Una contingencia simple (n-1) en los bancos de filtros no

CAPITULO 4
Desempeño y funcionalidades.
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4.1.- Generalidades y disposición de los circuitos de
potencia.
La estación Conversora será diseñada para transferir potencia entre los sistemas de
50Hz y 60Hz en ambas direcciones.
El diseño deberá permitir una operación compatible con los sistemas a.c. conectados
descritos en el capítulo 2. Los requisitos de desempeño aquí establecidos deberán
cumplirse para todas las etapas indicadas de desarrollo de los sistemas.
El circuito DC consistirá en dos convertidores de doce pulsos conectados "back to back",
uno del lado de 50 Hz y el otro del lado de 60 Hz. Cada convertidor será capaz de operar
tanto de rectificador como de inversor.
La disposición de los equipos en la Obra deberá ser optimizada en base al diseño del
Contratista, el cual estará de acuerdo con las presentes Especificaciones.
Los transformadores convertidores estarán compuesto por un banco de 3
transformadores monofásicos, debiéndose suministrar como parte del proyecto un
transformador de repuesto para cada banco de transformadores convertidores. La
disposición de este repuesto debe ser tal que minimice los tiempos de sustitución en caso
de necesidad.
No se acepta el uso de compensadores síncronos en este proyecto.
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4.2.- Potencia nominal.
La potencia nominal de la Conversora será de 500 MW, medidos en el punto de conexión
al sistema que recibe potencia y deberá estar disponible bajo todas las condiciones
ambientales especificadas y parámetros de los sistemas AC.
La Conversora debe ser capaz de funcionar en una faja continua de potencias entre 50 y
500 MW.
Las potencias nominales más altas inherentes a los componentes de la Conversora en
condiciones ambientes "baja" y "mínima" deberán estar disponibles para su utilización por
EL COMITENTE. Esta capacidad de sobrecarga variable deberá estar disponible a través
de un controlador de acción continua. No deberán existir requisitos adicionales de
suministro de potencia reactiva o filtros AC cuando se haga uso de esta capacidad de
sobrecarga. Tampoco deberán existir sobre costos ni pérdida de vida de ningún
componente superior a la normalmente aceptada.
La sobrecarga garantizada en forma permanente en las condiciones ante mencionadas,
deberá ser no inferior a 10% de la potencia nominal trabajando a una temperatura
ambiente menor o igual 20grados.
El oferente indicará durante la etapa de proyecto detalles sobre esta potencia adicional y
métodos para su control y utilización. Se deberán incluir curvas de capacidad térmica,
indicando la capacidad disponible en función de la temperatura ambiente y el tiempo, e
identificando los equipos limitantes, considerando un rango de temperaturas entre -10 y
45C.
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4.3.- Modos de control.
4.3.1 Modos de control de operación.
Para la transferencia de potencia activa se implementará un control de potencia
constante de acuerdo a las condiciones indicadas mas adelante. Asimismo en el modo
de control de tensión ,deberá tratar de regular las tensiones AC a ambos lados dentro de
un rango elegido, maniobrando equipos de compensación de reactiva, filtros AC
disponibles y en caso de ser estrictamente necesario podrán utilizarse también los
ángulos de control del convertidor (alfa y gamma). Este rango será elegido dentro del
intervalo 0.93-1.07 p.u y la banda mínima a ajustar será de 6% de forma tal que no
produzca la ocurrencia de "hunting”.
Asimismo se proveerá un modo de control de reactiva el cual deberá tratar de regular la
potencia reactiva intercambiada con los sistemas AC a ambos lados dentro de un rango
elegido, maniobrando equipos de compensación de reactiva, filtros AC disponibles y en
caso de ser estrictamente necesario podrán utilizarse también los ángulos de control del
convertidor (alfa y gamma). Los límites exactos de intercambio de reactiva y la banda
mínima a ajustar, se determinarán durante los estudios de régimen detallados a realizar
durante el Contrato.
La Estación Conversora deberá operar tratando de optimizar los ángulos de control
(disparo y extinción), haciendo uso de las tomas de los transformadores convertidores y
la maniobra de los equipos de compensación de reactiva en forma coordinada de forma
de:
a)
b)
c)
Estabilizar los puntos de operación del convertidor, para cualquier configuración
de los sistemas AC.
Mantener la transferencia de potencia activa especificada.
Operar buscando siempre el mínimo ángulo de disparo en el rectificador y el
mínimo ángulo de extinción posible en el inversor.
A fin de evitar operaciones demasiado frecuentes del ATC, cambiador de tomas
automático del transformador, los fabricantes pueden proponer rangos para las variables
de control.
Los cambios de tomas en el ATC no deben provocar variaciones repentinas de más del
1% en ambos lados AC de Alta Tensión. También podrá usarse adicionalmente la acción
transitoria de control de los ángulos del rectificador/inversor para reducir estas
variaciones de tensión.
Los escalones del ATC deberán ser optimizados a fin de evitar penduleo ("hunting") del
ATC durante la operación, aún en las más críticas contingencias.
La velocidad de repuesta del ATC deberá ser la mayor posible sin que se perturbe la
operación de la Conversora.
4.3.2.- Control de potencia constante.
