Determinación-de-puntos-de-conexión-500kV

INFORME PRELIMINAR
DETERMINACIÓN DE PUNTOS DE CONEXIÓN EN EL SISTEMA DE
TRANSMISION TRONCAL 500 kV
Dirección de Planificación y Desarrollo
CDECSIC
Noviembre de 2016
CDEC SIC
(Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado Central)
Teatinos N°280 – Piso 12
Teléfono: (56 2) 424 6300
Fax: (56 2) 424 6301
Santiago – Chile
Código Postal: 8340434
www.cdecsic.cl
Estudio: Determinación de puntos de conexión al Sistema de Transmisión Nacional
Fecha
Nov-2016
Descripción
Versión Nov/2016
Realizó
Cristián Torres B.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
Revisó / Aprobó
Diego Pizarro G.
Gabriel Carvajal M.
2
ÍNDICE DE CONTENIDO
1
GLOSARIO ............................................................................................................................................................. 7
2
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................. 8
3
ANTECEDENTES ................................................................................................................................................. 9
3.1
TIPOS DE CONEXIÓN AL SISTEMA 500 KV ........................................................................................................................... 10
3.2
RESTRICCIONES EN EL STN ANTE CONEXIONES SIN COORDINACIÓN .............................................................................. 10
3.2.1
CONEXIÓN SECCIONANDO UN CIRCUITO DE UNA LÍNEA DE 2 O MÁS CIRCUITOS ........................................................... 10
3.2.2
CONEXIÓN SECCIONANDO AMBOS CIRCUITOS .................................................................................................................... 11
3.2.3
CONEXIÓN DE MÚLTIPLES PROYECTOS EN PUNTO COMÚN .............................................................................................. 12
4
ANÁLISIS DE ZONAS ÓPTIMAS ................................................................................................................... 13
4.1
GENERALIDADES...................................................................................................................................................................... 13
4.2
CRITERIOS PARA DEFINICIÓN DE ÁREA DE CONEXIÓN ÓPTIMA ...................................................................................... 13
4.3
METODOLOGÍA PARA DEFINICIÓN DE ZONA ÓPTIMA DE CONEXIÓN .............................................................................. 14
4.3.1
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ........................................................................................................................................ 14
4.3.2
IDENTIFICACIÓN DE OPCIONES DE CONEXIÓN .................................................................................................................... 15
4.3.3
ANÁLISIS SISTÉMICO .............................................................................................................................................................. 15
4.3.4
ANÁLISIS ECONÓMICO ........................................................................................................................................................... 15
4.3.5
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD TÉCNICA .................................................................................................................................. 20
4.3.6
PROCESO METODOLÓGICO PARA DEFINICIÓN DE ZONA ÓPTIMA EN 500 KV ................................................................ 21
4.4
VALORIZACIÓN GENERAL DE INSTALACIONES ..................................................................................................................... 21
4.4.1
VALORIZACIÓN DE INVERSIONES ASOCIADAS AL SECCIONAMIENTO .............................................................................. 21
4.4.2
VALORIZACIÓN DE LÍNEA DE CONEXIÓN AL STT............................................................................................................... 23
4.5
COMPARACIÓN DE INVERSIONES ........................................................................................................................................... 23
4.5.1
ANÁLISIS DE VALIDEZ DEL PUNTO DE SECCIONAMIENTO ÓPTIMO .................................................................................. 24
4.6
RESUMEN METODOLÓGICO DE CÁLCULO .............................................................................................................................. 29
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
3
5
APLICACIÓN AL SISTEMA DE TRANSMISIÓN TRONCAL 500 KV .................................................... 30
5.1
GENERAL ................................................................................................................................................................................... 30
5.2
ESQUEMAS GRÁFICOS .............................................................................................................................................................. 30
5.3
TRAMO NUEVA CARDONES – NUEVA MAITENCILLO ......................................................................................................... 31
5.3.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 31
5.3.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 31
5.3.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 31
5.3.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 31
5.3.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 32
5.3.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 32
5.3.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 32
5.4
TRAMO NUEVA MAITENCILLO – NUEVA PAN DE AZÚCAR ............................................................................................... 33
5.4.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 33
5.4.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 33
5.4.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 33
5.4.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 33
5.4.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 34
5.4.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 34
5.4.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 34
5.5
TRAMO NUEVA PAN DE AZÚCAR – POLPAICO .................................................................................................................... 35
