estudio de impacto sistémico

Besalco Energía Renovable S.A.
CHILE
ESTUDIO DE IMPACTO SISTÉMICO
CH LOS HIERROS II
Proyecto EE-2014-073
Informe Técnico EE-ES-2014-0529
Revisión C
Power System Studies & Power Plant Field
Testing and Electrical Commissioning
ISO9001:2008 Certified
12 sep. 14
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Departamento de Estudios
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Ing. Alejandro Musto
Coordinador de Estudios
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Rev.
Fecha
A
22/07/14
B
C
Comentario
Realizó
Revisó
Aprobó
Para presentar.
PF
AM
FL
28/07/14
Cambio en la redacción de informe principal
PF
AM
FL
12/09/14
Se contemplan observaciones del CDEC-SIC
PF
AM
FL
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Índice
1 RESUMEN EJECUTIVO ..................................................................................................................... 4
2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 8
3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO ........................................................................................... 9
3.1 Información del Fabricante ....................................................................................................... 11
3.1.1 Unidad Generadora......................................................................................................... 11
3.1.2 Transformador de Bloque ................................................................................................ 14
4 ACONDICIONAMIENTO DE LA BASE DE DATOS ................................................................................. 16
4.1 Generalidades ......................................................................................................................... 16
4.2 Proyección de la demanda ........................................................................................................ 16
4.3 Nuevos Proyectos de Transmisión y Generación ........................................................................... 17
5 MODELADO DE LA CENTRAL........................................................................................................... 19
5.1 Unidades Generadoras ............................................................................................................. 19
5.1.1 Control de Velocidad ....................................................................................................... 21
5.1.2 Control de Tensión ......................................................................................................... 26
5.2 Transformador de Bloque.......................................................................................................... 28
5.3 Línea de Transmisión ............................................................................................................... 29
6 ESTUDIO DE FLUJO DE CARGAS ..................................................................................................... 31
6.1 Análisis de Red N ..................................................................................................................... 32
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.1.4
6.1.5
Caso
Caso
Caso
Caso
Caso
01:
02:
03:
04:
05:
Central
Central
Central
Central
Central
Los Hierros I (2 unidades) E/S. ................................................................ 33
Los Hierros I (2 unidades) + Loma Alta E/S. ............................................. 33
Pehuenche (2 unidades) E/S. .................................................................. 35
Los Hierros I (2U) + Loma Alta + Pehuenche (2U) E/S. .............................. 36
Los Hierros I (2u) + Loma Alta + Colbún (2u) E/S. .................................... 37
6.2 Análisis de Red N-1 .................................................................................................................. 38
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
Contingencias
Contingencias
Contingencias
Contingencias
Contingencias
Caso
Caso
Caso
Caso
Caso
01. ................................................................................................... 39
02. ................................................................................................... 39
03. ................................................................................................... 40
04. ................................................................................................... 42
05. ................................................................................................... 44
6.3 Resultados. ............................................................................................................................. 45
7 ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS ..................................................................................................... 48
7.1 Selección de Barras ................................................................................................................. 50
7.2 Cortocircuitos en Barras ........................................................................................................... 52
7.3 Verificación de equipamiento ..................................................................................................... 58
7.4 Análisis en Elementos Serie ...................................................................................................... 58
8 ESTUDIO DE ESTABILIDAD TRANSITORIA ....................................................................................... 62
8.1 Definición de Fallas .................................................................................................................. 62
8.2 Criterios de Evaluación del Desempeño Dinámico......................................................................... 62
8.3 Análisis de Contingencias .......................................................................................................... 64
8.3.1
8.3.2
8.3.3
8.3.4
Contingencia
Contingencia
Contingencia
Contingencia
1:
2:
3:
4:
Desconexión Pehuenche U1. ..................................................................... 64
Desconexión Central Los Hierros I. ............................................................ 67
F2FT C2 Pehuenche – Ancoa al 5% de línea (Pehuenche). ............................ 69
F2FT C2 Pehuenche – Ancoa al 95% de línea (Ancoa). ................................. 72
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8.3.5 Contingencia 5: F2FT Tap Loma Alta – Ancoa al 5% de línea (Tap L.A.)................................. 72
8.3.6 Contingencia 6: F2FT Tap Loma Alta – Ancoa al 95% de línea (Ancoa). ................................. 75
8.3.7 Contingencia 7: F2FT Colbún – Ancoa al 50% de línea. ....................................................... 76
9 CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 78
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1 RESUMEN EJECUTIVO
Besalco Energía Renovable S.A. solicita acceso al Sistema Interconectado Central
(SIC) para una nueva CENTRAL HIDRÁULICA DE PASADA compuesta por una unidad
generadora de 6MW.
La central se denominará CH LOS HIERROS II y tiene fecha prevista de puesta en
servicio en NOVIEMBRE de 2014. Su vinculación al SIC se realizará a través de un enlace
de 1x110kV desde el transformador de bloque de 7MVA 6,6/110kV hasta un nuevo tap-off
del actual vínculo 1x110kV Los Hierros I – Canal Melado.
En el presente informe se documentan los estudios sistémicos conducentes a
cuantificar el impacto del acceso de CH LOS HIERROS II en la operación del SIC,
principalmente sobre las líneas de transmisión e instalaciones eléctricamente cercanas
(SS/EE Los Hierros I, Canal Melado, Loma Alta, Pehuenche y Ancoa 220kV), a fin de que
esta nueva planta de generación pueda integrarse al SIC cumpliendo los requisitos y
condiciones técnicas establecidas en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio
(NTSyCS).
Para el desarrollo del estudio se emplea el software DIgSILENT Power Factory v14.1,
incluyendo módulos de:
 Cálculo de flujos de carga,
 Cálculo de cortocircuitos, y
 Estudio de estabilidad transitoria.
El análisis se realiza mediante estudios de régimen permanente (flujos de carga y
cortocircuitos) y estudios de estabilidad transitoria (simulaciones dinámicas de transitorios
electromecánicos), en los cuales se analiza el sistema en condiciones de operación normal
(Red N) y de contingencias simples (Red N-1). Los escenarios de estudio se elaboran para
diferentes configuraciones de despacho y en condiciones de demanda baja y demanda alta,
a fin de analizar el impacto de CH LOS HIERROS II ante diferentes condiciones de
exigencia.
La Base de Datos utilizada en el desarrollo del estudio corresponde a una versión
acondicionada de la base de datos del CDEC-SIC en formato Power Factory v14, la cual
incluye actualizaciones e incorporaciones de nuevos modelos matemáticos, así como
también los modelos de las obras futuras en construcción según el Informe Técnico
Definitivo
de Fijación de Precios de Nudo de Corto Plazo del SIC (ITD) emitido por la
Comisión Nacional de Energía (CNE) en abril de 2014.
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A partir de los estudios realizados, se analizan:
-
La operación estática del sistema.
-
Los límites de transferencias en el Sistema de Transmisión.
-
El desempeño dinámico de la CH LOS HIERROS II ante perturbaciones de gran
señal.
A continuación se presentan los principales aspectos a considerar de cada uno de los
tres tipos de análisis efectuados:

Estudio de flujos de potencia.
o
Se analizan problemas de sobrecarga y regulación de tensión en todas las
instalaciones existentes, especialmente en las del entorno de la nueva central
(SS/EE Ancoa, Pehuenche, Canal Melado, Loma Alta y Los Hierros I),
identificando posibles problemáticas tanto en condiciones normales de
operación como frente a contingencias, maximizándose el despacho de
Central Pehuenche a fin de modelar los Escenarios con mayores niveles de
exigencia.
o
Se verifica que en términos de transferencias de potencia, la contingencia que
impone mayor exigencia a la zona bajo estudio es la pérdida del segundo
circuito del doble vínculo Pehuenche – Ancoa 220kV cuando Central
Pehuenche se encuentra operando a potencia nominal o cercana a ella.
Para el caso más crítico, esta condición genera que en el escenario postcontingencia el primer circuito opere con un nivel de carga de hasta 120%
cuando además de Pehuenche (2x275MW), se encuentran despachadas las
centrales Loma Alta (38MW), Los Hierros I (2x12MW) y Los Hierros II (6MW).
En estos casos, el aporte de la central Los Hierros II resulta mínimo, siendo
el mismo inferior a <1%.
En base a la norma IEEE Std. 738-2006: “IEEE Standard for Calculating the
Current-Temperature of bare Overhead Conductors”, se verifica que para el
caso de mayor exigencia, el circuito sano alcanza su temperatura máxima de
operación (80°C) en aproximadamente 18 minutos (la reducción de tiempo
debido a CH LOS HIERROS II resulta de sólo 52s para el caso más crítico),
tiempo suficiente para ejecutar maniobras manuales de reducción de
generación en las máquinas que evacúan su energía por el vínculo Pehuenche
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– Ancoa 220kV sin requerirse implementar un EDAG manteniendo la
metodología de operación y control actual del sistema.
o
Dada esta condición de mínimo impacto de la nueva central, se considera
adecuado mantener las metodologías de control actualmente realizadas sobre
el sistema al presentarse dichos escenarios.
o
Para todos aquellos casos en los cuales la Central Pehuenche no se encuentra
operando a plena potencia, no se observan problemáticas en la operación
o
En términos de tensión en las barras, en todos los Escenarios éstas cumplen
con los rangos admisibles según las respectivas Tensiones de Servicio tanto
para Red N como Red N-1.

Estudio de cortocircuitos.
o
Se determina el impacto de las nuevas instalaciones (CH LOS HIERROS II)
sobre las corrientes de cortocircuito en distintos nodos del sistema.
En base a esto, se verifica la suficiente capacidad de ruptura de los
interruptores, en las nuevas instalaciones y en las existentes que se ven
afectadas por éstas.
o
El estudio se realiza de acuerdo al procedimiento de la DO del CDEC-SIC
“Términos y condiciones del cálculo de corrientes de cortocircuito para la
verificación del dimensionamiento de interruptores en el SIC.”
o
A partir de los cálculos efectuados, se verifica que en términos de corrientes
simétricas,
todos
los
interruptores
se
encuentran
adecuadamente
dimensionados.
o
El interruptor que presenta mayor exigencia es el que vincula al transformador
de servicios auxiliares (SS/AA) de Central Los Hierros I con su barra de
generación en 6,6kV.
Ante una evaluación considerando un tiempo de apertura de contactos de
t=40ms según se indica en el procedimiento DO, la corriente asimétrica
sobrepasa en 3kA la capacidad de ruptura de diseño.
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No obstante, dado el nivel de tensión y la información proporcionada por el
fabricante, se estima una operación en t=100ms, condición bajo la cual el
nivel de corriente asimétrica alcanzada se encuentra en el límite admisible.