El convertidor de frecuencia debe operar de forma tal que, en condiciones de régimen, se
mantenga un flujo de potencia constante, estando definida esta potencia en los
terminales de Alta Tensión AC del inversor (o sea: en el punto de conexión entre la
Conversora y el sistema AC, del lado inversor). El error entre la consigna de potencia
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elegida y la potencia realmente inyectada en la red (lado inversor) no podrá superar en
ningún caso el 1% de la consigna de potencia elegida.
La transferencia de potencia será definida por el operador en la sala de control o a
distancia desde el centro de operación remoto de UTE (CCR).
4.3.3.- Maniobra de reactiva disponible con los polos en Stand by.
Para eventuales operaciones de mantenimiento, en caso de que la instalación se
encuentre energizada y los puentes convertidores bloqueados, el control admitirá la
posibilidad de maniobrar la reactiva disponible por parte de los operadores en forma
manual. En estos casos no es necesario condicionar el diseño para respetar el salto de
tensión del 4%.
4.3.4.- Detalles del control.
Los detalles del sistema de control necesario para asegurar una operación satisfactoria
de la Conversora, de acuerdo con los requisitos de desempeño especificados, se indican
en punto 6.1.
Controles adicionales que permitan mejorar el desempeño de los sistemas AC pueden
ser determinados como resultado de los estudios, y se deberán suministrar seis (6)
entradas digitales que permitan introducir cambios en la consigna de potencia y rampa de
aumento o descenso, a fin de poder implementar estas mejoras y/o ajustes remotos. El
ajuste para cada una de las 6 entradas será parametrizable a nivel del control por parte
del usuario: 0-500MW para la potencia y 60ms-10min para el tiempo.
4.3.5.- Operación con baja tensión.
El equipamiento será dimensionado (tanto a nivel de equipos de potencia y control como
a nivel de servicios auxiliares) para operar con la tensión en la barra AC reducida a 0%
de la nominal durante faltas trifásicas y a cero en una fase durante faltas fase-tierra, por
un período de 1.5 segundos seguido de una recuperación de tensión del 90 % a los 500
ms, y con los elementos del convertidor operando a su corriente de régimen nominal.
Se aceptará que durante el período de 1.5 segundos de baja tensión se produzcan fallas
de conmutación, pero con recuperación posterior. Los sistemas de disparo de válvulas
que usen energía de las propias válvulas deben ser adecuados para permitir la trasmisión
de potencia, o para llevar a cabo cualquier secuencia de protección o control deseada en
presencia de esta tensión reducida.
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4.4.- Compensación de reactiva.
El Contratista deberá optimizar el sistema conjunto formado por el convertidor, equipos
de compensación de reactiva y control de tensión, de acuerdo con los requisitos de estas
Especificaciones.
Se llama la atención sobre lo indicado en el punto 2, en donde se describen los sistemas
AC a los cuales se conectará el convertidor y se proporcionan datos de los sistemas AC
para el diseño de los equipos de compensación de reactiva.
Las características nominales a frecuencia fundamental de los equipos de compensación
de reactiva así como los elementos de control, para ambas frecuencias, deberán cumplir
con los siguientes criterios:
a) Trasmitir entre 50 y 500 MW bajo todas las condiciones ambiente y parámetros del
sistema especificados.
b) Suministrar por completo los requerimientos de reactiva de los convertidores
asociados, para todas las condiciones ambientes y parámetros del sistema especificados
(coseno fi=1 a potencia nominal).
c) El máximo tamaño de un elemento maniobrable individual deberá ser tal que la
maniobra de cualquier elemento, no resulte en variaciones de tensión a frecuencia
industrial superiores al 4% de la tensión AC existente en las barras rectificadores o
inversoras. Para este requisito se admitirá el uso temporal del ángulo de disparo.
d) Los requerimientos de reactiva de los convertidores se calcularán teniendo en cuenta
las tolerancias de diseño, incluyendo reactancias de conmutación, ángulos de disparo,
posición de tomas y una condición de compromiso entre consumo de reactiva y
producción de armónicas, en lo que se refiere a la selección de la reactancia de
conmutación.
e) Se reducirá tanto como sea posible el uso de equipos de compensación de reactiva,
utilizando, por ejemplo, filtros de armónicas AC maniobrables.
g)El convertidor podrá intercambiar reactiva con las redes a.c siempre y cuando no se
violen los límites de tensión en régimen permanente en los nodos de conexión a las
redes a.c adyacentes (Melo 500 kV y Candiota 230 o 500 kV).
Los límites exactos de intercambio se determinarán durante los estudios de régimen
detallados a realizar durante el Contrato.
A los efectos de la cotización, el oferente deberá estimar los equipamientos de reactiva
adicionales necesarios para respetar los límites de tensión en base a la información de
las redes a.c incluida en el Capítulo 2.
Se hace notar, asimismo,que del lado 50 Hz se suministrará un reactor maniobrable de
70 MVAR,el cuál será usado para energizar la línea San Carlos-Melo en vacío. Este
reactor puede ser usado para compensar reactiva del lado 50 Hz cuando la Conversora
esté transfiriendo potencia en modo de control de tensión AC.
La compensación de reactiva debe diseñarse con el criterio de que la Conversora pueda
funcionar en forma permanente en condición n-1 de disponibilidad de bancos de filtros y
equipos adicionales de compensación de reactiva, en cualquiera de los lados (50 y 60
Hz).A los efectos de aplicar este criterio de diseño se supondrá que el reactor
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maniobrable de 70 Mvar mencionado más arriba y su correspondiente equipo de
maniobra tienen una probabilidad de falla nula.
