 220kV TU2-Occ INT abiert

18:33:47,235 00,076 Tasajera 220kV Occ-TU1 INT abiert

Tabla 5. SOE apertura de interruptores subestación Barbosa 220 kV


18:33:47,257 00:00,098 Barbosa 220kV Tasajera INT abiert

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De la Tabla 2, Tabla 3, Tabla 4 y Tabla 5 se concluye que:

• A las 18:33:47,159 se presenta un arranque de la zona 4 del relé de la subestación La Tasajera 220 kV del circuito hacia Barbosa. Este relé emite un disparo tripolar a los 7 ms aproximadamente de su arranque.

• 31 ms de iniciada la falla el interruptor QF1 del diámetro 2 de la subestación La Tasajera 220 kV, entre los circuitos Barbosa y la unidad 2 de generación, abre.

• 35 ms de iniciada la falla el interruptor QF1 del diámetro 1 de la subestación La Tasajera 220 kV, entre los circuitos Barbosa y la unidad 3 de generación, abre.

• 70 ms de iniciada la falla el interruptor QF3 del diámetro 1 de la subestación La Tasajera 220 kV, entre los circuitos Unidad 1 de generación y Bello, abre.

• 71 ms de iniciada la falla el interruptor QF2 del diámetro 2 de la subestación La Tasajera 220 kV, entre los circuitos Unidad 2 de generación y Occidente, abre.

• 76 ms de iniciada la falla el interruptor QF3 del diámetro 2 de la subestación La Tasajera 220 kV, entre los circuitos Unidad 1 de generación y Occidente, abre.

• 70 ms después de iniciado el evento, la protección del extremo remoto, subestación Barbosa 220 kV circuito La Tasajera, emite un disparo tripolar por recibo de disparo transferido desde la subestación La Tasajera 220 kV. Esto hace que el interruptor del circuito Barbosa – La Tasajera, en la subestación Barbosa 220 kV, abra.

• 576 ms después de iniciado el evento el interruptor de la subestación Barbosa 220 kV, del circuito La Tasajera, recierra exitosamente.

• Del SOE anterior, no se evidencian los envíos de teleprotección del extremo de subestación La Tasajera 220 kV hacia el extremo remoto de Barbosa 220 kV.

• Del SOE anterior no se evidencia la apertura del interruptor de la subestación La Tasajera 220 kV, entre los circuitos Unidad 3 de generación y Bello. De acuerdo con lo anterior se infiere que este interruptor permaneció cerrado, lo cual fue confirmado por el personal de EPM Generación.

Adicionalmente el SOE de la central de La Tasajera, de propiedad de EPM Generación, registró la información que se presenta en la Tabla 6.

Nota: Para poder analizar la información se sincronizaron los registros del SOE entre la central La Tasajera, de propiedad de EPM Generación, y la subestación La Tasajera de propiedad de EPM Transmisión.

Tabla 6. SOE actuación de protecciones central La Tasajera a 220 kV


18:33:47,159 00:00,000 G3ABE-8.386 Prdist Trif Barb arr falla

18:33:47,159 00:00,000 G2AG1-6.036 Pr.dist Zona1 Barb. 4688.00 A

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18:33:47,164 00:00,005 SA_AC-8.248 Pr.dist Fas-R Barb. Off