Estudio de Estabilidad Transitoria.
Se estudia el comportamiento dinámico de CH LOS HIERROS II ante perturbaciones
causadas por contingencias en instalaciones cercanas a la zona afectada, las cuales han
sido específicamente definidas por el CDEC-SIC. En todos los casos se monitorean:
a. niveles de tensión.
b. transferencia de potencia.
c. factores de amortiguamiento de las oscilaciones electromecánicas.
d. frecuencia y ángulo rotórico de los generadores del sistema.
Lo anteriormente expuesto, permite verificar que el ingreso al SIC de CH LOS
HIERROS II no producirá efectos adversos al sistema, lo cual se constata debido a
que:
 No reduce la capacidad de transporte del Sistema.
 No produce sobretensiones, sobrecorrientes ni corrientes de cortocircuito
que puedan afectar la vida útil del equipamiento.
 No reduce la calidad de servicio del SIC.
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2 INTRODUCCIÓN
El objetivo del presente estudio es analizar el comportamiento de CH Los Hierros II
y del SIC al momento de su conexión estimada para NOVIEMBRE de 2014, considerando
su operación con distintos estados de la red. Se pretende verificar que el desempeño de la
central sea adecuado, pudiendo ésta operar correctamente bajo el estricto cumplimiento
de los estándares establecidos en Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio
(NTSyCS).
El estudio se divide básicamente en las siguientes etapas:
MODELADO DE LA CENTRAL
Se presenta detalladamente el modelado en el software DIgSILENT Power Factory
v14.1 de cada uno de los elementos de la red que conforman la central, acorde a la
información de los fabricantes provista por Besalco Energía Renovable S.A.
ESTUDIO DE FLUJO DE CARGAS
Se analiza el comportamiento en estado estacionario de la central y su zona de
influencia para distintos estados de operación del sistema (despachos de generación,
características de la demanda, etc.) y distintas configuraciones topológicas de la red; se
analiza la operación en condición normal y de red N-1.
ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS
Se calculan las corrientes de cortocircuito trifásicas, monofásicas y bifásicas (con y
sin contacto a tierra) en nodos eléctricamente próximos a la CH Los Hierros II, con el
objetivo de verificar un adecuado dimensionamiento de los interruptores involucrados. El
cálculo se lleva a cabo según lo establecido en el procedimiento de la Dirección de
Operaciones (DO) del CDEC-SIC: “TÉRMINOS Y CONDICIONES DEL CÁLCULO DE
CORRIENTES DE CORTOCIRCTUITO PARA LA VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE
INTERRUPTORES EN EL SIC”.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD TRANSITORIA
Se analiza el comportamiento de la unidad generadora de la CH Los Hierros II y de
todo el sistema, cuando éste sea perturbado con eventos de gran señal. Dicho análisis se
lleva a cabo mediante simulaciones dinámicas de transitorios electromecánicos.
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3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO
La unidad generadora de la CH LOS HIERROS II se emplazará en la S/E homónima
que la vinculará al SIC mediante un transformador de bloque de 7MVA y 6,6/110kV. La
potencia nominal del generador será de 6MW/6,7MVA con factor de potencia nominal de
0,9.
La potencia generada se exportará hacia el SIC únicamente mediante una línea aérea
de 1x110kV y 426m de extensión que vinculará la S/E Los Hierros II con un tap-off en la
línea que une la actual S/E Los Hierros I con la S/E Canal Melado en la Región del Maule.
Figura 1: Unicación geográfica de CH LOS HIERROS II.
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G
~
G2
DIgSILENT
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S/E
LA CANDELARIA
CENTRAL COLBUN
S/E ANCOA 500kV
G
~
K1
G1
K2
Colbun - Ancoa 220kV
S/E ITAHUE
CENTRAL
LOS HIERROS II
S/E COLBUN
G
~
S/E ANCOA 220kV
J1
J2
Los H ierros I I
~
G
G
~
1
Los H ierros U2
G
~
C
H
CENTRAL
LOMA ALTA
Los H ierros U1
J
G
~
B1
J1
S/E
CANAL MELADO
Pehue nche U1
Pehuenche - Tap. Loma Alta 220 kV L1
Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1
CENTRAL
PEHUENCHE
B2
S/E PEHUENCHE
G
~
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2
Pehue nche U2
Nodes Branches
CH LOS HIERROS II
ZONA DE INFLUENCIA
Besalco Energía Renovable S.A.
PowerFactory 14.1.2
Project:
Graphic: Zona influencia
Date:
7/8/2014
Annex:
Figura 2: Zona de Influencia.
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3.1 Información del Fabricante
De acuerdo a la documentación suministrada por Besalco Energía Renovable S.A., la
CH LOS HIERROS II presentará las características técnicas que se detallan a continuación:
3.1.1 Unidad Generadora
Principales características del generador:
Figura 3: Datos técnicos del generador - Parte 1
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Figura 4: Datos técnicos del generador - Parte 2.
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Figura 5: Datos técnicos del generador - Parte 3.
Figura 6: Curva de capabilidad del generador a tensión nominal.
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3.1.2 Transformador de Bloque
Figura 7: Información técnica del transformador de bloque - Parte 1.
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Figura 8: Información técnica del transformador de bloque - Parte 2.
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4 ACONDICIONAMIENTO DE LA BASE DE DATOS
4.1 Generalidades
La Base de Datos (BD) empleada en el presente Estudio corresponde a una versión
acondicionada de la base de datos del CDEC-SIC actualizada a abril de 2014, en formato
DIgSILENT Power Factory v14.
La preparación de la base de datos (BD) para el estudio de interconexión considera
la construcción de una base de datos del SIC que represente la operación del sistema para
el periodo de estudio, incluyendo a la CH Los Hierros II.
4.2 Proyección de la demanda
A partir de la información disponible en el Informe Técnico Definitivo de Fijación de
Precios de Nudo de Corto Plazo del SIC (ITD) emitido por la Comisión Nacional de Energía
(CNE) en abril de 2014, se realizan proyecciones de demanda residencial e industrial para
la fecha puesta en servicio de la CH Los Hierros II (noviembre de 2014).
Proyección demanda SIC según ITD abril 2014
Tipo cliente
Año
Libres
Regulados
Total
2014
0,051
0,058
0,056
2015
0,057
0,046
0,05
Tabla 1: Proyección de demanda en el SIC según ITD abril 2014.
A partir de Tabla 1, la proyección de la demanda se realiza considerando los
siguientes hitos:
 Se admite un crecimiento uniforme de la demanda durante los meses del año.
 El escalamiento se realiza utilizando un factor de crecimiento para clientes libres y
otro para clientes regulados.
Luego, la demanda estimada para noviembre de 2014 se calcula según las siguientes
expresiones:
7
𝐹𝐶(𝐴𝑏𝑟2014−𝑁𝑜𝑣2014)𝐿𝐼𝐵𝑅𝐸𝑆 = 1 + ( ) ∙ 𝐹𝐶2014𝐿𝐼𝐵𝑅𝐸𝑆
12
7
𝐹𝐶(𝐴𝑏𝑟2014−𝑁𝑜𝑣2014)𝑅𝐸𝐺𝑈𝐿𝐴𝐷𝑂𝑆 = 1 + ( ) ∙ 𝐹𝐶2014𝑅𝐸𝐺𝑈𝐿𝐴𝐷𝑂𝑆
12
Donde
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𝐹𝐶2014𝐿𝐼𝐵𝑅𝐸𝑆 = 0,051
𝐹𝐶2014𝑅𝐸𝐺𝑈𝐿𝐴𝐷𝑂𝑆 = 0,056
Factores de crecimiento para escalamiento de demanda
Tipo cliente
Período estudiado
Libres
Regulados
Abril 2014 - Noviembre 2014
1,029750 1,033833
Tabla 2: Factores de crecimiento de demanda para fecha prevista de puesta en servicio.
Nuevos proyectos: Basándose en la información disponible en los estudios
anteriormente mencionados, se incorporan los nuevos proyectos de consumo, transmisión
y generación previstos a ser incorporados al SIC para la fecha de puesta en servicio del
proyecto en estudio.
Las diversas modificaciones a la base de datos se han realizado utilizando las
herramientas «Variations/Expansion Stages», «Operation Scenarios» y «Study Cases», lo
que permite una total trazabilidad sobre los cambios realizados a la base de datos original.
4.3 Nuevos Proyectos de Transmisión y Generación
La representación de un escenario futuro considera la incorporación de las obras
previstas para la expansión del sistema de transmisión y de la matriz energética del
SISTEMA. Se deben modelar las modificaciones topológicas y expansiones que se tienen
consideradas para el sistema de transmisión y el parque generador del SISTEMA. Este
estudio considera la inclusión de los nuevos proyectos cuya fechas previstas de entrada en
servicio sean anteriores a la fecha prevista de interconexión de la nueva central.
La selección de los proyectos relevantes a incluir en este estudio se basa en la
información publicada por los organismos correspondientes. Se los detalla en una tabla con
los valores característicos que los representan/describen.
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Fecha de entrada
Mes
Año
Abril
2014
Abril
2014
Abril
2014
Mayo
2014
Mayo
2014
Mayo
2014
Mayo
2014
Mayo
2014
Mayo
2014
Agosto
2014
Octubre
2014
Octubre
2014
Octubre
2014
Octubre
2014
Noviembre
2014
Diciembre
2014
Diciembre
2014
Obras de Generación en construcción
Potencia
[MW]
Tecnología
San Andrés
Proyecto fotovoltaico San Andrés
Proyecto fotovoltaico Llano de Llampos
Pulelfu
Ucuquer II Eólico
Proyecto Lautaro II
Central Hidroeléctrica Laja I
Parque Eólico El Arrayán
Parque Eólico Los Cururos
Diego de Almagro FV
Salvador FV
Picoiquén
Punta Palmeras
Tal Tal Eólico
El Paso
Los Hierros II
Lalackama
40
50
93
9
9
22
34,4
100
110
36
68
19
45
99
60
6
55
Hidro - Pasada
Solar Fotovoltaica
Solar Fotovoltaica
Hidro - Pasada
Eólica
Biomasa
Hidro - Pasada
Eólica
Eólica
Solar Fotovoltaica
Solar Fotovoltaica
Hidro - Pasada
Eólica
Eólica
Hidro - Pasada
Hidro - Pasada
Solar Fotovoltaica
Tabla 3: Nuevas obras de Generación en construcción.
Fecha de entrada
Mes
Año
Julio
2014
Obras de Transmisión en construcción
Línea Ancoa - Alto Jahuel 2x 500kV: primer circuito
Potencia
[MVA]
1400
Tabla 4: Nuevas obras de Transmisión en construcción.
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5 MODELADO DE LA CENTRAL
En este apartado se presentan todos los modelos empleados en el SIMULADOR
desarrollados para la ejecución del presente estudio, a partir de la información
suministrada por Besalco Energía Renovable S.A..
5.1 Unidades Generadoras
A continuación se muestran los parámetros del modelo de generador implementado
en el software.
Figura 9: Modelo del generador sincrónico de CH LOS HIERROS II – Parte 1.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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Figura 10: Modelo del generador sincrónico de CH LOS HIERROS II – Parte 1.
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5.1.1 Control de Velocidad
En Figura 11 se muestra el diagrama de bloques utilizado para el sistema de
regulación de velocidad del generador de CH LOS HIERROS II.
El modelo que se utiliza para la representación del regulador es un modelo típico
DIgSILENT
basado en la información descriptiva enviada por Besalco Energía Renovable S.A.
pcu_LosHierrosII: Regulador de Velocidad
amax
f ref
0
-
fe
1
df
DBand
Db
sKT/(1+sT)
Kn,Tn
2
3
H
CH
-
KT
KTi
1/s
CTA
array _CTA
K
bs
0
Switch H
sw
Pt
1
QC
(1/s(1))
sKT/(1+sT)
bt,Td1
K
Kp
sKT/(1+sT)
Kd,Td
4
KT
KTx
-
CQC
array _CQC
CC
5
posd
CD
array _CD,qNL
ci
0
div
1
sqr
h
-
1/K
Tw
1/s
q
pturb
-
Snom
qnl
posdg
href
K
gan
cosn
0
pt
TRATE
Trate
1
2
6
7
Figura 11: Diagrama de bloques del regulador de velocidad de CH LOS HIERROS II.
En Figura 12 se detallan los parámetros utilizados para el ajuste del regulador de
velocidad en el modelo, los cuales han sido adoptados de manera de situarse en las
condiciones límites para el cumplimiento de la NTSyCS.
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Figura 12: Parámetros del modelo del regulador de velocidad.
Respuesta del Regulador de Velocidad
Se realiza una simulación dinámica con la unidad generadora vinculada a un sistema
de potencia infinita con el objeto de ensayar el modelo del regulador de velocidad, verificar
su respuesta y el cumplimiento de los requisitos establecidos en la NTSyCS.
El modelo de la red de potencia infinita fija la frecuencia del banco de prueba, y la
línea entre el sistema y el generador tiene una reactancia de 0.046pu, en base del
generador (6,7MVA, 6,6 kV). La perturbación consiste de un escalón en la referencia de
frecuencia.
La NTSyCS en su artículo 3-18 exige a los generadores que participan del CPF el
cumplimiento de los siguientes ítems:
1. Estatismo permanente con valores entre 4% y 8%, ajustable durante la operación
de la unidad con carga, con excepción de las unidades impulsadas por turbinas
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de vapor, las cuales podrán requerir detener la máquina primaria para modificar
el valor del estatismo.
2. Banda muerta inferior a 0,1% del valor nominal de frecuencia, es decir, ± 25
mHz.
3. Tiempo máximo de establecimiento igual a 30 segundos para unidades
generadoras termoeléctricas y 120 segundos para unidades generadoras
hidroeléctricas, operando conectadas al SI. Para la operación en isla, las unidades
generadoras deberán contar con cambio automático de ajustes de parámetros
previamente definidos de común acuerdo con la DO.
4. Las oscilaciones deberán ser amortiguadas en todos los regímenes de operación.
A fin de determinar el tiempo de establecimiento de la unidad frente a un escalón en
la frecuencia, se realizan dos simulaciones:

escalón de frecuencia de +0,02%

escalón de frecuencia de -0,02%
La inercia de la red de potencia infinita es tal que mantiene la frecuencia invariante.
Luego, el regulador de velocidad visualizará un delta de frecuencia de -0,1Hz en el primer
caso, y un delta de +0,1Hz en el segundo.
Las figuras siguientes muestran las respuestas obtenidas.
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X =120,000 s
0,686
0.683 p.u.
0,681
91.888 s
0.683 p.u.
0,676
0,671
0,666
0,661
0,0000
30,000
60,000
90,000
120,00
[s]
150,00
60,000
90,000
120,00
[s]
150,00
60,000
90,000
120,00
[s]
150,00
Los Hierros II: Turbine Power in p.u.
50,115
50,090
50,065
50,040
50,015
49,990
0,0000
30,000
pcuLosHierros II: fref in p.u. (base: 0,02 )
50,003
50,002
50,001
50,000
49,999
49,998
0,0000
30,000
Los Hierros II: Speed in p.u. (base: 0,02 p.u.)
CH LOS HIERROS II
Test del GOV
Plots
Escalón de frecuencia de +0,02%
Date: 7/21/2014
Annex: /1
Figura 13: Respuesta del regulador de velocidad ante un escalón de +0,02% en la referencia de frecuencia.
A partir de Figura 13 y Figura 14, se aprecia que la unidad así configurada se
encuentra en condiciones aceptables para regular frecuencia. Como se puede observar, el
tiempo de establecimiento se mantiene por debajo de los 120 segundos (91s y 105s)
establecidos en la normativa vigente para unidades hidroeléctricas.
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DIgSILENT
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X =120,000 s
0,667
0,662
0,657
0,652
108.265 s
0.643 p.u.
0,647
0.643 p.u.
0,642
-0,2000
39,840
79,880
119,92
159,96
[s]
200,00
79,880
119,92
159,96
[s]
200,00
79,880
119,92
159,96
[s]
200,00
Los Hierros II: Turbine Power in p.u.
50,015
49,990
49,965
49,940
49,915
49,890
-0,2000
39,840
pcuLosHierros II: fref in p.u. (base: 0,02 )
50,001
50,001
50,000
50,000
49,999
49,999
-0,2000
39,840
Los Hierros II: Speed in p.u. (base: 0,02 p.u.)
CH LOS HIERROS II
Test del GOV
Plots
Escalón de frecuencia de -0,02%
Date: 7/21/2014
Annex: /1
Figura 14: Respuesta del regulador de velocidad ante un escalón de -0,02% en la referencia de frecuencia.
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5.1.2 Control de Tensión
El diagrama de bloques que se muestra en la figura siguiente, detalla el modelo que
se utiliza para representar el regulador de tensión del generador de CH LOS HIERROS II.
La correspondiente parametrización se aprecia en Tabla 5. El modelo a utilizar es uno típico
con las modificaciones necesarias para cumplimentar con la información descriptiva
DIgSILENT
enviada por Besalco Energía Renovable S.A..
vco_CHLH2:
1/(1+sT)
Tr1
uerr
-16
uw
KIEC2pos
uerr1
K
K1
2
kuerr1
Iexmax2
inPID1
Limit..
K
Up_negat
_0_[1/sT]_
TI1
16
16
yo
outPID1
Limit..
IefRef
inPID2
K
K2
in2_K
Limit..
Up_pos
in2_K_L(..
Up_pos
yo1
[1/sT]
TI2
KIEC2neg
outPID2
Limit..
Uf
-16
-16
Up_neg
yi22
0 HVgate
1
v_vhz
sumi
K
Xp
Limiter
-
yi5
Limit..
KIEC356pos
-
KIEC356pos
yo3
_0_[1/sT]_3.5..
TI3
yi1
_0_Li..
IefminRef
uek
-
0
K
Ke
0
Const
Iefmax
o17
xi4punto
_-3.56KIEC_[1..
TI4
Fex(In)
Kc
o11
-16
-
K
Kd
Limit..
Ief1
kPID4
Fex
o13
IefmaxRef
K
Kp_vhz
[1/sTvhz]
Ti_vhz
16
K
K4
Const
Limit_vhz
uerrs
Se(ef d)
a,b
PID3 - Minimun Current Limiter
-
Ve
vx
Const
Iefmin
yi3
o14
xI3punto
1/sT
Te
Iex(4)
yo4
-16
0
Lsup_vhz
yi8
o12
Uef
16
K
K3
Ufc
Converter
PID2 - Current Regulator
PID1 - Voltage Regulator
fe
K/(1+sT)
KETB,Tc
Up_neg
voel
4
5
yi12
-
vuel
3
1
Limit..
yo2
sK/(1+sT) yi
KD1,TB1
-
xB1_lim
utr1
sumu
upss
0 LVgate
16
usetp
1
yi11
K
Up_posit
ut
0
yo5
KIEC356neg
1
outPID4
Excitation
_-3.5..
KIEC356neg
PID4 - Maximun Current Limiter
1
1/(1+sT)
Tr4
curex
6
Figura 15: Diagrama de bloques del modelo THYNE del AVR en DIgSILENT PF.
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Tabla 5: Parametrización del regulador de tensión.
Respuesta del regulador de tensión
En la Figura 16 se observa la respuesta del generador ante la aplicación de un escalón
del 5% en la consigna de tensión del sistema de regulación de la excitación (el generador
se encuentra operando en vacío). La misma resulta amortiguada presentando un
sobrevalor inferior al 15%, un tiempo de crecimiento inferior a 400mseg (133mseg) y un
tiempo de establecimiento no superior a 1,5seg (0,766 seg).
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1,08
0.2893 s
1.0578 p.u.
1,06
0.766 s
1.0525 p.u.
Y = 1,0525 p.u.
Y = 1,0475 p.u.
0.192 s
1.045 p.u.
1,04
1,02
0.059 s
1.005 p.u.
1,00
0,98
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
[s]
5,00
2,00
3,00
4,00
[s]
5,00
Los Hierros II: Positive-Sequence-Voltage, Magnitude in p.u.
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
0,00
1,00
Los Hierros II: Excitation Voltage in p.u.
CH LOS HIERROS II
Escalón de +5% en ref erencia de tensión del A VR.
Plots
Generador operando en vacío.
Date: 7/16/2014
Annex: /1
Figura 16: Respuesta del Regulador de Tensión.
El sistema de excitación cumple con los requerimientos de la NTSyCS.
5.2 Transformador de Bloque
El modelo del transformador de bloque implementado en DIgSILENT PF se presenta
en Figura 17:
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Figura 17: Modelo del transformador de bloque implementado en DIgSILENT PF.
5.3 Línea de Transmisión
La línea aérea de 1x110kV y 426m de extensión que vinculará la S/E Los Hierros
II con un tap-off en la línea que une la actual S/E Los Hierros I con la S/E Canal
Melado, se modela con los siguientes parámetros en el software utilizado:
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Figura 18: Modelo de línea de transmisión en DIgSILENT PF - Parte 1.
Figura 19: Modelo de línea de transmisión en DIgSILENT PF - Parte 2.
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6 ESTUDIO DE FLUJO DE CARGAS
Mediante la resolución de flujos de carga se analiza el impacto sobre el SIC de la
operación a plena potencia de la unidad generadora de la CH LOS HIERROS II,
especialmente en la zona de directa influencia.
Para la realización de este estudio se desarrollan diversos escenarios, los que surgen
de realizar combinaciones entre niveles de demanda (máxima y mínima), capacidad de
regulación de tensión, capacidad de regulación de frecuencia y niveles de inercia
equivalente en el SIC. Todos estos escenarios son diseñados con la premisa de ser factibles
de operación, manteniendo niveles de reserva adecuados para el control de frecuencia.
El estudio de análisis de estado estacionario pretende reproducir diversas
características reales de operación del SIC, además, se consideran condiciones particulares
asociadas al área de influencia de la interconexión de la CH LOS HIERROS II.
El enfoque inicial del análisis de flujos de carga consiste en verificar el funcionamiento
del SIC con el aporte de la nueva central, ya sea en condiciones de red completa (N) como
ante condiciones de simple contingencia (N-1).
En el presente informe se muestran esquemas eléctricos unilineales de la zona de
directa influencia de la central, con los resultados de los flujos de potencia de condiciones
que resultan importantes de mencionar.
Se destaca que en el documento anexo bajo la denominación «EE-ES-2014-0529RX_Anexo 1 – Flujos de carga» se encuentran los esquemas unilineales para cada uno de
los escenarios desarrollados para este capítulo del Estudio.
Los esquemas unilineales presentan los resultados de los flujos de potencia de
acuerdo al siguiente detalle:

500kV → color azul

220kV → color verde

110kV → color naranjo

66kV → color marrón

Inferior a 66kV → color celeste

Equipamiento fuera de servicio → color gris
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
En todos los unilineales con resultados de flujos de carga presente en este
capítulo se identifican violaciones en niveles de tensión o carga de las líneas
con color fucsia.

En las ramas se presentan los valores de potencia activa en MW, potencia
reactiva en MVAr y el porcentaje de carga. En barras los valores indicados son
tensión, en kV y pu.

Los porcentajes de carga indicados están referidos a los límites térmicos (para
estado estacionario) de los conductores a 25º de temperatura ambiente con
sol (CS).
6.1 Análisis de Red N
A continuación se presentan las principales características de los escenarios sobre
los cuales se evalúa el impacto de la CH LOS HIERROS II en condiciones normales de
operación en el SIC (Red N). Estos escenarios representan condiciones factibles de
operación del sistema y han sido definidos por el CDEC-SIC mediante el documento DO
Nº0554/2014 con fecha 18 de junio de 2014.
En el estudio se evalúan 5 Casos, cada uno de los cuales cuenta con un despacho
para demanda alta (DA) y otro para demanda baja (DB), por lo que en total se analizan
10 Escenarios de operación.
En función de los Escenarios, se define un conjunto de barras y líneas de interés, las
cuales determinan el área de influencia que se considera en el estudio. Para cada Caso se
muestra información global de la operación del SIC, despachos de las unidades
generadoras asociadas a las barras definidas y niveles de transferencias en las líneas.
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6.1.1 Caso 01: Central Los Hierros I (2 unidades) E/S.
La operación en condiciones normales en Caso 01 no presenta inconvenientes en
Demanda Alta ni en Demanda Baja. Se cumple con la normativa relativa a niveles de
tensión en todas las barras del SIC y ninguna línea de la Zona de Influencia se sobrecarga
ni opera en valores cercanos a los límites establecidos.
Red N
ESCENARIO:
CASO_01_DA
CASO_01_DB
Generación SIC
6.923,81
4.990,63
Hidráulica:
0,42
44,10
Térmica:
0,58
55,90
Demanda SIC:
6.609,00
4.792,81
Despachos [MW]
Los Hierros II
6,00
6,00
Los Hierros I U1
11,50
11,50
Los Hierros I U2
11,50
11,50
Loma Alta
0,00
0,00
Pehuenche U1
0,00
0,00
Pehuenche U2
0,00
0,00
Colbún U1
0,00
0,00
Colbún U2
0,00
0,00
Transferencias de interés
P [MW] Carga [%] P [MW] Carga [%]
29,88
28,87
29,98
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV 28,87
14,66
2,81
14,66
2,82
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
-14,07
2,70
-14,07
2,71
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
14,07
2,70
14,07
2,71
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Tabla 6: Operación en Red N. Caso 01, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja.
6.1.2 Caso 02: Central Los Hierros I (2 unidades) + Loma Alta E/S.
La operación en Caso 02 mantiene a todas las barras del SIC dentro de sus niveles
admisibles de tensión y las transferencias en las líneas de interés producen cargas que no
superan el 30% en ningún circuito, por lo que se cumple con las exigencias de la NTSyCS.
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Red N
ESCENARIO:
CASO_02_DA
CASO_02_DB
Generación SIC
6.932,00
4.988,10
Hidráulica:
44,66
44,05
Térmica:
55,34
55,95
Demanda SIC:
6.609,80
4.792,81
Despachos [MW]
Los Hierros II
6,00
6,00
Los Hierros I U1
11,50
11,50
Los Hierros I U2
11,50
11,50
Loma Alta
38,00
38,00
Pehuenche U1
0,00
0,00
Pehuenche U2
0,00
0,00
Colbún U1
0,00
0,00
Colbún U2
0,00
0,00
Transferencias de interés
P [MW] Carga [%] P [MW] Carga [%]
29,82
28,87
30,08
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV 28,87
33,95
6,37
33,95
6,42
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
-32,61
6,12
-32,61
6,17
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
32,61
6,11
32,61
6,17
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Tabla 7: Operación en Red N. Caso 02, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja.
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6.1.3 Caso 03: Central Pehuenche (2 unidades) E/S.
La operación en Caso 03 tanto para Demanda Alta como para Demanda Baja,
presenta una carga levemente superior al 50% en cada circuito del doble vínculo
Pehuenche – Ancoa 220kV.
Red N
ESCENARIO:
Generación SIC
Hidráulica:
Térmica:
Demanda SIC:
Despachos [MW]
Los Hierros II
Los Hierros I U1
Los Hierros I U2
Loma Alta
Pehuenche U1
Pehuenche U2
Colbún U1
CASO_03_DA
6.912,77
44,93%
55,07%
6.609,80
CASO_03_DB
4.979,24
44,71%
53,29%
4.792,81
6,00
0,00
0,00
0,00
275,00
275,00
0,00
6,00
0,00
0,00
0,00
275,00
275,00
0,00
Colbún U2
0,00
0,00
Transferencias de interés
P [MW] Carga [%] P [MW] Carga [%]
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
5,95
5,78
5,95
6,18
276,43
-272,09
277,88
51,66
50,58
51,64
276,32
-272,09
277,88
53,55
52,51
53,53
Tabla 8: Operación en Red N. Caso 03, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja.
No obstante, al considerar F/S a CH LOS HIERROS II la condición mencionada se
mantiene, tal como se muestra en Tabla 9. Esto evidencia la insensibilidad a la operación
de la central en términos de niveles de carga del doble circuito de 220kV.
Transferencias de interés
P [MW] Carga [%] P [MW] Carga [%]
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV -0,03
273,41
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
-275,02
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
274,95
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
0,56
51,09
51,13
51,09
-0,02
273,31
-275,02
274,95
0,54
52,94
53,10
52,95
Tabla 9: Operación en Red N. Caso 03, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja SIN CH LOS HIERROS II.
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6.1.4 Caso 04: Central Los Hierros I (2U) + Loma Alta + Pehuenche (2U) E/S.
El Caso 04 presenta una mayor exigencia para el enlace 2x220kV Pehuenche-Ancoa,
pues considera E/S a todas las centrales cuyo despacho tiene a dicho vínculo como única
vía de acceso al SIC. La Tabla 10 muestra en color rojo las mayores transferencias, las
cuales se presentan en el primer circuito (L1) del enlace 2x220kV en la sección de línea
que une al Tap-off Loma Alta con S/E Ancoa y en la totalidad del segundo circuito (L2).
Red N
ESCENARIO:
Generación SIC
Hidráulica:
Térmica:
Demanda SIC:
Despachos [MW]
Los Hierros II
Los Hierros I U1
Los Hierros I U2
Loma Alta
Pehuenche U1
Pehuenche U2
Colbún U1
Colbún U2
Transferencias de interés
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
CASO_04_DA
6.920,40
46,44
53,56
6.609,80
CASO_04_DB
4.977,48
0,47
0,53
4.792,81
6,00
11,50
11,50
38,00
275,00
275,00
0,00
0,00
P [MW] Carga [%]
28,87
29,88
307,03
57,58
242,36
45,18
307,62
57,33
6,00
11,50
11,50
38,00
275,00
257,00
0,00
0,00
P [MW] Carga [%]
28,88
29,46
306,92
59,69
242,36
46,91
307,61
59,13
Tabla 10: Operación en Red N. Caso 04, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja.
Al considerar F/S a CH LOS HIERROS II, persiste la condición de carga sobre el 50%
en ambos circuitos, por lo que ésta resulta insensible a la operación de la central.
Transferencias de interés
P [MW] Carga [%] P [MW] Carga [%]
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV 22,89
304,03
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
-245,27
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
304,70
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
24,21
57,01
45,72
56,78
22,90
303,92
-245,28
304,69
23,42
58,80
47,48
58,57
Tabla 11: Operación en Red N. Caso 04, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja SIN CH LOS HIERROS II.
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6.1.5 Caso 05: Central Los Hierros I (2u) + Loma Alta + Colbún (2u) E/S.
Al considerar F/S a Central Pehuenche, en Caso 05 el enlace 2x220kV Pehuenche –
Ancoa presenta bajos niveles de carga (~7%) en escenarios de Demanda Alta y Demanda
Baja. La puesta en servicio de Central Colbún (2x250=500MW) no produce sobrecargas en
el vínculo 1x220kV Colbún - Ancoa, el cual transporta alrededor de 114MW con una carga
próxima al 19%. De esta forma, y con todas las barras con adecuados niveles de tensión,
la operación cumple con las exigencias de la NTSyCS.
Red N
ESCENARIO:
CASO_05_DA
CASO_05_DB
Generación SIC
6.907,59
4.977,91
Hidráulica:
46,05
46,70
Térmica:
53,95
53,30
Demanda SIC:
6.609,80
4.792,81
Despachos [MW]
Los Hierros II
6,00
6,00
Los Hierros I U1
11,50
11,50
Los Hierros I U2
11,50
11,50
Loma Alta
38,00
38,00
Pehuenche U1
0,00
0,00
Pehuenche U2
0,00
0,00
Colbún U1
250,00
250,00
Colbún U2
250,00
250,00
Transferencias de interés
P [MW] Carga [%] P [MW] Carga [%]
29,75
28,87
29,93
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV 28,87
33,95
6,37
33,95
6,42
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
-32,61
6,12
-32,61
6,17
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
32,61
6,12
32,61
6,16
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Tabla 12: Operación en Red N. Caso 05, Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja.
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6.2 Análisis de Red N-1
A partir de los análisis de contingencias exigidos por el CDEC-SIC en el documento
DO Nº0554/2014 para el estudio de interconexión de la CH LOS HIERROS II, en este
apartado se analiza la respuesta estática del SIC ante la ocurrencia de contingencias
simples en el área de influencia de la central o en zonas de relevancia en el desempeño
del SIC.
Para cada uno de los 5 escenarios de Red N descritos en 6.1, se evalúan en forma no
simultánea las siguientes contingencias simples:
Contingencia 1: Salida de servicio de Circuito 2 de línea 2x220 Pehuenche – Ancoa.
Contingencia 2: Apertura de interruptor 220kV de S/E Ancoa hacia S/E Tap Loma Alta.
G
~
G2
DIgS ILE NT
Contingencia 3: Apertura interruptor 220kV de S/E Pehuenche hacia S/E Tap Loma Alta.
S/E
LA CANDELARIA
CENTRAL COLBUN
S/E ANCOA 500kV
G
~
K1
G1
K2
Colbun - Ancoa 220kV
S/E ITAHUE
CENTRAL
LOS HIERROS II
S/E COLBUN
S/E ANCOA 220kV
G
~
J1
Los Hierros II
J2
G
~
1
F/S
Los Hierros U2
C
H
CENTRAL
LOMA ALTA
G
~
2
~
G
Los Hierros U1
J
F/S
G
~
B1
J1
S/E
CANAL MELADO
3
Pehuenche U1
Pehuenche - T ap. Loma Alta 220 kV L1
T ap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1
CENTRAL
PEHUENCHE
S/E PEHUENCHE
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2
G
~
1
B2
F/S
Pehuenche U2
Nodes Branches
CH LOS HIERROS II
T ipos de contingencias sim ples estudiadas.
Besalco Energía Renovable S.A.
PowerFactory 14.1.2
Project:
Graphic: Zona influencia
Date:
7/8/2014
Annex:
Figura 20: Tipos de contingencias simples consideradas en el Estudio.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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Para cada contingencia simple aplicada, se verifica que el conjunto de barras y líneas
de interés operen dentro de los márgenes que exige la normativa vigente (NTSyCS). En el
caso de las barras, se constata si la tensión post contingencia se encuentra dentro de los
límites permitidos según su tensión de servicio, mientras que en líneas se verifica que no
se presenten sobrecargas significativas.
Para los Casos en los que se presenten escenarios de mayor exigencia para alguno
de los parámetros de interés, se exponen las tablas y explicaciones pertinentes, en tanto
que para los Casos en que se cumplen con holgura todos los requerimientos ante las tres
contingencias, se presentan en este informe las principales observaciones y se reserva
para el Anexo 1 la totalidad de las tablas y diagramas unilineales.
6.2.1 Contingencias Caso 01.
Al someter al sistema modelado tanto para escenarios de Demanda Alta como de
Demanda Baja a las tres contingencias simples indicadas, la totalidad de las barras y líneas
bajo observación mantienen sus respectivos parámetros de interés dentro de los márgenes
admisibles según la NTSyCS vigente. Dado el poco nivel de despacho en la zona bajo
estudio en ambos escenarios (6+11,5+11,5 = 29MW), ningún circuito del vínculo 2x220kV
Pehuenche – Ancoa supera una carga de un 5,5%, en tanto que la sección de línea 1x110kV
Tap-off Los Hierros II – Canal Melado se aproxima a un 30%.
6.2.2 Contingencias Caso 02.
En Caso 02 se incrementa el despacho con respecto al anterior al poner en servicio
a la Central Loma Alta con una operación a potencia nominal de 38MW, pero se mantiene
F/S a Central Colbún y a Central Pehuenche, lo que totaliza 29+38=67MW despachados
en la zona de interés. En estas condiciones, tanto para el escenario de Demanda Alta como
de Demanda Baja, todos los elementos estudiados mantienen sus parámetros dentro de
los niveles admisibles. Ante ninguna contingencia los circuitos 2x220kV Pehuenche – Ancoa
superan una carga del 13%, mientras que 1x110kV Tap-off Los Hierros II – Canal Melado
no sufre alteraciones con respecto a Red N y se mantiene con carga cercana a un 30%.
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6.2.3 Contingencias Caso 03.
A diferencia de los casos anteriores ante la ocurrencia de contingencias simples, en
Caso 03 se presentan leves sobrecargas en el circuito 1 entre las S/E Pehuenche y S/E
Ancoa 220kV tanto para Demanda Alta como para Demanda Baja.
ESCENARIO: CASO_03_DA
Barras de interés:
S/E Ancoa 220kV
S/E Pehuenche 220kV
S/E Colbún 220kV
S/E Canal Melado 220kV
S/E Loma Alta 220kV
S/E Los Hierros I 110kV
S/E Los Hierros II 110kV
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado
110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV
L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
Tensión [kV]
Tensión [kV]
Tensión [kV]
226,8
228,35
226,81
228,35
228,37
114,26
114,26
Carga
P [MW]
[%]
226,87
228,49
226,88
228,56
228,58
114,36
114,36
Carga
P [MW]
[%]
227
228,37
227,01
227,33
227,35
113,74
113,75
Carga
P [MW]
[%]
5,95
5,79
5,95
5,78
5,95
5,82
-549,57
103,50
0,00
0,85
-5,88
1,87
-549,87
102,40
5,88
1,88
0,00
0,02
0,00
0,00
555,88
103,43
550,00
102,39
Tabla 13: Operación Caso 03 en Demanda Alta ante contingencias.
ESCENARIO: CASO_03_DB
Barras de interés:
S/E Ancoa 220kV
S/E Pehuenche 220kV
S/E Colbún 220kV
S/E Canal Melado 220kV
S/E Loma Alta 220kV
S/E Los Hierros I 110kV
S/E Los Hierros II 110kV
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado
110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV
L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
Tensión [kV]
Tensión [kV]
Tensión [kV]
224,63
222,8
224,63
222,84
222,87
111,23
111,23
Carga
P [MW]
[%]
224,7
222,95
224,71
222,98
223,01
111,29
111,29
Carga