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4.5.- Desempeño transitorio y en régimen.
El convertidor de frecuencia estará de acuerdo con los siguientes requisitos de
desempeño transitorio y de régimen bajo todas las condiciones ambientes y parámetros
del sistema AC especificados. Estos requisitos se entienden como mínimos a fin de
definir el suministro, y deberán ser optimizados por medio de estudios a realizar a partir
de los primeros meses siguientes a la firma del Contrato, como se detalla en las
Especificaciones Técnicas Generales.
4.5.1.- Desempeño operacional en régimen.
La operación en régimen de la Conversora no debe perturbar la operación de los
sistemas adyacentes de 525 y 230 60Hz o 500 kV 50Hz, manteniendo las tensiones y
frecuencias AC dentro de los rangos especificados descritos en el capítulo 2.
En caso de contingencias en la Conversora, se podrán aceptar a criterio de EL
COMITENTE valores más bajos de potencia trasmitida, la cual será maximizada,
informada y garantida por el Contratista. Se consideran contingencias en la Conversora
situaciones en que ciertos equipos sin redundancia quedan fuera de servicio, como ser :
contingencia n-2 en banco de filtros, banco de capacitores, reactores, etc.
La operación en régimen de la Conversora no debe perturbar del lado 60 Hz la operación
de la Estación Conversora de Frecuencia de Rivera, la cual se encuentra cerca de la
estación Candiota 230 kV, 60 Hz, que a su vez estará conectada directamente a la
Estación Conversora de Melo por medio de una línea de trasmisión.
4.5.2.- Desempeño Transitorio.
Las faltas a ser consideradas en los sistemas de 500 y 230 kV son:
- trifásicas
- trifásica y a tierra
- fase-fase, bifásica y a tierra
- fase-tierra.
Se deberán considerar asimismo faltas cercanas o lejanas a la Estación Conversora, así
como reenganches trifásicos (50 y 60 Hz) y monofásico (50 y 60 Hz).
En caso de faltas del lado inversor, se aceptará fallas de conmutación inicial siempre y
cuando consiga la recuperación completa de los convertidores.
No deberán ocurrir fallas de conmutación en el inversor, en situaciones en las que el
valor eficaz de tensión AC no es menor que 0.80 p.u en cualquier fase de la barra de
conmutación, ni cuando ocurran huecos de tensión de menos del 20% a partir de
cualquier tensión de operación.
No deben ocurrir fallas de conmutación del lado inversor debido a faltas en la red del lado
rectificador.
La potencia trasmitida durante faltas debe ser optimizada tanto como sea posible.
En caso de reenganche monofásico en, el control debe compensar el incremento de
tensión de secuencia negativa en la barra AC tan eficientemente como sea posible.
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4.5.2.1.- Faltas transitorias en los sistemas AC.
Luego de producirse faltas transitorias en cualquiera de los sistema AC que no
desconectan la Conversora de las redes AC (faltas autoextinguidas,faltas lejanas,etc.), y
cuando se trasmite potencia en cualquier dirección, la conversora deberá recuperar la
trasmisión a no menos del 90% de la potencia de prefalla en no más de 500 ms. A los
efectos de esta cláusula, se entienden como faltas transitorias aquéllas cuya duración es
de 18 ciclos o menos a cada frecuencia.
4.5.2.2.- Faltas sostenidas en los sistemas AC.
En caso de faltas en los sistemas AC que no desconectan la Conversora de las redes AC
(faltas autoextinguidas,faltas lejanas,etc.), que duren más de 18 ciclos, la Conversora
intentará restituir la trasmisión de potencia al valor de prefalta. Si no se consigue
restablecer la trasmisión de potencia estable en 500 ms, se intentará restablecer la
trasmisión a carga reducida. Para una falta del lado inversor que cause fallas de
conmutación sustentadas, luego de un período de 500 ms en que se intente la trasmisión
a potencia plena, la tensión en la barra del rectificador deberá reducirse a fin de respetar
la curva de valores de sobretensiones temporarias admisibles indicada en el Capítulo 2,
disparando y/o conectando capacitores shunt, filtros o reactores, en la medida de lo
necesario. La potencia a ser trasmitida en tal caso será determinada por la potencia
reactiva disponible y los requerimientos de desempeño armónico.
4.5.2.3.- Reenganche rápido.
En los sistemas de 230/500 kV, 60 Hz y 500 kV, 50 Hz podrán existir reenganches
automáticos rápidos, trifásico (tiempo muerto 0.5 seg) o monofásicos (tiempo muerto 1
seg), con un sólo intento.
Por lo tanto el diseño de la Conversora deberá prever el correcto desempeño de la
misma frente a ambos tipos de reenganche.
En el caso que ocurra una falta y disparo en una línea de trasmisión, la Conversora
deberá permanecer durante el tiempo muerto pronta para recuperar inmediatamente la
trasmisión de potencia pre-falta. Después de un reenganche exitoso, la Conversora
deberá recuperar la trasmisión de potencia al 90% del nivel de pre-falta dentro de los 500
ms.
En caso de un reenganche automático no exitoso vale lo indicado en 4.5.2.2.