18:33:47,165 00:00,006 WDL3-8.543 Pr.dist Fas-S Barb. Disparo

18:33:47,167 00:00,008 G1AG2-8.329 Pr.dist Fas-T Barb. falla

18:33:47,169 00:00,010 G2AG6-8.040 Prdist TrifOccid arr falla

18:33:47,181 00:00,022 WDL3-8.550 Prot Dif generador Alarma

18:33:47,196 00:00,037 iSNAL-8.027 Int inv10KVA #6 Disp En Servicio

18:33:47,197 00:00,038 WDA51-8.305 Int.QF1 diametro 2 Disparo

18:33:47,671 00:00,512 G2A51-8.438 Int. QF1 diametro 1 Disparo

18:33:47,841 00:00,682 G2AG6-8.019 Prot.ppal.5ce grupo2 Fue de serv

18:33:47,957 00:00,798 SNAL-8.043 Int inv10KVA #6 Disp Disparo

18:33:47,967 00:00,808 WDA51-8.313 Prot.ppal.5ce.grupo1 Disparo

18:33:48,190 00:01,031 G2A51-8.420 Prot Dif generador Clear Persist

18:33:48,196 00:01,037 G1A51-8.420 Int inv10KVA #6 Disp Clear Persist

18:33:48,249 00:01,090 WDB1-8.642 Int.QF3 diametro 2 Disparo



De la Tabla 6 se concluye que:

• A las 18:33:47,159 el SOE de la central La Tasajera 220 kV registra un arranque de la protección distancia del circuito hacia Barbosa.

• 22 ms de iniciada la falla, en la línea La Tasajera – Barbosa, la protección diferencial del generador 1, de la central La tasajera, actúa emitiendo una orden de disparo. Transcurridos 1,090 ms los interruptores QF3 del diámetro 1 y 2 de la subestación La Tasajera a 220 kV abren.

• 1,031 ms de iniciada la falla, en la línea La Tasajera – Barbosa, la protección diferencial del generador 2, de la central La Tasajera, actúa emitiendo una orden de disparo. Transcurridos 1,090 ms, el interruptor QF2 del diámetro 2 de la subestación La Tasajera a 220 kV abre. El interruptor QF1 del diámetro 1 fue abierto a los 31 ms, de iniciada la falla, por actuación de las protecciones de la línea a 220 kV La Tasajera - Barbosa.

Análisis de los registros de la protección distancia

A continuación se presentan las imágenes de las oscilografías, tomadas del informe de EPM Transmisión, que capturaron el comportamiento de la falla grabada por los registradores de eventos en los extremos de las subestaciones a 220 kV de La Tasajera y Barbosa.

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Figura 4. Corrientes y voltajes línea La Tasajera – Barbosa vistas desde la subestación La Tasajera

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Figura 5. Corrientes y voltajes línea La Tasajera – Barbosa vistas desde la subestación La Tasajera

De las Figura 4. y Figura 5 se concluye que:

• A las 18:33:47:215 horas se materializó una falla sólida, en las tres fases, sobre el circuito a 220 kV La Tasajera - Barbosa. La distancia de la falla desde la subestación La Tasajera es de 0.95 km.

• A las 18:33:47:216 horas, el registrador del extremo de la subestación Barbosa a 220 kV, que supervisa el circuito hacia la Tasajera, detecta una falla trifásica a 14.14 km de distancia.

• La máxima corriente de falla medida por la fase A del circuito La Tasajera – Barbosa a 220 kV es aproximadamente 7.0 kA rms.

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Conclusiones desempeño de protecciones


2. Los esquemas de protecciones de los generadores 1 y 2 de la central La Tasajera, protecciones diferenciales de generador ANSI 87G, actuaron indeseadamente ante falla externa a las máquinas.

Análisis del restablecimiento

El restablecimiento de los elementos se realizó con la siguiente secuencia:

Tabla 7. Restablecimiento bahías de línea de transmisión a 220 kV

Subestación Activo afectado Fecha de ocurrencia Fecha de finalización Tipo movimiento

LA TASAJERA BL1 LA TASAJERA A BARBOSA

(ANTIOQUIA) 28/07/2011 18:35 28/07/2011 18:35 Cierre

LA TASAJERA BL1 LA TASAJERA A OCCIDENTE 28/07/2011 18:47 28/07/2011 18:49 Cierre

Tabla 8. Restablecimiento bahías de generación

Central Activo afectado Fecha de ocurrencia Tipo movimiento

LA TASAJERA UNIDAD LA TASAJERA 1 28/07/2011 18:46 Servicio

LA TASAJERA UNIDAD LA TASAJERA 2 28/07/2011 19:06 Servicio

Conclusiones Generales

A continuación, se presentan las conclusiones derivadas del análisis del evento.