P [MW]
[%]
224,82
222,85
224,82
225,02
225,05
112,15
112,15
Carga
P [MW]
[%]
5,95
6,09
5,95
6,10
5,95
6,26
-549,14
106,96
0,00
0,83
-5,88
1,58
-549,87
105,90
5,88
1,67
0,00
0,02
0,00
0,00
555,88
106,85
550,00
105,90
Tabla 14: Operación Caso 03 en Demanda Baja ante contingencias.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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A partir de Tabla 13 y Tabla 14, se observa que ante la salida de servicio del segundo
circuito (L2) 2x220 Pehuenche – Ancoa (contingencia 1), el primer circuito (L1) supera
levemente su límite de transferencia de potencia admisible de un 100% (517MVA). Dicho
circuito se sobre exige debido a que se transforma en el único enlace de evacuación de la
potencia generada por CH LOS HIERROS II (6MW) y por las dos unidades de Central
Pehuenche, las cuales se encuentran operando a potencia nominal (275MW cada una). En
forma semejante, la apertura del interruptor de S/E Ancoa (contingencia 2) o de S/E
Pehuenche (contingencia 3) que enlazan a ambas subestaciones por medio del primer
circuito (L1) de 220kV, sobrecarga al segundo circuito (L2) de la línea aérea 2x220
Pehuenche – Ancoa.
No obstante lo anterior, estas sobrecargas se presentan independientemente de que
opere la nueva CH LOS HIERROS II pues obedecen a un elevado despacho de Central
Pehuenche, lo cual se evidencia en Tabla 15 y Tabla 16:
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
P
[MW]
-0,02
543,72
549,87
0,00
P
[MW]
-0,02
0,00
0,09
549,90
P
[MW]
-0,25
-0,09
0,00
550,00
Carga
[%]
0,55
102,37
102,39
0,00
Carga
[%]
0,55
0,85
1,60
102,31
Carga
[%]
0,55
1,59
0,01
102,39
Tabla 15: Operación Caso 03 en Demanda Alta ante contingencias SIN CH LOS HIERROS II.
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
P
[MW]
-0,02
543,31
549,86
0,00
P
[MW]
-0,02
0,00
0,09
549,90
P
[MW]
-0,02
-0,09
0,00
550,00
Carga
[%]
0,54
105,78
105,90
0,00
Carga
[%]
0,54
0,83
1,56
105,68
Carga
[%]
0,54
1,58
0.01
105,90
Tabla 16: Operación Caso 03 en Demanda Baja ante contingencias SIN CH LOS HIERROS II.
Tal como puede observarse, el aporte de la CH Los Hierros II resulta inferior al 2%.
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6.2.4 Contingencias Caso 04.
El Caso 04 presenta una mayor exigencia al vínculo 2x220kV Pehuenche – Ancoa,
pues considera en operación además de a CH LOS HIERROS II y a Central Pehuenche, a
las centrales Loma Alta (38MW) y Los Hierros I (2x11,5MW). En Figura 21 se muestra la
operación en la Zona de Influencia ante la ocurrencia de la Contingencia 1 en Demanda
G
~
G2
DIgSILENT
Baja.
S/E
LA CANDELARIA
CENTRAL COLBUN
S/E ANCOA 500kV
G
~
K1
G1
K2
-363,4..
41,41
59,78
Colbun - Ancoa 220kV
-7,51
28,33
3,98
S/E ITAHUE
CENTRAL
LOS HIERROS II
S/E COLBUN
7,51
-27,58
3,98
118,48
-2,26
24,62
118,48
-2,26
24,62
363,49
-42,12
59,78
G
~
6,00
-0,59
89,99
S/E ANCOA 220kV
J1
Los H ierros I I
J2
-608,35
141,80
118,46
~
G
G
~
1
Los H ierros U2
G
~
C
H
CENTRAL
LOMA ALTA
-28,87
4,19
29,32
0,00
0,00
0,00
Los H ierros U1
J
G
~
B1
550,00
-72,19
105,90
275,00
-0,30
94,83
J1
S/E
CANAL MELADO
6 16 ,4 5
- 7 1,16
1 18 ,4 6
616,45 MW
-71,16 Mvar
118,46 %
Pehue nche U1
Pehuenche - Tap. Loma Alta 220 kV L1
Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1
CENTRAL
PEHUENCHE
G
~
0,00
0,00
0,00
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2
275,00
-0,30
94,83
B2
S/E PEHUENCHE
Pehue nche U2
Load Flow Balanced
Nodes
Branches
CH LOS HIERROS II
Line-Line Voltage, Magnitude [kV] Active Power [MW]
Voltage, Magnitude [p.u.]
Reactive Power [Mvar]
Loading [%]
Flujos de Carga
CASO 04 - DB - Contingencia 1
PowerFactory 14.1.2
Project:
Graphic: Zona influencia
Date:
7/8/2014
Annex:
Figura 21: Caso 04 - Demanda Baja - Contingencia 1.
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ESCENARIO: CASO_04_DA
Barras de interés:
S/E Ancoa 220kV
S/E Pehuenche 220kV
S/E Colbún 220kV
S/E Canal Melado 220kV
S/E Loma Alta 220kV
S/E Los Hierros I 110kV
S/E Los Hierros II 110kV
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Tensión [kV]
225,91
227,64
225,92
227,53
227,62
111,81
112,03
Carga
P [MW]
[%]
28,87
29,79
608,80
115,17
549,87
102,75
0,00
0,00
Contingencia 2
Tensión [kV]
225,97
227,77
225,98
227,71
227,8
111,86
112,09
Carga
P [MW]
[%]
28,87
29,82
0,00
0,85
66,59
12,43
616,58
115,10
Contingencia 3
Tensión [kV]
226,41
228,05
226,42
226,64
226,77
111,57
111,77
Carga
P [MW]
[%]
28,87
29,64
-66,50
12,51
0,00
0,02
550,00
102,54
Tabla 17: Operación Caso 04 en Demanda Alta ante contingencias.
ESCENARIO: CASO_04_DB
Barras de interés:
S/E Ancoa 220kV
S/E Pehuenche 220kV
S/E Colbún 220kV
S/E Canal Melado 220kV
S/E Loma Alta 220kV
S/E Los Hierros I 110kV
S/E Los Hierros II 110kV
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
Tensión [kV]
Tensión [kV]
Tensión [kV]
224,45
222,69
224,46
222,8
223
110,47
110,55
Carga
P [MW]
[%]
28,88
29,32
608,35
118,46
549,87
105,90
0,00
0,00
224,52
222,83
224,52
222,93
223,12
110,5
110,58
Carga
P [MW]
[%]
28,88
29,33
0,00
0,83
66,59
12,76
616,59
118,37
224,89
222,89
224,9
225,09
225,19
111,02
111,16
Carga
P [MW]
[%]
28,88
29,61
-66,50
12,60
0,00
0,02
550,00
105,91
Tabla 18: Operación Caso 04 en Demanda Baja ante contingencias.
Debido a los elevados niveles de despacho en la zona, los incumplimientos a la
NTSyCS se presentan independientemente de que opere la CH LOS HIERROS II, lo cual se
aprecia en Tabla 19 y Tabla 20:
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Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
P
[MW]
22,89
602,99
549,87
0,00
P
[MW]
22,89
0,00
-60,63
610,62
P
[MW]
22,89
60,55
0,00
550,00
Carga
[%]
24,08
114,04
102,73
0,00
Carga
[%]
24,13
0,85
11,31
113,97
Carga
[%]
23,87
11,38
0,01
102,54
Tabla 19: Operación Caso 04 en Demanda Alta ante contingencias SIN CH LOS HIERROS II.
Líneas de interés:
Tap Los Hierros II  Canal Melado 110kV
Tap Loma Alta  Ancoa 220kV L1
Pehuenche  Tap Loma Alta 220kV L1
Pehuenche  Ancoa 220kV L2
Contingencia 1
Contingencia 2
Contingencia 3
P
[MW]
22,89
602,55
549,86
0,00
P
[MW]
22,89
0,00
-60,63
610,63
P
[MW]
23,89
60,55
0,00
550,00
Carga
[%]
23,27
117,30
105,90
0,00
Carga
[%]
23,29
0,83
11,65
117,20
Carga
[%]
23,57
11,45
0,01
105,90
Tabla 20: Operación Caso 04 en Demanda Baja ante contingencias SIN CH LOS HIERROS II.
La contribución de LH2 resulta menor al 2%.
6.2.5 Contingencias Caso 05.
En Caso 05 se considera F/S a Central Pehuenche y E/S a Central Colbún
(2x250=500MW), por lo que el vínculo 2x220kV Pehuenche – Ancoa sólo transporta la
potencia proveniente de CH LOS HIERROS II, Los Hierros I y Loma Alta y ninguno de sus
circuitos supera el 13% de carga ante cualquiera de las tres contingencias consideradas.
El enlace 1x220kV Colbún – Ancoa mantiene su mismo nivel de carga tanto para Red N
como ante las contingencias y se aproxima a un 18,4%. Por otra parte, todas las barras
de interés preservan adecuados niveles de tensión.
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6.3 Resultados.
Los análisis efectuados en 6.1 (Red N) y 6.2 (Red N-1) muestran que en los Casos
01, 02 y 05, la operación del SIC en los Escenarios de Demanda Alta y Demanda Baja se
desarrolla sin incumplimientos a la NTSyCS, con todas las barras con niveles de tensión
dentro de los márgenes admisibles y las líneas de interés con transferencias muy inferiores
a sus respectivos límites; específicamente, el enlace 1x110kV Tap-off Los Hierros II – Canal
Melado presenta a lo sumo una carga de aproximadamente un 30% en estado normal y
ante las contingencias simples definidas, en tanto que ninguna sección de línea del doble
circuito Pehuenche – Ancoa 220kV opera en Red N sobre el 7% de su valor de transferencia
máximo admisible, mientras que ante una contingencia simple la carga se mantiene bajo
un 13%.
Por otra parte, en Caso 03 y Caso 04, al considerar un elevado despacho de Central
Pehuenche (2x275MW), se podrían alcanzar niveles de transferencias levemente
superiores al 50% en cada uno de los dos circuitos del doble enlace Pehuenche – Ancoa
220kV. No obstante, esta situación se presenta independientemente de que opere CH LOS
HIERROS II.
En Caso 03, para asegurar que ninguno de los circuitos E/S del vínculo 2x220kV
Pehuenche – Ancoa opere sobre el 100% ante la ocurrencia de alguna de las contingencias
simples estudiadas, bastará reducir el despacho las centrales de la zona con la metodología
actualmente aplicada para estos casos en las centrales existentes.
En Caso 04, todas las unidades generadoras que inyectan energía al SIC a través de
la línea aérea 2x220kV Pehuenche – Ancoa se encuentran E/S, por lo que este Caso se
constituye como el más exigente de todos en Demanda Alta y Demanda Baja para dicho
vínculo. En forma semejante al Caso 03, se hace necesario que el aporte conjunto de
Central Pehuenche, Loma Alta, Los Hierros I y Los Hierros II no supere los ~518MW.
A fin de cuantificar el tiempo disponible para reducir la generación de la zona ante la
contingencia que impone una mayor exigencia a las redes de transmisión de la Zona de
Influencia (Caso 04 – DB – Contingencia 1: Pérdida circuito Pehuenche – Ancoa 220kV L2),
se evalúa el tiempo que tarda el circuito sano en alcanzar su máxima temperatura de
operación tras ocurrir la falla con diferentes niveles de despacho, cuyos resultados se
muestran en Tabla 21. El análisis se realiza en base a la norma IEEE Std. 738-2006: “IEEE
Standard for Calculating the Current-Temperature of bare Overhead Conductors”.
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Generación [MW]
Pehuenche
Loma
Alta
CH LH
1
CH
LH 2
2x275
38
2x12
6
2x275
2x228
2x228
38
38
38
2x12 F/S
2x12 F/S
2x12 6
Tramo Tap Loma Alta - Ancoa 220kV L1
Total
Flujo pre
contingencia
[kA]
Carga pre
contingencia
[%]
Flujo post
contingencia
[kA]
Carga post
contingencia
[%]
Tiempo en
alcanzar
80°C
[min/seg]
618
0,806
59,39
1,61
118,4
18' 2''
612
518
524
0,799
0,677
0,685
58,8
49,85
50,43
1,59
1,35
1,36
117,3
99,26
100,41
19 ' 12''
N/A
76' 30''
Tabla 21: Caso 05 – DB – Contingencia 1. Análisis de limitaciones térmicas en condiciones de mayor exigencia.
Se consideraron las siguientes características del conductor bajo estudio:
 Tipo conductor tramo Tap Loma Alta – Ancoa 220kV L1: AAAC 1590
 Límite de corriente de sobrecarga de corta duración: 1,77kA
 T° máxima de operación: 80°C
A partir de Tabla 21 se observa que como se mostró en 6.2.4, al considerar el
despacho máximo de la zona (617MW) ante la pérdida del circuito Pehuenche – Ancoa
220kV L2, el tramo Tap Loma Alta – Ancoa 220kV L1 alcanza el mayor nivel de carga visto
en el Estudio (118,4%), el cual procede del escalón de corriente de 0,806kA a 1,610kA
que se presenta tras la contingencia. Del 18,4% de sobrecarga, CH LOS HIERROS II
aporta sólo un ~1% y reduce los tiempos actualmente operados en 52s. La
temperatura alcanzada por el conductor en función del tiempo ante el escalón se muestra
a continuación:
T [°C] vs Tiempo [min] ante escalón de corriente
85
80
75
[°C]
70
65
T [°C]
60
55
50
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
[min]
Figura 22: Temperatura de conductor ante escalón de corriente de 0,806 kA a 1,610kA.
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De Figura 22 se observa que bajo las condiciones consideradas en el presente
Estudio, en el peor caso posible la temperatura máxima de operación (80°C) se alcanza en
aproximadamente 18 minutos tras ocurrida la falla, tiempo suficiente para ejecutar
maniobras manuales de reducción de generación en las centrales que evacúan su energía
por el vínculo Pehuenche – Ancoa 220kV en forma análoga como se mostró en el estudio
de Impacto de CH LOS HIERROS I y por ende no se prevé necesario implementar un EDAG.
Debido al bajo impacto que tiene el ingreso de CH LOS HIERROS II, se considera
adecuado mantener el mismo esquema de control actualmente implementado, pues las
condiciones de mayor exigencia que conllevan a sobrecargas en el doble circuito Pehuenche
– Ancoa 220kV se presentan sólo ante elevados despachos principalmente de Central
Pehuenche, con independencia de si se considera o no E/S CH LOS HIERROS II, cuyo aporte
(6MW) representa un 1% de la capacidad total instalada en la Zona de Influencia (612MW).
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7 ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS
A fin de analizar el impacto de la CH LOS HIERROS II sobre los niveles de cortocircuito
del SIC, se resuelven cortocircuitos trifásicos, bifásicos (con y sin contacto a tierra) y
monofásicos en los nodos del sistema considerados directamente afectados por el acceso
del mismo.
Se presentan los cálculos de nivel máximo de cortocircuito, los cuales se realizan
conforme lo especifica el procedimiento DO – “CÁLCULO DE NIVEL MÁXIMO DE
CORTOCIRCUITO” con fecha octubre 2011. Este procedimiento establece que el método de
cálculo de las corrientes de falla corresponde al definido por la norma IEC60909-0:2001 –
“Cálculo de corrientes de cortocircuito en sistemas trifásicos de corriente alterna”
especificándose las siguientes condiciones:
a. Factor de tensión (c): De acuerdo con los niveles de tensión de las instalaciones del
SIC que contempla este procedimiento, se deberá considerar un factor de tensión
c igual a 1,1. Esto corresponde a una tensión pre-falla igual a 1,1 veces la tensión
nominal de la instalación directamente afectada.
b. Topología de la red: Se deberá considerar la configuración del sistema que presente
la mayor contribución de las centrales de generación al cortocircuito. Esto
significa tener conectadas todas las unidades de generación, todas las líneas y
transformadores en servicio, tal que se configure el mayor enmallamiento del
sistema.
c. Tiempo mínimo de separación de los contactos del interruptor: En el cálculo de las
corrientes de cortocircuito de interrupción, simétrica y asimétrica, y de la
componente continua de la corriente de cortocircuito, se deberá emplear 40
milisegundos como tiempo mínimo en la separación de los contactos de un
interruptor.
d. Duración de la corriente de cortocircuito: Se deberá considerar un tiempo de
duración, o tiempo de despeje de falla, de 1 segundo.
e. Reactancias de máquinas sincrónicas: Reactancia subtransitoria saturada.
f. Reactancia de máquinas asincrónicas: Reactancia de rotor bloqueado.
Se destaca que en todos los casos se reportan las corrientes simétricas (I b) y
asimétricas de interrupción (Ibasy).
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
Las primeras son definidas como el valor de la componente simétrica de la
corriente de cortocircuito en el instante de separación de los polos de los
interruptores.