Se llama la atención en cuanto a que, en relación a las líneas de trasmisión y
subestaciones de los sistemas AC, se llevará a la Conversora información de alguna o
todas de las siguientes líneas:
- disparo de la línea 500kV Montevideo I – Montevideo A.
- disparo de la línea 500 kV Montevideo I – San Carlos.
- disparo de la línea 500 kV San Carlos – Melo.
- disparo de la línea 500 KV Melo – Candiota
- disparo de la línea 500 kV Candiota – P. Alegre.
- disparo de las líneas 500kV Palmar – Montevideo A y Palmar – Las Brujas Montevideo B
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Los sistemas de protección y control de la Conversora deben ser capaces, por lo tanto,
de identificar clara y seguramente estos eventos y condiciones en los sistemas AC, a fin
de tomar las medidas de protección y control necesarias para satisfacer la performance
especificada y los requisitos de las Especificaciones.
4.5.2.4.- Control de estabilidad de tensión (VSC).
Será provisto un control de estabilidad de tensión (VSC), el cual tendrá como dato de
entrada la tensión lado rectificador.
Este control permitirá evitar depresiones de tensión por debajo de un cierto valor la
tensión AC de la red en 50Hz y 60Hz lado rectificador, causadas por inestabilidad de
tensión, reduciendo rápidamente la orden de potencia activa.
La reducción de potencia activa será la mínima necesaria para solucionar el problema. El
valor de tensión de referencia(Vi) será ajustable entre 0.80 y 1.0 p.u. A fin de mantener la
tensión por encima de Vi, la función de transferencia del control debe incluir un
integrador.
Este control actuará con una temporización del orden de 1 seg, cuyo valor exacto se
definirá durante el Contrato
4.5.2.5.- Control de maniobra de reactiva (RSC).
Será provisto un control digital que coordinará las operaciones de maniobra de los
equipos de compensación de reactiva, inclusive los filtros maniobrables AC, en ambos
lados y el reactor de barra de 70 MVAR del lado 50 Hz cuando se opere en modo de
control de tensión AC.
En particular este control tendrá como finalidad la gestión optima de la reactiva y filtros
disponibles, equilibrando y minimizando el tiempo de uso del equipamiento e
implementando las maniobras binarias (reactores-capacitores) en el caso de ser
necesario.
4.5.2.6.- Modo BPP (Bypass pair)/ZPF (Factor de potencia cero).
En caso de transitorios en uno de los lados (50 o 60Hz), el lado con problemas deberá
mantener consumo de reactiva en el lado sano del orden al consumo previo al transitorio
de forma de evitar sobretensiones, este lado debe operar en modo de factor de potencia
cero (ZPF) o aproximadamente cero.
Deberá informarse y garantizarse la máxima corriente DC y su correspondiente duración
que las válvulas pueden conducir en modo BPP, sin pérdida de vida útil mayor que la
normalmente aceptada. Deberá informarse también la forma en que el control aplicará
este modo temporario de operación, así como las curvas de corriente DC versus tiempo
previstas.
La aplicación del BPP forzado durante faltas en las redes AC adyacentes no será
permitido excepto en situaciones estrictamente necesarias, las cuales deberán ser
demostradas
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En particular, sólo se aplicará BPP en los casos en que el riesgo de daños en los equipos
es no despreciable, o cuando las condiciones de operación de la Conversora no son
viables.
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4.6.- Control de sobretensiones temporarias.
La máxima sobretensión temporaria aceptable para los sistemas a.c existentes
(teniendo en cuenta tanto la onda de tensión fundamental como los eventuales
armónicos) está definida por la línea recta tensión-tiempo que pasa por los puntos (V=
1.3 p.u , t=a ) y (V=1,07 p.u , t=3 seg.),siendo a=80 ms del lado 50 Hz y a=67 ms del
lado 60 Hz.
El control de sobretensiones temporarias se realizará mediante una combinación
adecuada de los siguientes elementos:
-consumo de reactiva en forma controlada por parte del propio convertidor
-maniobra de reactiva si es que el control anterior no es suficiente o si el convertidor
está bloqueado
-relés de sobretensión que saquen de servicio la Conversora ,sólo como respaldo
(“backup”) de los elementos de control anteriores.
Salvo en casos extremos (a definir durante el Contrato) no se acepta la
implementación intencional de “by pass pair” como método de control de
sobretensiones temporarias.
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4.7.- Limites armónicos y filtros AC.
4.7.1.- Generalidades.
Se suministrarán filtros AC para absorber las corrientes armónicas generadas por los
convertidores. La Conversora deberá estar dimensionada para trabajar en forma
permanente en condición n-1 de disponibiliad de bancos de filtros en cualquiera de los
lados (50 y 60 Hz). En esta condición deberá poder transferirse potencia, en todo su
rango, en forma permanente, en cualquiera de los dos sentidos, sin superar los límites
establecidos en los puntos 4.7.2 y sin indisponer equipamiento adicional en la instalación.
4.7.2.- Desempeño armónico.
Los filtros de armónicas deberán limitar la distorsión de tensión en las barras AC de la
estación conversora así como las corrientes armónicas que fluyen hacia el sistema AC,
de forma de no superar los valores establecidos en este punto.
4.7.2.1.- Definición de índices de desempeño armónico.