1. El 28 de julio de 2011 a las 18:34 horas, se presentó una falla trifásica sobre el circuito La Tasajera - Barbosa 220 kV a 1 km de distancia de la subestación La Tasajera.

2. Las protecciones diferenciales de los generadores 1 y 2, ANSI 87G, de la central La Tasajera actuaron indeseadamente ante falla externa a las máquinas.

3. La potencia total dejada de generar por la central La Tasajera, producto de este evento, fue de 204 MW.


5. EPM Transmisión no suministró los archivos COMTRADE de los registradores de falla, según lo definido en el Acuerdo CNO 491. El reporte del evento suministrado por EPM Generación no

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contiene la información mínima establecida en el Acuerdo CNO 491: Descripción del evento, causa probable, Desempeño de las protecciones, Valores prefalla y postfalla, Acciones ejecutadas y por ejecutar, Conclusiones y recomendaciones.

Recomendaciones para seguimiento

Producto del análisis del evento se recomienda a EPM Transmisión:

• Sugerimos revisar las recomendaciones, sobre las mejoras en las puestas a tierra de las torres de transmisión del área, incluidas en el informe del evento del 6 de septiembre de 2010.

Producto del análisis del evento se recomienda a EPM Generación:

• Realizar el análisis de la actuación indeseada de la protección diferencial de los generadores 1 y 2. Verificar si dicha actuación obedeció a una posible saturación de los núcleos de los transformadores de corriente donde se encuentran conectados estas protecciones o si fue un ajuste inadecuado de estas protecciones.

• Dado que están en proceso de modificación de los sistemas de protecciones de las tres unidades de generación, recomendamos realizar un estudio de ajuste y coordinación de protecciones, acorde con la nueva tecnología implementada y considerando la red eléctrica actual.

• Revisar los estudios de ajuste y coordinación de protecciones con el personal de XM Los Expertos en Mercados, considerando los nuevos equipos de protección que tendrán las unidades de generación de la central La Tasajera y la red eléctrica actual del Sistema Interconectado Nacional -SIN-.

Opciones de mejoramiento

• Revisar por qué el SOE de la central La Tasajera presenta tiempos de apertura de los interruptores, QF3 de los diámetros 1 y 2 y QF2 del diámetro 2, tan diferentes con respecto al SOE de la subestación La Tasajera 220 kV de propiedad de EPM Transmisión. Adicionalmente implementar las medidas correctivas para que estos tiempos sean similares a los reportados por EPM Transmisión 30 a 70 ms.

• Dado que EPM Generación reportó tener programado la actualización de las protecciones de la central La tasajera en noviembre de 2011, para futuros informes solicitamos tanto a EPM Transmisión y EPM Generación entregar los archivos COMTRADE de los registradores de eventos o en su defecto, de las funciones de osciloperturbografía de los relés de protección.

• Para futuros informes solicitamos a EPM Generación suministrar el informe del evento acogiéndose a los requerimientos del acuerdo CNO 491 del 4 de junio de 2010.

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Referencias

1. SOE y reporte del EVENTO CENTRAL LA TASAJERA Julio 28 de 2011 suministrado por EPM Generación.

2. SOE e informe del evento Línea Barbosa-Tasajera 220 kV suministrado por EPM Transmisión.

3. Información operativa del CND.

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Anexo 1. Informe de EPM Generación

Todos los d

ere

ch

os r

eserv

ados X

M S

.A. E

.S.P

. T

odos los d

ere

ch

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.A. E

.S.P

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Anexo 2. Informe de EPM Transmisión

Todos los d

ere

ch

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.A. E

.S.P

. T

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19

Todos los d

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Todos los d

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Todos los d

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28

informe eventos sistema interconectado nacional eventos definitivos/salida_tasajera_… ·...

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