Las segundas son definidas como el valor de la componente asimétrica de la
corriente de cortocircuito en el instante de separación de los polos de los
interruptores. Las mismas son calculadas mediante la composición de las
componentes simétrica (Ib) y continua (IDC) calculadas en el instante
especificado.
Luego, se observa que únicamente para el caso de cortocircuitos trifásicos se cuenta
con los valores necesarios para el cálculo de la corriente asimétrica (corriente simétrica y
componente continua).
Por lo tanto, para la obtención de las corrientes asimétricas de los restantes tipos de
cortocircuito (1F, 2FT, 2F), se presentan las siguientes expresiones utilizadas en el cálculo:
𝑖𝐷𝐶 = √2𝐼𝑏𝑀𝑎𝑥 𝑒
(𝑋⁄𝑅)1𝐹 =
𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋0
𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅0
(𝑋⁄𝑅)2𝐹 =
𝑍2𝐹𝑇 =
4𝜋
−(
)
𝑋 ⁄𝑅
𝑋1 + 𝑋2
𝑅1 + 𝑅2
(𝑍1 ∗ 𝑍2 + 𝑍1 ∙ 𝑍0 + 𝑍2 ∙ 𝑍0 )
√3 ∗ 𝑍2
(𝑋⁄𝑅)2𝐹𝑇 =
𝐼𝑚𝑎𝑔{𝑍𝑐𝑐2𝐹𝑇 }
𝑅𝑒𝑎𝑙{𝑍𝑐𝑐2𝐹𝑇 }
Los cálculos de cortocircuitos a realizar contemplan dos instancias:

Cortocircuitos en BARRAS

Cortocircuitos en ELEMENTOS SERIE
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El primer caso (BARRAS) considera el aporte de TODAS las ramas que acometen a la
misma, por lo que ciertamente muestra resultados conservadores para el análisis de las
capacidades de los interruptores. El objeto es realizar un primer filtro, ya que si los
cortocircuitos en barra son tolerados por todos los interruptores, no será necesario analizar
cada uno de estos de manera independiente.
Luego, y sólo para los interruptores que presenten una capacidad de ruptura inferior
al cortocircuito calculado en barra, se realiza el cálculo de cortocircuito en ELEMENTO
SERIE.
7.1 Selección de Barras
Se realiza el cálculo de cortocircuitos en todos los nodos del área de influencia de la
nueva central, considerando a la misma fuera de servicio (F/S) y en servicio (E/S). En
Tabla 22 se comparan los resultados obtenidos y se destacan en amarillo aquellos nodos
en los cuales el incremento de la potencia de cortocircuito (Skss) supere el 1%. Es en tales
nodos en donde se realiza el estudio detalladamente a fin de verificar la capacidad de los
interruptores.
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S/E
Central Colbún
S/E Colbún
S/E Loma Alta
Central Loma Alta
S/E Los Hierros
Central Los Hierros
S/E Pehuenche
Central Pehuenche
Central Pehuenche
S/E Ancoa
S/E Ancoa
S/E Canal Melado
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
Trifásico
13,8
220
220
13,8
110
6,6
220
13,8
13,8
220
500
220
110
6,6
2681,94
9337,39
3120,12
615,74
535,71
356,86
6557,94
3326,3
3326,3
9347,48
12757,24
4430,94
584,8
86,4
CH LOS HIERROS II F/S
Skss [MVA]
Bifásico a Bifásico sin
Monofásico
tierra
tierra
2567,4
2208,1
2428,2
9420,9
7948,1
9351,4
2960,2
2672,9
2617,3
568,7
515,7
496,7
606,5
463,4
628,1
309,1
309
0,3
6686,7
5573,4
6690,1
3188,8
2787,6
3026,4
3188,8
2787,6
3026,4
9430,6
7956,7
9359
12176,7
11024,7
10681,7
4268,8
3786,1
3956,8
688,7
505,9
705,8
74,8
74,8
0
Trifásico
2682,31
9350,08
3129,21
615,9
557,41
361,98
6575,8
3327,95
3327,95
9360,24
12760,89
4449,84
612,86
122,69
CH LOS HIERROS II E/S
Skss [MVA]
Bifásico a Bifásico sin
Monofásico
tierra
tierra
2567,67
2208,41
2428,44
9431,53
7959,23
9360,31
2967,96
2680,85
2621,68
568,81
515,82
496,75
626,08
482,25
648
313,52
313,45
0,25
6701,52
5588,9
6703,06
3190,14
2789,03
3027,37
3190,14
2789,03
3027,37
9441,33
7967,93
9367,97
12179,92
11028,02
10683,52
4284,69
3802,48
3967,15
715,47
530,2
733,27
106,27
106,27
0
Tabla 22: Impacto de CH LOS HIERROS II en potencia de cortocircuito en BARRAS.
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Máximo
Skss/Skss
[%]
0,02
0,14
0,30
0,03
3,90
1,42
0,28
0,05
0,05
0,14
0,03
0,43
4,59
29,60
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7.2 Cortocircuitos en Barras
Se presentan los resultados de las corrientes de cortocircuito trifásicas, monofásicas
y bifásicas (con y sin contacto a tierra) para cada una de las barras eléctricamente cercanas
al punto de vinculación de la CH LOS HIERROS II seleccionadas en el apartado anterior, es
decir, que presentan variaciones en su potencia de cortocircuito mayor al 1% de su
potencia previa a la interconexión del proyecto en estudio.
De Tabla 23 a Tabla 26 se presentan en detalle los resultados de los cálculos de nivel
máximo de cortocircuito para cada uno de los tipos de falla especificados. En Tabla 27 se
muestran los máximos niveles encontrados en cada una de las corrientes de interés.
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Corrientes de Cortocircuito Trifásico
CH LOS HIERROS II E/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
2,93 (+4%)
31,67 (+1%)
3,22 (+5%)
10,73 (+42%)
7,3
80,8
8,2
27,9
1,4
20,3
2,0
8,1
2,9
29,7
3,2
10,2
2,9
31,6
3,2
10,7
2,9
31,7
3,2
10,8
3,2
35,9
3,7
13,0
34,5
48,3
44,6
55,7
10,3
13,5
13,0
16,3
CH LOS HIERROS II F/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
2,81
31,22
3,07
7,56
7,0
79,7
7,8
19,7
1,4
20,0
1,9
5,9
2,8
29,2
3,0
7,6
2,8
31,2
3,1
7,6
2,8
31,3
3,1
7,6
3,1
35,4
3,6
9,6
34,9
48,3
44,1
55,5
10,4
13,5
12,9
17,3
Tabla 23: Resultados de cálculo de nivel máximo de cortocircuito – TRIFÁSICO.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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Corrientes de Cortocircuito Monofásico
CH LOS HIERROS II E/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
3,4 (+3%)
0,02 (+0%)
3,85 (+4%)
0 (+100%)
8,4
0,1
9,8
0,0
1,4
0,0
1,8
0,0
3,4
0,0
3,9
0,0
3,4
0,0
3,9
0,0
3,4
0,0
3,9
0,0
3,7
0,0
4,3
0,0
28,7
0,0
33,2
0,0
10,1
0,0
11,4
1,0
X/R
CH LOS HIERROS II F/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
110
6,6
110
6,6
3,3
0,02
3,7
0
8,2
0,1
9,4
0,0
1,4
0,0
1,7
0,0
3,3
0,0
3,7
0,0
3,3
0,0
3,7
0,0
3,3
0,0
3,7
0,0
3,6
0,0
4,1
0,0
28,9
0,0
33,0
Tabla 24: Resultados de cálculo de nivel máximo de cortocircuito – MONOFÁSICO.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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Corrientes de Cortocircuito Bifásico
CH LOS HIERROS II E/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
2,53 (+4%)
27,42 (+1%)
2,78 (+5%)
9,3 (+42%)
6,3
70,0
7,1
24,1
1,1
18,4
1,6
7,0
2,5
27,4
2,8
9,3
2,5
27,4
2,8
9,3
2,5
27,5
2,8
9,3
2,8
33,0
3,2
11,6
32,0
47,4
41,0
52,9
11,0
16,8
14,1
19,8
CH LOS HIERROS II F/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
2,43
27,03
2,66
6,54
6,0
69,0
6,8
17,1
1,1
18,1
1,5
4,5
2,4
27,0
2,7
6,5
2,4
27,0
2,7
6,5
2,4
27,1
2,7
6,6
2,7
32,5
3,1
8,0
32,1
47,2
40,3
48,7
11,1
16,8
13,8
17,5
Tabla 25: Resultados de cálculo de nivel máximo de cortocircuito – BIFÁSICO.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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Corrientes de Cortocircuito Bifásico a Tierra
CH LOS HIERROS II E/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
3,29 (+3%)
27,43 (+1%)
3,76 (+4%)
9,3 (+42%)
8,2
70,0
9,6
24,1
1,1
0,0
1,2
0,0
3,3
27,4
3,8
9,3
3,3
27,4
3,8
9,3
3,3
27,5
3,8
9,3
3,5
27,4
3,9
9,3
22,8
0,0
22,5
0,0
8,5
0,0
8,4
1,0
CH LOS HIERROS II F/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]
X/R
110
6,6
110
6,6
3,18
27,04
3,61
6,54
7,9
69,0
9,2
17,1
1,0
0,0
1,2
0,0
3,2
27,0
3,6
6,5
3,2
27,0
3,6
6,5
3,2
27,1
3,6
6,6
3,4
27,0
3,8
6,5
23,1
0,0
22,8
0,0
8,6
0,0
8,5
0,0
Tabla 26: Resultados de cálculo de nivel máximo de cortocircuito – BIFÁSICO A TIERRA.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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Corrientes de Cortocircuito Máximas
CH LOS HIERROS II E/S
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
Tensión
Nominal
[kV]
I''k
[kArms]
ip
[kA]
i dc
[kA]
Ib
[kArms]
Ik
[kArms]
Ith
[kArms]
Iasi
[kArms]
k dc
[%]*
110
6,6
110
6,6
3,40
31,67
3,85
10,73
8,4
80,8
9,80
27,85
1,4
20,3
1,99
8,06
3,4
29,7
3,85
10,24
3,4
31,6
3,85
10,72
3,4
31,7
3,86
10,76
3,7
35,9
4,33
13,03
34,5
48,3
44,60
55,70
Tabla 27: Resultados de cálculo de cortocircuito - NIVELES MÁXIMOS.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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7.3 Verificación de equipamiento
A partir de los resultados obtenidos, en la Tabla 28 se contrastan los valores
máximos de corriente de cortocircuito simétrica y asimétrica de las cuatro barras
seleccionadas, con el valor de capacidad de ruptura del respectivo paño limitante. En el
caso de las dos barras asociados a CH LOS HIERROS II, la información se ha obtenido de
los datos entregados por Besalco Energía Renovable S.A., mientras que los datos de los
interruptores correspondientes a Central Los Hierros se obtuvieron de la base de datos
pública disponible en el sitio Web del CDEC-SIC.
Corrientes Simétricas [kA]
Tensión Capacidad
de
Nominal
Ruptura
[kV]
Paño
Limitante
Subestación
S/E Los Hierros I
Central Los Hierros I
S/E Los Hierros II
Central Los Hierros II
110
6,6
110
6,6
40
31,5
40
31,5
Max
Icc
3,40
29,67
3,85
10,24
Corrientes Asimétricas [kA]
Capacidad
de
Cumplimiento Ruptura Max Icc Cumplimiento
Paño
Limitante
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
41,23
32,89
32,89
32,89
3,68
35,94
4,33
13,03
CUMPLE
VERIFICAR
CUMPLE
CUMPLE
Tabla 28: Verificación de interruptores con CH LOS HIERROS II E/S.
De Tabla 28, se observa que el único caso en el cual la máxima corriente de
cortocircuito en barra supera el valor admisible de su respectivo paño limitante,
corresponde a la barra de generación de las unidades de Central Los Hierros I. Luego, se
hace necesario realizar un análisis más detallado para verificar si los elementos serie
asociados al paño serán capaces de soportar las corrientes de cortocircuito a las cuales
podrían verse expuestos.
7.4 Análisis en Elementos Serie
El incumplimiento para fallas en barras se presenta para fallas francas trifásicas
(35,94kA).
La barra de 6,6kV de la S/E Los Hierros I posee asociados 3 interruptores a saber:

Interruptor Generador 1: ABB HD4/P 1600A – 31,5kA – 30% Idc

Interruptor Generador 2: ABB HD4/P 1600A – 31,5kA – 30% Idc

Servicios Auxiliares: ABB HD4/P 630A – 31,5kA – 30% Idc
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Los interruptores de los generadores no estarán sometidos ante ninguna condición
de falla a las corrientes detalladas. Por ello se obtienen los aportes de corriente en las dos
condiciones mostradas en Figura 23.
Figura 23: Corrientes a interrumpir en generadores de Los Hierros I.
Interruptor de Servicios Auxiliares
Nombre
Los Hierros
Corrientes asimétricas [kA]
Tensión
Condición
[kV]
de Falla
F3F
Capacidad
Cumplimiento
6,6
F1
F2
29,07
6,87
32,89
32,89
CUMPLE
CUMPLE
Tabla 29: Verificación de la capacidad de interruptores en generadores de Los Hierros I.
A partir de Tabla 29, se observa que los interruptores de los generadores cuentan
con la capacidad requerida para tolerar las condiciones de falla de mayor severidad posible.
En el caso del interruptor asociado al transformador de SS/AA, éste debe soportar
las corrientes de cortocircuito en barras, por lo que para un tiempo de apertura de
contactos de 40ms, dicho elemento no cuenta con suficiente capacidad para la apertura de
corrientes asimétricas de fallas trifásicas.
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Figura 24: Corriente a interrumpir en transformador de SS/AA de Los Hierros I.
Interruptor de Servicios Auxiliares
Nombre
Los Hierros
Tensión
[kV]
Condición
de Falla
6,6
F
Corrientes asimétricas [kA]
F3F
Capacidad Cumplimiento
35,94
32,89
NO CUMPLE
Tabla 30: Corrientes asimétricas en interruptor de SS/AA de Los Hierros I.
La corriente asimétrica supera en 3kA la capacidad del interruptor para fallas
trifásicas francas. Debido al tipo de puesta a tierra de los generadores, las fallas a tierra
no provocan corrientes de cortocircuito elevadas.
La condición evaluada resulta extrema para el interruptor bajo análisis dado que
contempla un tiempo de separación de contactos de 40mseg. Cabe destacar, que dicha
condición ya es existente sin considerar a CH LOS HIERROS II E/S. El fabricante de los
interruptores de 6,6kV indica un tiempo mínimo de apertura de 100ms por lo cual, en la
siguiente tabla, se evalúan la corriente asimétrica para fallas trifásicas considerando este
tiempo de separación de contactos.
Interruptor de Servicios Auxiliares – Tiempo mínimo de apertura: 100ms
Nombre
Los Hierros I
Tensión
[kV]
Condición
de Falla
6,6
F
Corrientes asimétricas [kA]
F2F
Capacidad
Cumplimiento
33,00
32,89
LÍMITE
Tabla 31: Corrientes asimétricas en interruptor de SS/AA de Los Hierros I.- Tiempo mínimo de apertura: 100ms
Como se observa a partir de Tabla 31, al considerar un tiempo mínimo de separación
de contactos de 100ms, la corriente asimétrica disminuye su valor debido al importante
decaimiento de la componente de corriente continua. El mayor valor de corriente
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asimétrica se encuentra para una falla bifásica (F2F), siendo ésta la única que supera
levemente (en 0,11kA) la capacidad indicada.
De los análisis realizados puede concluirse que sólo el interruptor de SSAA de la
central Los Hierros I presentaría incumplimientos de capacidad para corrientes asimétricas
de fallas trifásicas francas. Esta condición se presenta al evaluar corrientes de cortocircuito
en el instante de 40ms, lo cual resulta una condición de gran exigencia para el interruptor.
Resulta esperable que para este nivel de tensión, los tiempos involucrados en la apertura
(trip al interruptor y tiempo de inicio de la separación de contactos) sean mayores al
mencionado, resultando en valores de corrientes de cortocircuito menores a la capacidad
del interruptor para fallas trifásicas, monofásicas y bifásicas a tierra, en tanto que la mayor
exigencia se produce para las fallas bifásicas, la cual podría superar levemente (0,11kA)
el límite de capacidad de ruptura para un tiempo mínimo de apertura de 100ms.
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8 ESTUDIO DE ESTABILIDAD TRANSITORIA
En este capítulo se analiza el desempeño dinámico de la CH LOS HIERROS II en su
operación interconectada al sistema. Para ello se ejecutan múltiples simulaciones en el
dominio del tiempo introduciendo distintas perturbaciones, principalmente en el área de
influencia del proyecto.
La definición de las contingencias se encuentra en concordancia con el análisis
realizado en estado estacionario, de manera de verificar los resultados obtenidos y así,
corroborar la factibilidad de operación del sistema ante las diversas condiciones planteadas
durante el desarrollo del estudio.
Se efectúan perturbaciones que resulten de interés para el Estudio, incluyendo fallas
bifásicas a tierra con la posterior desvinculación de líneas o cables, según corresponda,
desvinculaciones de unidades generadoras, desvinculaciones de consumos, etc.
8.1 Definición de Fallas
Las contingencias modeladas en el estudio dinámico, han sido definidas por el CDECSIC en el documento DO Nº0554/2014, las cuales se efectúan en los 10 Escenarios
originales de Red N; éstas son:
1) Desconexión intempestiva de una unidad de Central Pehuenche.
2) Desconexión intempestiva de la Central Los Hierros I.
3) Falla bifásica a tierra en el Circuito 2 de la línea 220kV Pehuenche – Ancoa, en
5% y 95% de la línea.
4) Falla bifásica a tierra en el tramo 220kV Tap Loma Alta – Ancoa, en 5% y 95%
de la línea.
5) Falla bifásica a tierra en la línea 220kV Colbún – Ancoa, en 50% de la línea.
8.2 Criterios de Evaluación del Desempeño Dinámico
El análisis de estabilidad transitoria del SIC consiste en evaluar la evolución temporal
de variables claves durante los primeros 20 segundos luego de que el sistema sea sometido
a una gran perturbación.
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La estabilidad en régimen transitorio del SIC se evalúa sobre la base de los siguientes
parámetros:
1) Excursión del ángulo del rotor en primera oscilación. Estabilidad angular no oscilatoria
2) Amortiguamiento de las oscilaciones. Estabilidad angular oscilatoria
3) Recuperación de la frecuencia. Estabilidad en frecuencia
4) Recuperación y control de la tensión. Estabilidad en tensión
Cuando se verifiquen simultáneamente los cuatro criterios de desempeño, se podrá
concluir que el SIC resulta estable para la falla analizada.
Estabilidad Angular No Oscilatoria
El criterio para determinar la estabilidad transitoria en la primera oscilación rotórica
se ha establecido mediante dos parámetros claves: máximo ángulo rotórico y mínima
tensión transitoria.
Se adopta como referencia de ángulos un generador cercano al centro inercial del
sistema y se considera un ángulo de 120º como máximo ángulo de carga admitido para
máquinas vinculadas al sistema de transmisión.
Se verifica que la tensión en los nodos de 500kV y 220kV del SIC no descienda por
debajo de 0.7pu ni permanezca más de 1 segundo por debajo de 0.8pu luego de 10ms
ocurrido el despeje de una falla.
Estabilidad Angular Oscilatoria
Factor de amortiguamiento relativo (ξ) aplicado a los modos de oscilación:
 Escenario crítico (red N): ξ ≥ 0,10pu. Las oscilaciones de potencia se deben reducir al
15% de su valor inicial en el curso de 3 ciclos.
 Escenario post contingencia: ξ ≥ 0,05pu. Las oscilaciones de potencia se deben reducir
al 40% de su valor inicial en el curso de 3 ciclos.
Estabilidad de Frecuencia
 Se verifica que en el caso de una contingencia simple, la frecuencia mínima en
instalaciones del Sistema de Transmisión Troncal sea igual o mayor a 48,3Hz,
aceptándose en instalaciones de Sistemas de Subtransmisión o Sistemas de
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Transmisión Adicional, un descenso transitorio de la frecuencia por debajo de 48,3Hz
durante un tiempo inferior a los 200ms. (Art. 5-44 NTSyCS).
 Se verifica que la frecuencia en las barras de generación supere el nivel de 47,5Hz
dentro de los 5s de iniciada la falla y que ingrese en un entorno (50 ± 1)Hz dentro de
los 90s de iniciada la falla. (Art. 3-10 y Art. 3-12 NTSyCS).
Estabilidad en Tensión
Se considera aceptable la recuperación de la tensión (20 segundos desde el inicio de
la perturbación) en cada nodo de la red de alta tensión si la misma presenta valores
comprendidos entre:

±4 % para nodos de 500kV

±7 % para nodos de 220kV

±10 % para nodos de 154kV
8.3 Análisis de Contingencias
En este apartado se lleva a cabo el estudio de contingencias, realizando una breve
descripción de las mismas y resumiendo los principales resultados y conclusiones que
emergen de la observación de las evoluciones temporales y flujos post-falla.
Cada una de las contingencias indicadas 8.1 ha sido simulada para los 10 Escenarios
base, pero en esta sección solamente se muestran los resultados de los Escenarios más
significativos para cada una de ellas. En el documento EE-ES-2014-0529-RA_Anexo 2-RMS
se presentan las tablas y evoluciones temporales de todas las variables de interés y para
la totalidad de los casos.
8.3.1 Contingencia 1: Desconexión Pehuenche U1.
La desconexión de una unidad de la Central Pehuenche, solamente es significativa en
Caso 03 y Caso 04, en los cuales la Central se encuentra E/S. Para ambas situaciones,
tanto en Demanda Alta como en Demanda Baja, se despachan las dos unidades de
Pehuenche a potencia nominal (2x275MW). Esta condición de elevada generación conlleva
a que la línea 2x220kV Pehuenche – Ancoa opere con un nivel de carga levemente superior
al 50% en cada uno de sus circuitos en régimen permanente, independientemente del nivel
de despacho de Loma Alta, Los Hierros I y CH LOS HIERROS II.
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Para la Contingencia 1, se muestra gráficamente en Figura 25 y Figura 26 el
desempeño dinámico del Caso 4 en condición de Demanda Baja, el cual cumple con todas
las exigencias de la NTSyCS al igual que los otros Escenarios estudiados. Las excursiones
angulares son pequeñas, en tanto que el nivel de tensión en 220kV no decrece bajo 0,98pu.
El enlace Pehuenche – Ancoa en 220kV responde satisfactoriamente ante la pérdida de
generación al amortiguar la transferencia de potencia y alcanzar el régimen permanente
en menos de 4 segundos desde ocurrida la contingencia. Por otra parte, la frecuencia en
Y = 1 2 0 ,0 0 deg
125,0
DIgSILENT
todas las unidades estudiadas converge rápidamente y sin descender bajo los 49,5 Hz.
1,100
Y =1 ,0 7 pu
75,00
1,010
25,00
0,920
2 .0 6 s
0 .9 8 p.u.
-25,00
Y =0 ,9 3 pu
0,830
1 .2 9 s
- 2 2 .1 6 deg
-75,00
Y = 0 ,8 0 p.u.
0,740
Y = 0 ,7 0 p.u.
-125,0
0,00
Y =- 1 2 0 ,0 0 deg
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
0,650
0,00
Los Hierros II: Ángulo rotórico.
Los Hierros U1: Ángulo rotórico.
Colbún U1: Ángulo rotórico.
Loma Alta: Ángulo rotórico.
Pehuenche U1: Ángulo rotórico.
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Col\5: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,03 p.u.)
LAlta\J: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
Melado\J Canal Melado 220kV: u1, Mag. in pu (base: 1,04 p.u.)
Anc\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Pehu\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
170,0
1,100
Y = 1 ,0 4 p.u.
136,0
1,010
2 .1 1 s
1 .0 0 p.u.
Y = 0 ,9 6 p.u.
102,0
Y = 1 0 0 ,0 0 %
0,920
68,00
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
34,00
0,000
-0,00
0,740
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: Loading in %
Canal Melado - Los Hierros 110kV: Loading in %
Colbun - Ancoa 220kV: Loading in %
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L1\Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1: %
Y = 0 ,7 0 p.u.
0,650
-0,00
2,40
4,80
T ra n sito rio s Ele ctro m e cá nicos
CASO 04- DB
7,20
9,60
[s]
12,0
Anc\K1: u (pu)
Operacion_Global
Contingencia 1
Date: 7/17/2014
Annex: /1
Figura 25: Transitorios Electromecánicos – Caso 04-DB – Contingencia 1: Operación global.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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DIgSILENT
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314,8
283,0
251,2
219,3
1 .5 8 s
1 7 6 .9 6 M W
1 0 .0 5 s
1 6 9 .9 9 M W
2 .0 5 s
1 7 4 .3 2 M W
187,5
155,7
0,00
3,00
6,00
9,00
12,0
[s]
15,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: P [MW]
51,50
Y =5 1 [H z]
50,80
50,10
6 .6 4 s
4 9 .5 5 p.u.
49,40
Y =4 9 [H z]
48,70
Y =4 8 ,3 [H z]
0 .9 9 s
48,00
0,00
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U2: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Colbún U1: s:fe
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 04- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 1
Date: 7/17/2014
Annex: /2
Figura 26: Transitorios Electromecánicos – Caso 04-DB – Contingencia 1: Amortiguamiento y frecuencia.
El desempeño dinámico del Escenario estudiado se condensa en Tabla 32:
Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 04 - Demanda Baja
Contingencia
01 - Pehuenche U1 F/S
Factor de amortiguación (ζ)
N/A
Máxima Excursión Angular (°)
-22,16
Unidad con máxima excursión
Loma Alta
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 220kV
0,98
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 500kV
1,00
Frecuencia Mínima (Hz)
49,55
Unidad con mínima frecuencia
Todas semejantes
Recuperación de Tensión previo a 20s
SÍ
Tabla 32: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 04-DB- Contingencia 1.
El Factor de amortiguación no es posible de determinar por el método convencional
que utiliza el registro de los dos primeros peaks de potencia activa, pues en este caso la
potencia cesa las oscilaciones regulares antes de alcanzar el segundo peak, lo cual muestra
la robustez con la cual el enlace Pehuenche – Ancoa responde a la pérdida de una unidad
de Central Pehuenche.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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8.3.2 Contingencia 2: Desconexión Central Los Hierros I.
La desconexión intempestiva de las dos unidades de Central Los Hierros I se evalúa
con un despacho de 11,5MW en ambos generadores de la central. El impacto que tiene
esta contingencia sobre la operación del SIC es menor y no produce alteraciones
significativas en las respuestas de las otras máquinas síncronas ni en los niveles de tensión
y frecuencia.
En Caso 01, en el cual en la Zona de Influencia solamente se despacha CH LOS
HIERROS II (6MW) y Central Los Hierros I (2x11,5MW), la desconexión de esta última
produce oscilaciones menores en el generador de CH LOS HIERROS II, mientras que las
barras de 220kV eléctricamente cercanas prácticamente no ven alterados sus niveles de
Y = 1 2 0 ,0 0 deg
125,0
DIgSILENT
tensión ni frecuencia, tal como se muestra en Figura 27 y Figura 28:
1,100
Y =1 ,0 7 pu
75,00
1,010
25,00
0,920
4 .1 0 s
0 .9 9 p.u.
-25,00
Y =0 ,9 3 pu
0,830
1 .1 6 s
- 2 9 .5 6 deg
-75,00
Y = 0 ,8 0 p.u.
0,740
Y = 0 ,7 0 p.u.
-125,0
0,00
Y =- 1 2 0 ,0 0 deg
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
0,650
0,00
Colbún U1: Ángulo rotórico
Loma Alta: Ángulo rotórico
Los Hierros II: Ángulo rotórico
Los Hierros U1: Ángulo rotórico
Pehuenche U1: Ángulo rotórico
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Col\5: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,03 p.u.)
LAlta\J: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
Melado\J Canal Melado 220kV: u1, Mag. in pu (base: 1,04 p.u.)
Anc\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Pehu\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
170,0
1,100
Y = 1 ,0 4 p.u.
136,0
1,010
Y = 0 ,9 6 p.u.
102,0
Y = 1 0 0 ,0 0 %
4 .4 5 s
1 .0 0 p.u.
0,920
68,00
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
34,00
0,000
0,00
0,740
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,00
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: Loading in %
Canal Melado - Los Hierros 110kV: Loading in %
Colbun - Ancoa 220kV: Loading in %
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L1\Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1: %
Y = 0 ,7 0 p.u.
0,650
0,00
2,00
4,00
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CASO 01- DB
6,00
8,00
[s]
10,0
Anc\K1: u (pu)
Operacion_Global
Contingencia 2
Date: 7/18/2014
Annex: /1
Figura 27: Transitorios Electromecánicos – Caso 01-DB – Contingencia 2: Operación global.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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14,65
12,13
9,603
7,079
1 .3 2 s
3 .0 7 M W
4,555
2,032
0,00
1 .6 5 s
2 .9 6 M W
2,00
3 .6 8 s
2 .8 8 M W
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: P [MW]
51,50
Y =5 1 [H z]
50,80
50,10
1 .4 1 s
4 9 .9 4 p.u.
49,40
Y =4 9 [H z]
48,70
Y =4 8 ,3 [H z]
0 .9 9 s
48,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: s:fe
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: s:fe
Pehuenche U2: s:fe
Colbún U1: s:fe
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 01- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 2
Date: 7/18/2014
Annex: /2
Figura 28: Transitorios Electromecánicos – Caso 01-DB – Contingencia 2: Amortiguamiento y frecuencia.
Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 01 - Demanda Baja
Contingencia
2 - Los Hierros I U1 y U2 F/S
Factor de amortiguación (ζ)
13,64%
Máxima Excursión Angular (°)
-29,56
Unidad con máxima excursión
Los Hierros II
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 220kV
0,99
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 500kV
1,00
Frecuencia Mínima (Hz)
49,94
Unidad con mínima frecuencia
Los Hierros II
Recuperación de Tensión previo a 20seg
SÍ
Tabla 33: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 01-DB- Contingencia 2.
Para todos los Escenarios estudiados se verifica el cumplimiento de los criterios de
desempeño dinámico.
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8.3.3 Contingencia 3: F2FT C2 Pehuenche – Ancoa al 5% de línea (Pehuenche).
La Contingencia 3 consiste en la implantación de una falla bifásica franca a tierra en
el segundo circuito (L2) de la línea Pehuenche – Ancoa 220kV en t=1s al 5% de la línea en
el extremo Pehuenche. Luego, tras 120ms se ejecuta la apertura de los interruptores en
L2 y el despeje de la falla.
Ante la ocurrencia de la contingencia 3, todos los flujos que en un tiempo pre-falla
tenían sentido Pehuenche  Ancoa por L2, tras ocurrido el despeje se redirigen hacia Ancoa
a través del circuito 1 (L1), el cual presenta mayores exigencias en términos de nivel de
carga en los escenarios en los cuales se encuentran E/S ambos generadores de Central
Y = 1 2 0 ,0 0 deg
125,0
DIgSILENT
Pehuenche (Caso 3 y Caso 4).
1,100
Y =1 ,0 7 pu
75,00
1,010
1 .2 2 s
6 3 .9 6 deg
2 .3 0 s
0 .9 6 p.u.
25,00
0,920
-25,00
0,830
-75,00
Y =0 ,9 3 pu
Y = 0 ,8 0 p.u.
0,740
Y = 0 ,7 0 p.u.
-125,0
0,00
Y =- 1 2 0 ,0 0 deg
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
0,650
0,00
Los Hierros II: Ángulo rotórico.
Los Hierros U1: Ángulo rotórico.
Colbún U1: Ángulo rotórico.
Loma Alta: Ángulo rotórico.
Pehuenche U1: Ángulo rotórico.
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Col\5: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,03 p.u.)
LAlta\J: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
Melado\J Canal Melado 220kV: u1, Mag. in pu (base: 1,04 p.u.)
Anc\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Pehu\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
170,0
1,100
Y = 1 ,0 4 p.u.
136,0
1 9 .1 6 s
1 1 8 .1 5 %
1,010
2 .2 6 s
1 .0 1 p.u.
Y = 0 ,9 6 p.u.
102,0
Y = 1 0 0 ,0 0 %
0,920
68,00
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
34,00
0,000
-0,00
0,740
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: Loading in %
Canal Melado - Los Hierros 110kV: Loading in %
Colbun - Ancoa 220kV: Loading in %
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L1\Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1: %
Y = 0 ,7 0 p.u.
0,650
-0,00
2,40
4,80
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CASO 04- DB
7,20
9,60
[s]
12,0
Anc\K1: u (pu)
Operacion_Global
Contingencia 3
Date: 7/17/2014
Annex: /1
Figura 29: Transitorios Electromecánicos – Caso 04-DB – Contingencia 3: Operación global.
P:EE-2014-073/I:EE-ES-2014-0529/R:C
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6,215
-187,2
-380,7
1 2 .0 7 s
- 6 0 4 .2 7 M W
-574,1
2 .2 0 s
- 7 5 7 .2 8 M W
-767,6
-961,0
0,00
1 .3 3 s
- 9 1 6 .9 4 M W
3,00
6,00
9,00
12,0
[s]
15,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L1\Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1: P [MW ]
51,50
Y =5 1 [H z]
50,80
50,10
49,40
Y =4 9 [H z]
48,70
1 .3 4 s
4 8 .5 9 p.u.
48,00
0,00
Y =4 8 ,3 [H z]
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U2: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Colbún U1: s:fe
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 04- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 3
Date: 7/17/2014
Annex: /2
Figura 30: Transitorios Electromecánicos - Caso 04-DB – Contingencia 3: Amortiguamiento y frecuencia.
La Figura 29 muestra la operación global del Escenario en el cual se alcanza el nivel
de carga más alto para el primer circuito de Pehuenche – Ancoa 220kV, el cual en régimen
permanente es de 118,15%, equivalente a una transferencia de 620MVA. Para esta
configuración, el aporte de CH LOS HIERROS II (6MW) a la sobrecarga tanto transitoria
como permanente es mínimo, pues el despacho total en la Zona de Influencia es de
617MW. Se observa que los ángulos de rotor y las tensiones en barras de 220kV y 500kV
cumplen con las exigencias de la NTSyCS. A partir de Figura 30, se verifica un
amortiguamiento en la sección de línea Tap Loma Alta – Ancoa 220kV de un 11,3% y que
la frecuencia en todos los generadores del área de interés se mantiene dentro de los límites
admisibles. El desempeño dinámico del Escenario se condensa en Tabla 34:
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Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 04 - Demanda Baja
Contingencia
03 - F2FT 5% (Pehuenche L2)
Factor de amortiguación (ζ)
11,30%
Máxima Excursión Angular (°)
63,96
Unidad con máxima excursión
Los Hierros II
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 220kV
0,96
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 500kV
1,01
Frecuencia Mínima (Hz)
48,59
Unidad con mínima frecuencia
Los Hierros II
Recuperación de Tensión previo a 20s
SÍ
Tabla 34: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 04-DB- Contingencia 3.
Para que no se presente una sobrecarga en el circuito de Pehuenche – Ancoa que se
mantiene E/S tras la contingencia, es necesario reducir el despacho de la zona a un máximo
de 517MW. En Figura 31 se muestra la respuesta dinámica del sistema al considerar un
despacho de 225MW en ambas unidades de Central Pehuenche, manteniendo a las otras
Y = 1 2 0 ,0 0 deg
125,0
DIgSILENT
centrales con sus despachos originales.
1,100
Y =1 ,0 7 pu
75,00
1,010
25,00
0,920
Y =0 ,9 3 pu
-25,00
2 .2 9 s
0 .9 6 p.u.
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
1 .7 8 s
- 5 1 .5 3 deg
-75,00
0,740
Y = 0 ,7 0 p.u.
-125,0
0,00
Y =- 1 2 0 ,0 0 deg
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
0,650
0,00
Colbún U1: Ángulo rotórico
Loma Alta: Ángulo rotórico
Los Hierros II: Ángulo rotórico
Los Hierros U1: Ángulo rotórico
Pehuenche U1: Ángulo rotórico
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Col\5: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,03 p.u.)
LAlta\J: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
Melado\J Canal Melado 220kV: u1, Mag. in pu (base: 1,04 p.u.)
Anc\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Pehu\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
200,0
1,100
Y = 1 ,0 4 p.u.
160,0
1 .2 6 s
1 5 4 .9 7 %
1,010
2 .2 4 s
1 .0 1 p.u.
Y = 0 ,9 6 p.u.
9 .7 4 s
9 8 .9 3 %
120,0
0,920
Y = 1 0 0 ,0 0 %
80,00
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
40,00
0,000
0,00
0,740
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,00
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: Loading in %
Canal Melado - Los Hierros 110kV: Loading in %
Colbun - Ancoa 220kV: Loading in %
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L1\Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1: %
Y = 0 ,7 0 p.u.
0,650
0,00
2,00
4,00
T ra n sito rio s Ele ctro m e cá nicos
CASO 04- DB (con Pehuenche 2x225MW)
6,00
8,00
[s]
10,0
Anc\K1: u (pu)
Operacion_Global
Contingencia 3
Date: 7/20/2014
Annex: /1
Figura 31: Transitorios Electromecánicos – Caso 04-DB – Contingencia 3: Reducción de despacho a 517MW en
Zona de Influencia
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8.3.4 Contingencia 4: F2FT C2 Pehuenche – Ancoa al 95% de línea (Ancoa).
La ocurrencia de una falla bifásica a tierra al 95% del segundo circuito de 220kV que
enlaza a S/E Pehuenche con S/E Ancoa, es decir, en las proximidades de esta última
estación, produce efectos muy similares a los analizados en el punto 8.3.3 para
Contingencia 3. En todos los Escenarios analizados, se verifica el cumplimiento de las
exigencias en términos de estabilidad de tensión, frecuencia, excursión angular y
amortiguamiento. En lo que respecta a niveles de carga, análogamente al caso anterior, la
reducción del despacho de la Zona de Influencia a 517MW hace posible una operación sin
sobrecargas en el primer circuito de la línea aérea Pehuenche – Ancoa 220kV ante la
pérdida del segundo.
8.3.5 Contingencia 5: F2FT Tap Loma Alta – Ancoa al 5% de línea (Tap L.A.).
La ocurrencia de una falla al 5% de la línea Tap Loma Alta – Ancoa (en las
proximidades del Tap) y la consecuente apertura del enlace, produce que los paños
asociados a S/E Canal Melado se desvinculen del SIC, pues dicha S/E es la única vía de
acceso al sistema para evacuar la energía producida por las centrales Loma Alta, Los
Hierros I y CH LOS HIERROS II. Por esta razón, y dado que en la isla formada no hay
suficiente carga que abastecer en comparación al nivel de despacho, esta contingencia
produce una sobrefrecuencia en todas las máquinas E/S de la zona, las cuales deberán
desconectarse.
Debido a la mencionada condición topológica, en aquellos escenarios en los cuales
Central Pehuenche se encuentra F/S, la contingencia 5 produce un bajo impacto en el SIC
pues desvincula como máximo a una generación de 68MW correspondiente a Central Loma
Alta (38MW), Central Los Hierros I (2x12MW) y CH LOS HIERROS II (6MW). Bajo esas
condiciones, esta perturbación no altera significativamente los niveles de tensión, y como
se aprecia en Figura 32, la frecuencia responde satisfactoriamente y la potencia registrada
en la línea más próxima a la falla y que transporta mayor potencia (Colbún – Ancoa 220kV),
presenta un amortiguamiento tal que se logra rápidamente el régimen permanente.
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Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 02- Demanda Baja
Contingencia
5 - F2FT 5% (Tap Loma Alta L1)
Factor de amortiguación (ζ)
35,33%
Máxima Excursión Angular (°)
54,90
Unidad con máxima excursión
Los Hierros I
Tensión Mínima post-falla (pu) 220kV
0,98
Tensión Mínima post-falla (pu) 500kV
1,00
Frecuencia Mínima (Hz)
49,91
Unidad con mínima frecuencia
S/E Ancoa
Recuperación de Tensión previo a 20s
SÍ
DIgSILENT
Tabla 35: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 02-DB- Contingencia 5.
241,0
1 .3 4 s
2 1 9 .1 6 M W
201,7
1 7 .0 6 s
2 1 1 .7 6 M W
1 .8 6 s
2 1 2 .4 5 M W
162,3
123,0
83,60
44,24
0,00
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Colbun - Ancoa 220kV: P [MW ]
51,50
Y =5 1 [H z]
50,80
50,10
8 .0 8 s
4 9 .9 1 H z
49,40
Y =4 9 [H z]
48,70
Y =4 8 ,3 [H z]
48,00
0,00
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: s:fe
Pehuenche U2: s:fe
Colbún U1: s:fe
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 02- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 5
Date: 7/17/2014
Annex: /2
Figura 32: Transitorios Electromecánicos – Caso 02-DB – Contingencia 5: Amortiguamiento y frecuencia.
Tanto en Caso 3 como en Caso 4, al considerar E/S a Central Pehuenche, la pérdida
del primer circuito de la línea Pehuenche – Ancoa 2x220kV resulta más significativa que
en los casos ya mencionados, pero aún se mantiene un adecuado desempeño dinámico
tras ocurrida la contingencia.
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Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 04 - Demanda Baja
Contingencia
5 - F2FT 5% (Tap Loma Alta L1)
Factor de amortiguación (ζ)
12,13%
Máxima Excursión Angular (°)
-33,78
Unidad con máxima excursión
Pehuenche
Tensión Mínima
0,97
post-falla (pu) 220kV
Tensión Mínima
1,01
post-falla (pu) 500kV
Frecuencia Mínima (Hz)
49,49
Pehuenche
Unidad con mínima frecuencia
U1 y U2
Recuperación de Tensión previo a 20s
SÍ
894,3
DIgSILENT
Tabla 36: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 04-DB- Contingencia 5.
1 .3 4 s
8 5 4 .4 4 M W
719,8
2 .2 0 s
6 8 8 .9 4 M W
1 0 .2 4 s
5 4 5 .6 4 M W
545,3
370,8
196,3
21,83
0,00
3,00
6,00
9,00
12,0
[s]
15,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: P [MW]
51,50
Y =5 1 [H z]
50,80
50,10
1 .5 5 s
4 9 .4 9 p.u.
49,40
Y =4 9 [H z]
48,70
Y =4 8 ,3 [H z]
48,00
0,00
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U2: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Colbún U1: s:fe
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 04- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 5
Date: 7/17/2014
Annex: /2
Figura 33: Transitorios Electromecánicos – Caso 04-DB – Contingencia 5: Amortiguamiento y frecuencia.
De Figura 33 se observa que las unidades de Central Loma Alta, Central Los Hierros
I y CH LOS HIERROS II, pierden su sincronismo ante la falla que las desvincula del SIC, en
tanto que las unidades de Central Pehuenche tras una leve oscilación de baja excursión,
antes de los 4 segundos ya alcanzan el régimen permanente de la frecuencia.
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8.3.6 Contingencia 6: F2FT Tap Loma Alta – Ancoa al 95% de línea (Ancoa).
Análogamente a la Contingencia 5, una falla bifásica a tierra al 95% de la línea Tap
Loma Alta – Ancoa y la posterior desconexión del circuito L1, también produce una
desvinculación de los paños asociados a S/E Canal Melado.
En todos los Escenarios analizados se cumple con las exigencias de la NTSyCS, tal
DIgSILENT
como se muestra en Figura 34:
894,3
1 .3 4 s
8 4 4 .7 5 M W
719,8
2 .1 9 s
6 7 7 .3 6 M W
1 0 .6 4 s
5 4 5 .6 3 M W
545,3
370,8
196,3
21,83
0,00
3,00
6,00
9,00
12,0
[s]
15,0
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: P [MW]
51,50
Y =5 1 [H z]
50,80
50,10
49,40
1 .5 5 s
4 9 .5 5 p.u.
Y =4 9 [H z]
48,70
Y =4 8 ,3 [H z]
48,00
0,00
4,00
8,00
12,0
16,0
[s]
20,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U2: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Colbún U1: s:fe
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 04- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 6
Date: 7/17/2014
Annex: /2
Figura 34: Transitorios Electromecánicos – Caso 04-DB – Contingencia 6: Amortiguamiento y frecuencia.
Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 04 - Demanda Baja
Contingencia
6 - F2FT 95% (Ancoa L1)
Factor de amortiguación (ζ)
12,94%
Máxima Excursión Angular (°)
-30,44
Unidad con máxima excursión
Pehuenche
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 220kV
0,96
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 500kV
1,01
Frecuencia Mínima (Hz)
49,55
Pehuenche
Unidad con mínima frecuencia
U1 y U2
Recuperación de Tensión previo a 20s
SÍ
Tabla 37: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 04-DB- Contingencia 6.
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8.3.7 Contingencia 7: F2FT Colbún – Ancoa al 50% de línea.
Debido a que la línea aérea de 220kV que une a S/E Colbún con S/E Ancoa es de
poca longitud (180m), se evalúa únicamente una falla bifásica a tierra al 50% de la línea
en vez de considerar los extremos al 5% y 95% como en las anteriores contingencias.
Se analiza el Caso 5, en el cual se despachan ambas unidades de Central Colbún a
250MW cada una, junto con Loma Alta (38MW), Los Hierros I (2x11,5MW) y CH LOS
Y = 1 2 0 ,0 0 deg
125,0
DIgSILENT
HIERROS II (6MW). Central Pehuenche se mantiene F/S.
1,100
Y =1 ,0 7 pu
75,00
1,010
25,00
0,920
3 .8 0 s
0 .9 9 p.u.
-25,00
Y =0 ,9 3 pu
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
1 .4 6 s
- 4 9 .6 8 deg
-75,00
0,740
Y = 0 ,7 0 p.u.
-125,0
0,00
Y =- 1 2 0 ,0 0 deg
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
0,650
0,00
Colbún U1: Ángulo rotórico
Loma Alta: Ángulo rotórico
Los Hierros II: Ángulo rotórico
Los Hierros U1: Ángulo rotórico
Pehuenche U1: Ángulo rotórico
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Col\5: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,03 p.u.)
LAlta\J: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
Melado\J Canal Melado 220kV: u1, Mag. in pu (base: 1,04 p.u.)
Anc\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,02 p.u.)
Pehu\J1: u1, Magnitude in p.u. (base: 1,04 p.u.)
170,0
1,100
Y = 1 ,0 4 p.u.
136,0
1,010
2 .7 3 s
1 .0 0 p.u.
Y = 0 ,9 6 p.u.
102,0
Y = 1 0 0 ,0 0 %
0,920
68,00
0,830
Y = 0 ,8 0 p.u.
34,00
0,000
0,00
0,740
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,00
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L2: Loading in %
Canal Melado - Los Hierros 110kV: Loading in %
Colbun - Ancoa 220kV: Loading in %
Ancoa - Pehuenche 220 kV - L1\Tap Loma Alta - Ancoa 220 kV L1: %
Y = 0 ,7 0 p.u.
0,650
0,00
2,00
4,00
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CASO 05- DB
6,00
8,00
[s]
10,0
Anc\K1: u (pu)
Operacion_Global
Contingencia 7
Date: 7/18/2014
Annex: /1
Figura 35: Transitorios Electromecánicos – Caso 05-DB – Contingencia 7: Operación global.
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-7,922
-32,43
-56,93
1 .2 0 s
- 1 2 3 .9 0 M W
-81,44
1 .6 2 s
- 1 1 7 .5 8 M W
8 .1 8 s
- 1 1 0 .5 0 M W
-105,9
-130,4
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Ancoa - Itahue 220 kV L2: P [MW ]
51,87
Y =5 1 [H z]
51,09
50,32
49,55
Y =4 9 [H z]
48,78
1 .2 6 s
4 8 .3 7 p.u.
48,00
0,00
2,00
Y =4 8 ,3 [H z]
4,00
6,00
8,00
[s]
10,0
Los Hierros II: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Loma Alta: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Los Hierros U1: Frequency Output in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Pehuenche U1: s:fe
Pehuenche U2: s:fe
Colbún U1: Speed in p.u. (base: 0,02 p.u.)
Anc\J1: Electrical Frequency in Hz
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CASO 05- DB
Amortiguamiento_y_Frecuencia
Contingencia 7
Date: 7/22/2014
Annex: /2
Figura 36: Transitorios Electromecánicos – Caso 05-DB – Contingencia 7: Amortiguamiento y frecuencia.
Evaluación de Desempeño Dinámico - Caso 05 - Demanda Baja
Contingencia
7 - F2FT 50% (Colbún - Ancoa)
Factor de amortiguación (ζ)
13,91%
Máxima Excursión Angular (°)
-49,68
Unidad con máxima excursión
Loma Alta
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 220kV
0,99
Tensión Mínima post-falla (pu) barras 500kV
1,00
Frecuencia Mínima (Hz)
48,27
Unidad con mínima frecuencia
Los Hierros II
Recuperación de Tensión previo a 20s
SÍ
Tabla 38: Evaluación Desempeño Dinámico - Caso 05-DB- Contingencia 7.
A partir de Figura 35, Figura 36 y Tabla 38, se observa que el desempeño dinámico
cumple con las exigencias de la normativa vigente ante la pérdida del enlace Colbún –
Ancoa en 220kV, pese al elevado despacho de Central Colbún con el cual se ha modelado
el Escenario. Análogamente, en todos los otros casos estudiados también se cumple con
las exigencias.
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9 CONCLUSIONES
A partir de los estudios realizados, se verifica que la incorporación de CH LOS
HIERROS II al SIC no afecta la calidad de servicio del mismo ni desmejora el desempeño
eléctrico de la Zona de Influencia.