El desempeño armónico se define en términos de distorsión armónica individual (Dn),
distorsión armónica efectiva total (THD), factor de influencia telefónica (TIF) y producto IT
(IT).
La distorsión de tensión armónica individual se define como:
Dn= Un x 100
U1
%
La distorsión armónica total efectiva (THD) se define como:
49
THD =  { Σ ( Dn )2 }
n=2
El factor de influencia telefónica (TIF) se define como:
TIF =  {
49
Σ ( Un x Wn )2 }
n= 1
U1
El producto IT se define como:
49
I.T =  {
Σ ( Wn x In )2 }
n= 1
En que:
n
Un
=
=
Orden armónico
Tensión fase-tierra RMS del armónico “n”
Cap. 4 – Página 13 de 25
U1
In
Wn
Cn
fl
=
=
=
=
=
Tensión fase-tierra RMS fundamental (nominal)
Corriente de fase RMS del armónico “n”
Cn x 5 x n x f1
Factor de la curva “C-message”
Frecuencia fundamental
4.7.2.2.- Límites de desempeño armónico.
Los siguientes requisitos de desempeño deben cumplirse tanto para el lado 50 Hz, como
para 60 Hz.
Se garantizará que la distorsión porcentual de tensión armónica (Dn) sea menor o igual
que los valores de la siguiente tabla:
Armónicos
impares
múltiplos de tres
Orden n
5
7
11
13
17
19
23
25
>25





Tensión
armónica
Dn(%)
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.7
0.7
0.5
no
Armónicos
múltiplos de 3
Orden n
3
9
15
21
>21
impares
Tensión
armónica
Dn(%)
2.0
1.0
0.3
0.2
0.2
Armónicos pares
Orden n
Tensión
armónica
Dn(%)
2
4
6
8
10
1.0
1.0
0.5
0.4
0.4
12
>12
0.2
0.2
Se garantizará que la distorsión total efectiva THD sea menor o igual al 3%.
Se garantizará que el TIF sea menor o igual que 40.
Se garantizará que el producto IT sea menor o igual que 130000 A.
Las corrientes armónicas fraccionarias (interarmónicos) deben considerarse para
el diseño y dimensionado de los filtros, y su valor límite individual máximo queda
definido utilizando el mínimo de los valores adyacentes definidos en estas
especificaciones.
En caso de existir interarmónicos entre la frecuencia fundamental y el 2do
armónico no deberán superar el 1.0% de distorsión individual.
Los límites antes indicados serán garantizados en:
- Candiota 230 kV o 525 kV (según corresponda) para el lado de 60Hz
- Conversora de Melo para el lado de 50Hz
Durante la etapa de proyecto se deberá verificar que los armónicos inyectados en el
futuro transformador 500/150 kV que se conectará a Melo 500 kV (escenario de red
uruguaya para el año 2012) cumplen con la Norma ANSI C57.12.00 u otra norma
internacional similar.
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Se deberá verificar que la corrientes armónicas de secuencia negativa (llevadas a una
corriente de secuencia negativa equivalente ,de acuerdo a IEC PAS 62001) inyectadas
en los generadores de las Centrales Seival y Candiota cumplen con la Norma IEC-34.1 u
otra norma internacional similar
Los datos de red necesarios para realizar estas verificaciones se suministrarán durante el
Contrato.
Durente la etapa de proyecto se deberá verificar que las corrientes armónicas inyectadas
a la Conversora de Rivera existente no son superiores a los valores de diseño.
La información de detalle necesaria de la Conversora de Rivera se entregará a los
oferentes que la soliciten o,en su defecto,se entregará durante el Contrato.
Para los interarmónicos el nivel máximo aceptable será aquel que resulte del mínimo
valor exigido para los armónicos adyacentes.
4.7.2.3.- Variables a considerar en el cálculo del desempeño armónico.
Para el cálculo del desempeño armónicos de los bancos de filtros se buscará encontrar
los peores casos “worst case” en los que se presenten valores máximos de los índices de
desempeño armónico definidos en el punto 4.7.3.1 teniendo en cuenta las siguientes
variables:
- Las impedancias de los sistemas AC a ser usadas en el cálculo de los requisitos de
desempeño armónico estarán dentro de las respectivas envolventes de impedancia
armónica dadas en el capítulo 2
- variación de tensión (condición de contingencia en régimen)
- variación de frecuencia de la red (en régimen permanente)
- tensión porcentual de secuencia negativa (V2/V1) se asumirá del 0.5% a ambos lados,
a efectos de considerar el desbalance de tensión intrínseco de los sistemas AC.
- Desintonía inicial máxima prevista en el diseño de los bancos de filtros
- Falla de unidades o elementos capacitivos en una rama en cualquier condición de
funcionamiento aceptable hasta el disparo del banco, (se considerará no más de una
rama fallada a la vez)
- Desintonía debida a envejecimiento de los componentes de los bancos de filtros
- Variaciones de la temperatura ambiente y radiación solar de acuerdo a los datos
especificados en capítulo 1
- Distintas configuraciones de los elementos de reactiva (bancos de filtros, reactores, etc.)
- Diferentes modos de control de acuerdo al punto 4.3
- Estrategia de compensación de reactiva de acuerdo al punto 4.4
- Rango de variación de corriente DC para la operación continua.
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- Rango de variación de cambiador de toma bajo carga de transformadores convertidores
- Rango de valores de reactancia de conmutación (tolerancias de fabricación)
- Rango de desbalance de relación de transformación (tolerancias de la fabricación)
- Rango de desbalance máximo de los capacitores serie (si corresponde)
- Rango de valores del reactor de alisamiento (tolerancias de fabricación)
- Error en el ángulo de disparo.
Para el cálculo de la generación de corrientes armónicas características, no
características e interarmonicos, se tendrán en cuenta las variables antes mencionadas y
el cálculo se realizará por medio de análisis de Fourier de períodos de 100 ms de las
formas de onda obtenidas en simuladores en el dominio del tiempo.
4.7.2.4.- Cálculo del desempeño armónico.

Cálculo de la distorsión armónica individual Dn:
Para el cálculo de Dn se buscará encontrar los peores casos “worst case” en los
que se presenten valores máximos de Dn considerando todas las combinaciones
posibles de las variables antes mencionadas, en forma independiente para cada
orden armónico.

Cálculo de la distorsión total armónica THD.
El cálculo del THD, no se realizará con los valores obtenidos en el cálculo de los
Dn individuales del punto anterior, sino que se buscará el escenario, valor de
impedancia armónica del sistema para cada orden armónico, valor de tensión y
frecuencia , “set” de corrientes armónicas características y no características
generadas por los convertidores, configuración de equipamiento de reactiva
(bancos de filtros y reactores conectados), rama con falla de unidades con
alarma de 1° nivel, y grado de desintonía de ramas de bancos de filtros, que
maximiza el valor del THD.

Cálculo del TIF y del IT
El cálculo del TIF y del IT se realizará con un criterio análogo al aplicado para el
THD.
4.7.3.- Dimensionado de las características nominales ("rating").
En forma similar a los criterios establecidos para el cálculo de desempeño armónico en el
punto 4.7.3.3, para determinar el dimensionado de las características nominales de cada
componente de los bancos de filtros se buscará encontrar también los peores casos
(“worst cases”) tratando de maximizar los valores de corriente y tensión para cada orden
armónico calculados sobre los componentes de bancos de filtros y equipamiento de
reactiva, considerando los siguientes criterios adicionales:
- Armónicos preexistentes : Se considerará una contribución armónica de los sistemas
AC correspondiente al 20% de las corrientes armónicas inyectadas por los
transformadores convertidores para cada lado (50 y 60 Hz) en régimen permanente.
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- Variación de frecuencia del sistema
- Valores extremos de frecuencia,de acuerdo a los datos indicados en el Capítulo 2.
- Un banco de filtros fuera de servicio (condición n-1 de disponibilidad de filtros)
cualquiera sea el filtro indisponible.
- V2/V1=2 % para ambas redes.
Cálculo de tensión nominal de los componentes del filtro
Para determinar el conjunto de tensiones armónicas máximas a considerar para el
cálculo de la tensión nominal de cada componente de filtro, se buscará el valor de
tensión armónica máxima para cada orden armónico, resultantes de todas las
combinaciones posibles de las variables antes mencionadas.
El valor de tensión nominal de cada componente del filtro se calculará como la suma
aritmética de la tensión fundamental que puede aparecer a través del elemento cuando
la tensión de barra de la Estación Conversora está a la tensión máxima especificada
para el diseño de los equipos, más las dos tensiones armónicas más altas del conjunto
de tensiones armónicas máximas, más la suma geométrica del resto de las tensiones
armónicas del conjunto de tensiones armónicas máximas .
Cálculo de corriente nominal de los componentes del filtro
Para determinar el conjunto de corrientes armónicas máximas a considerar para el
cálculo de la corriente nominal de cada componente de filtro, se buscará el valor de
corriente armónica máxima para cada orden armónico, resultantes de todas las
combinaciones posibles de las variables antes mencionadas.
Tomando en cuenta que las resistencias de los elementos de ramas de los bancos de
filtros (principalmente reactores) varían con la frecuencia, el valor nominal de corriente
de cada componente del filtro se calculará de la siguiente forma:
Ieff   (
n=49
Σ In2. Rn )
n=0
R1
En que:
n = orden de armónico, incluyendo los enteros/fraccionarios transferidos
In = corriente armónica de orden n circulando a través del elemento, correspondiente al
conjunto de corrientes armónicas máximas encontrado
Para n = 1 se tomará la corriente máxima a frecuencia fundamental con la tensión de
barra de la conversora a su valor máximo especificado para el diseño de los equipos.
Rn = valor de resistencia del elemento para armónico de orden n
R1 = valor de resistencia del elemento para frecuencia fundamental
NOTA: Las características nominales de cada componente de filtro (adicionalmente a
los valores calculados anteriormente) deben estar dimensionadas para soportar las
peores sobretensiones y sobrecorrientes temporarias y transitorias que se espera que
ocurran. Se tendrá en cuenta, en particular,la maniobra de energización del futuro
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transformador 500/150 kV que se conectará a Melo 500 kV (escenario de red uruguaya
para el año 2012)
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4.8.- Efectos de interferencia.
El Contratista tomará todas las precauciones necesarias en la etapa de proyecto y
durante el montaje (tendido de cables de control – tendido de cables de potencia,
puesta a tierra de control – puesta tierra de filtros de armónicos y otros equipos de
potencia, etc) para asegurar que no habrá mala operación de la Instalación en su
conjunto o generación de falsa información particularmente del sistema control y
scada, ni daño o peligro para ningún equipo, sistema o personal, debido a efectos de
interferencia.