Estudio de flujos de potencia.
o
Se analizan problemas de sobrecarga y regulación de tensión en todas las
instalaciones existentes, especialmente en las del entorno de la nueva central
(SS/EE Ancoa, Pehuenche, Canal Melado, Loma Alta y Los Hierros I),
identificando posibles problemáticas tanto en condiciones normales de
operación como frente a contingencias, maximizándose el despacho de
Central Pehuenche a fin de modelar los Escenarios con mayores niveles de
exigencia.
o
Se verifica que en términos de transferencias de potencia, la contingencia que
impone mayor exigencia a la zona bajo estudio es la pérdida del segundo
circuito del doble vínculo Pehuenche – Ancoa 220kV cuando Central
Pehuenche se encuentra operando a potencia nominal o cercana a ella.
Para el caso más crítico, esta condición genera que en el escenario postcontingencia el primer circuito (Tap Loma Alta – Ancoa 220kV L1) opere con
un nivel de carga de hasta ~120% cuando además de Pehuenche (2x275MW),
se encuentran despachadas las centrales Loma Alta (38MW), Los Hierros I
(2x12MW) y Los Hierros II (6MW). En estos casos, el aporte de la CH LOS
HIERROS II resulta mínimo, siendo el mismo inferior al 1%.
En base a la norma IEEE Std. 738-2006: “IEEE Standard for Calculating the
Current-Temperature of bare Overhead Conductors”, se verifica que para el
caso de mayor exigencia, el circuito sano alcanza su temperatura máxima de
operación (80°C) en aproximadamente 18 minutos (la reducción de tiempo
debido a CH LOS HIERROS II resulta de sólo 52s para el caso más crítico),
tiempo suficiente para ejecutar maniobras manuales de reducción de
generación en las máquinas que evacúan su energía por el vínculo Pehuenche
– Ancoa 220kV sin requerirse implementar un EDAG manteniendo la
metodología de operación y control actual del sistema.
o
Dada esta condición de mínimo impacto de la nueva central, se considera
adecuado mantener las metodologías de control actualmente realizadas sobre
el sistema al presentarse dichos escenarios.
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o
Para todos aquellos casos en los cuales la Central Pehuenche no se encuentra
operando a plena potencia, no se observan problemáticas en la operación
o
En términos de tensión en las barras, en todos los Escenarios éstas cumplen
con los rangos admisibles según las respectivas Tensiones de Servicio tanto
para Red N como Red N-1.

Estudio de cortocircuitos.
o
Se determina el impacto de las nuevas instalaciones (CH LOS HIERROS II)
sobre las corrientes de cortocircuito en distintos nodos del sistema.
En base a esto, se verifica la suficiente capacidad de ruptura de los
interruptores, en las nuevas instalaciones y en las existentes que se ven
afectadas por éstas.
o
El estudio se realiza de acuerdo al procedimiento de la DO del CDEC-SIC
“Términos y condiciones del cálculo de corrientes de cortocircuito para la
verificación del dimensionamiento de interruptores en el SIC.”
o
A partir de los cálculos efectuados, se verifica que en términos de corrientes
simétricas,
todos
los
interruptores
se
encuentran
adecuadamente
dimensionados.
o
El interruptor que presenta mayor exigencia es el que vincula al transformador
de servicios auxiliares (SS/AA) de Central Los Hierros I con su barra de
generación en 6,6kV.
Ante una evaluación considerando un tiempo de apertura de contactos de
t=40ms según se indica en el procedimiento DO, la corriente asimétrica
sobrepasa en 3kA la capacidad de ruptura de diseño. La superación del límite
indicado es una condición ya existente e independiente de la operación de CH
LOS HIERROS II.
No obstante, dado el nivel de tensión y la información proporcionada por el
fabricante, se estima una operación en t=100ms, condición bajo la cual el
nivel de corriente asimétrica alcanzada se encuentra en el límite admisible.
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
Estudio de Estabilidad Transitoria.
Se estudia el comportamiento dinámico de CH LOS HIERROS II ante perturbaciones
causadas por contingencias en instalaciones cercanas a la zona afectada, las cuales han
sido específicamente definidas por el CDEC-SIC. En todos los casos se monitorean:
e. niveles de tensión.
f.
transferencia de potencia.
g. factores de amortiguamiento de las oscilaciones electromecánicas.
h. frecuencia y ángulo rotórico de los generadores del sistema.
Lo anteriormente expuesto, permite verificar que el ingreso al SIC de CH LOS
HIERROS II no producirá efectos adversos al sistema, lo cual se constata debido a
que:
 No reduce la capacidad de transporte del Sistema.
 No produce sobretensiones, sobrecorrientes ni corrientes de cortocircuito
que puedan afectar la vida útil del equipamiento.
 No reduce la calidad de servicio del SIC.
Por todo lo anterior, y dentro del alcance de los estudios eléctricos realizados, se
concluye que es técnicamente factible la incorporación al SIC de la CH LOS HIERROS
II, objeto del presente estudio.
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