El diseño y construcción tendrán en cuenta la posible necesidad de medidas
correctivas adicionales en caso en que el objetivo especificado de diseño no se
consiga en la instalación final.
4.8.1.- Radio Interferencia.
El contratista deberá tomar las precauciones necesarias en el diseño y construcción de
los recintos donde se ubicarán las válvulas de tiristores a fin de limitar el nivel de
Radio Interferencia en cualquier punto fuera del cerco límite de la estación y a por lo
menos 500 m desde la barra más cercana que conecta las válvulas con los
transformadores convertidores, hasta un máximo de 100 microvoltios por metro
medido como se indica más adelante.
El diseño y construcción tendrán en cuenta la posible necesidad de medidas
correctivas adicionales en caso en que el objetivo especificado de diseño no se
consiga en la instalación final.
El uso de una pantalla de malla deberá estar limitado a los recintos de las válvulas de
tiristores y no se aceptará que cubra toda o parte de la playa. Los niveles de radio
interferencia serán calculados asumiendo una resistividad de 1000 ohm-metros.
Las medidas de los niveles reales de radio interferencia serán hechas por el contratista
como parte de los ensayos de aceptación a aproximadamente 1MHz, con ajuste de
cuasi-pico, usando un medidor de ruido de acuerdo con ANSI C63.2-1963 o norma
similar previamente aprobada por EL COMITENTE
4.8.2.- Radiofaros no direccionales. (NDB)
El contratista deberá prevenir interferencias molestas a radiofaros no direccionales
ubicados en la zona, debidas a ruidos generados por la estación Conversora.
Los NDB serán Protegidos contra dichas interferencias dentro del rango nominal del
NDB para una banda protegida de ±10kHz de la frecuencia del NDB.
4.8.3.- Interferencia con los equipos de onda portadora.
El Contratista tomará las medidas necesarias bajo forma de técnicas de supresión de
ruido y dispositivos de filtrado a fin de prevenir interferencias molestas desde la Estación
Conversora hacia los sistemas de PLC que operan en las líneas de trasmisión AC
conectadas a la Estación Conversora.
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El espectro de frecuencias de PLC a ser protegido es de 30 a 500 kHz.El Contratista
prevendrá dichas influencias molestas limitando la interferencia desde la Estación
Conversora a 20 dBm o menos en el espectro de PLC, medidas en una banda nominal
de 3.1 kHz, con ponderación plana, a través de un resistor de 50 ohms conectado a
través de una bobina de drenaje conectada entre tierra y el terminal de baja tensión de un
transformador de tensión capacitivo de acople, para cada fase de cada barra de Alta
Tensión AC.
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4.9.- Ruido audible.
El contratista limitará el ruido audible en diversas áreas de la estación Conversora a
los siguientes valores (dbA):
Cuartos de paneles de control y servicios auxiliares
---------------- 55
Espacios de oficina del edificio y sala de control
----------------- 40
Área de equipos de playa a 40 m de los trafos Convertidores ----------------- 80
Borde del terreno – cerco límite propiedad de EL COMITENTE
----------------50
Las medidas de ruido audible real serán hechas por el Contratista como parte de los
ensayos de aceptación.
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4.10.- Disponibilidad y confiabilidad.
4.10.1.- Principios de diseño.
El Contratista diseñará la Estación Conversora a fin de cumplir con los requisitos de las
Especificaciones, incluyendo las medidas necesarias para conseguir los niveles
calculados de disponibilidad y confiabilidad requeridos.
En general, los principios de diseño serán tales de forma de cumplir con los requisitos
mediante el uso del diseño menos complejo capaz de llevar a cabo la función deseada, y
mediante el uso de equipos y materiales de confiabilidad probada mediante el uso.
La detención completa de la Conversora para mantenimiento programado no deberá ser
necesaria más que una vez al año.
El diseño de los sistemas auxiliares, controles y protección de la estación debe ser tal
que una contingencia simple no cause reducción de la capacidad de la estación. En tal
sentido se deberá tener en cuenta que:
-
-
-
En caso de falla de una unidad de enfriamiento, el incremento de temperatura no
debe ser dañino para el equipamiento de potencia. Todas las bombas de
enfriamiento, ventiladores e intercambiadores de calor deben ser redundantes.
El sistema de control y protección debe ser duplicado.
Los sistemas de detección de incendio en sala de válvulas, sala de paneles de
control, sala de paneles de servicios auxiliares y sala de control deben ser
duplicado.
El sistema de CC debe ser redundante
El sistema de CA deberá contar con la redundancia especificada en el punto 6.6.
Se deberá prever por cada banco de transformadores convertidores (50Hz y 60Hz) 1
transformador monofásico de repuesto de cada tipo. La disposición de estos repuestos
debe ser tal que en caso de ser necesario, los trabajos de sustitución de la unidad fallada
no deberán superar los 3 días. No se aceptarán transformadores de repuesto únicos
utilizables en 50Hz y 60Hz.
En el caso que el diseño cuente con reactor de alisamiento, deberá ser suministrado 1
como repuesto.
Una contingencia simple (n-1) en los bancos de filtros no debe causar reducción de la
capacidad de transferencia. Para esta condición de contingencia no se admitirán niveles
mayores de distorsión armónica e inyección de corrientes en la red.
Una contingencia (n-1) en cualquiera de los bancos de reactores (si corresponde) no
deben causar incrementos en la variaciones de tensión mayores a las especificadas.
A nivel de tiristores se deberá contar con redundancia tal que no sea necesario realizar
una parada forzada para la sustitución de los componentes fallados y el trabajo pueda
ser realizado dentro de la parada de mantenimiento anual.
En el caso de instalarse capacitores serie entre los transformadores convertidores y el
puente de tiristores se deberá contar con un sistema de redundancia tal, que no sea
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necesario realizar una parada forzada para la sustitución de los componentes fallados
y el trabajo pueda ser realizado dentro de la parada de mantenimiento bianual.
4.10.2.- Requisitos de diseño.
Los requisitos de confiabilidad y disponibilidad se aplicarán a las partes del sistema que
integren la Obra.
La Conversora de frecuencia será diseñada para cumplir con las cifras siguientes
calculadas de disponibilidad y confiabilidad. El Contratista presentará un informe
demostrando que estos requisitos serán cumplidos dentro de los dos meses de firmado el
Contrato.
Los términos "disponibilidad" y "confiabilidad", en la forma que son usados en esta
Especificación, excluyen el efecto de ciertas salidas de servicio, eventos de reducción de
capacidad, y períodos de reparación y mantenimiento los cuales, en general, están más
allá del control del Contratista. Sus efectos se excluirán, por lo tanto, de los análisis que
probarán que el diseño del sistema cumple con los requisitos calculados de disponibilidad
y confiabilidad, así como de la evaluación del Ingeniero en cuanto a la disponibilidad y
confiabilidad conseguidas en servicio.
En particular, las salidas de servicio y eventos que reducen la capacidad debidas a las
causas listadas más abajo se excluirán de la evaluación de disponibilidad y confiabilidad:
-
Mal uso, error de operador u otras causas humanas que contravienen las
instrucciones de operación y mantenimiento del Contratista.
-
Condiciones ambientales o condiciones de los sistemas AC fuera de los criterios
de diseño dados en las Especificaciones.
-
Causas externas más allá del control del Contratista, incluyendo deslizamientos
de tierra, aludes y terremotos, así como incendios derivados de causas ajenas a
los equipos objeto del Contrato.
4.10.3.- Disponibilidad.
La disponibilidad se expresa en términos del porcentaje de horas-período para un
período especificado de tiempo en que la Conversora está disponible para el servicio.
Los requisitos efectivos de disponibilidad deben contemplar la capacidad de la
Conversora de operar tanto a los valores nominales de diseño como a niveles reducidos.
La Conversora de frecuencia deberá diseñarse para cumplir con una disponibilidad
calculada global de más de un 98.5%, en base anual.
En el caso particular de los capacitores CCC (si corresponde), el cálculo de disponibilidad
antes mencionado será en base bianual.
Para el cálculo del mismo se utilizara como referencia la norma IEC 60919-1 y “Protocol
for Reporting the Operacional Performance of HVDC Transmisión Systems” CIGRE.
4.10.4.- Confiabilidad.
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La confiabilidad se expresa en términos de número de salidas forzadas u ocurrencias de
reducción de capacidad por año.
La Estación Conversora será diseñada para cumplir con un valor de confiabilidad mejor
que cinco (5) eventos por año.
Asimismo, la confiabilidad transitoria de la Estación (definida como el número de veces
que el sistema presenta un desempeño transitorio adecuado dividido el número total de
eventos registrados) no será inferior a 0,97.
Para el cálculo del mismo se utilizara como referencia la norma IEC 60919-1 y “Protocol
for Reporting the operacional Performance of HVDC Transmisión Systems” CIGRE
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4.11.- Pérdidas.
El oferente establecerá y garantizará la eficiencia global de la estación Conversora a la
potencia nominal especificada en 4.2
Se asumirán condiciones normales de operación: tensión nominal AC en cada barra
terminal, ángulos de disparo normales en el convertidor, temperatura ambiente exterior
de 20C y demás condiciones especificadas en la Publicación IEC 61803.
Las pérdidas totales de operación serán evaluadas en base a los criterios contenidos en
dicha Publicación, con las siguientes consideraciones adicionales:
-
-
se considerarán en servicio todos los motores necesarios para suministrar el
enfriamiento de válvulas requerido, pero excluyendo motores redundantes si es
que estos no deben estar normalmente en servicio.
se incluirán los requisitos de potencia auxiliar necesarios para acondicionamiento
de aire en la sala de válvulas.
A los efectos de la valoración de pérdidas para la comparación de ofertas, se deberán
calcular también las pérdidas en el modo de operación sin carga asociadas a una
condición de operación en que los convertidores de frecuencia están bloqueados, pero se
mantienen conectadas a ambas redes A.C. los bancos de reactiva necesarios para
mantener las tensiones AC dentro del rango de operación normal y demás equipos
auxiliares necesarios para el inicio inmediato de la transferencia de potencia.
Se asumirá para este cálculo una temperatura ambiente exterior de 20°C y demás
condiciones de operación especificadas en IEC 61803, en la medida que sean aplicables.
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