5.5.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 35
5.5.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 35
5.5.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 35
5.5.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 36
5.5.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 36
5.5.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 36
5.5.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 36
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
4
5.6
TRAMO POLPAICO – LO AGUIRRE ......................................................................................................................................... 37
5.6.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 37
5.6.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 37
5.6.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 37
5.6.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 37
5.6.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 38
5.6.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 38
5.6.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 38
5.7
TRAMO LO AGUIRRE – ALTO JAHUEL .................................................................................................................................. 39
5.7.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 39
5.7.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 39
5.7.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 39
5.7.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 39
5.7.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 40
5.7.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 40
5.7.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 40
5.8
TRAMO ALTO JAHUEL – ANCOA ............................................................................................................................................ 41
5.8.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 41
5.8.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 41
5.8.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 41
5.8.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 41
5.8.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 42
5.8.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 42
5.8.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 42
5.9
TRAMO ANCOA – CHARRÚA................................................................................................................................................... 43
5.9.1
ESQUEMA GRÁFICO ................................................................................................................................................................ 43
5.9.2
PROYECTOS CATASTRADOS .................................................................................................................................................. 43
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
5
5.9.3
LONGITUD DE LA LÍNEA ........................................................................................................................................................ 43
5.9.4
COMPENSACIÓN SERIE DE LA LÍNEA .................................................................................................................................... 44
5.9.5
COMPENSACIÓN DE TRAMOS RESULTANTES DEL SECCIONAMIENTO ............................................................................. 44
5.9.6
ANÁLISIS DE RIEGOS DE SOBRETENSIONES ........................................................................................................................ 44
5.9.7
RECOMENDACIONES DEL TRAMO ........................................................................................................................................ 44
6
COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES ........................................................................................... 45
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
6
1
GLOSARIO
En el presente documento se han utilizado las siguientes siglas y/o abreviaciones:
Glosa
CDEC
SIC
DPD
CNE
DFL
STN (STT)
STZ (STx)
NTSyCS
S/E
SS/EE
MMUS$
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Significado
Centro de Despacho Económico de Carga
Sistema Interconectado Central
Dirección de Planificación y Desarrollo del CDEC SIC
Comisión Nacional de Energía
Decreto con Fuerza de Ley
Sistema de Transmisión Nacional (Ex Troncal)
Sistema de Transmisión Zonal (Ex Subtransmisión)
Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Suministro
Subestación Eléctrica
Subestaciones Eléctricas
Millones de dólares americanos
Además, para el presente informe son válidas las siguientes definiciones:


Interesado: corresponden a empresas desarrolladoras, sean o no coordinados, que
solicitan conexión de sus proyectos al STN.
Coordinado: corresponden a aquellas empresas que son coordinadas por el CDEC.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
7
2
INTRODUCCIÓN
La normativa vigente establece como una de las funciones de los CDEC y a futuro del
Coordinador Eléctrico el garantizar el acceso abierto tanto a las instalaciones de Transmisión
Troncal como de Subtransmisión (Art. 137 DFL N°4/20.018), estableciendo además en la
NTSyCS las funciones del CDEC para determinar los puntos de conexión al STT (a futuro STN),
de acuerdo con el Artículo 2-7, literal e) y Artículo 3-24.
En atención a lo anterior, se ha desarrollado un criterio para definir puntos de conexión de
proyectos al STN, toda vez que se cumplan las exigencias de la NTSyCS. Este criterio
considera aspectos técnicos y económicos para el sistema, buscando un óptimo que permita
coordinar las conexiones de los distintos interesados, establecer la cantidad y ubicación de
seccionamientos posibles en los distintos tramos del sistema 500 y 220 kV de transmisión
troncal.
El presente estudio refleja el análisis efectuado por la DPD para determinar las zonas óptimas
de ubicación para conexión de nuevos desarrollos en puntos intermedios de líneas del Sistema
de Transmisión Nacional (Troncal) de 500 kV del SIC y complementar la determinación de
puntos de seccionamientos al Sistema Nacional (Troncal) de 220 kV elaborado el año 2015,
orientando de esta forma a los actuales y futuros desarrollos para proponer y definir
soluciones técnicas y económicas que garanticen la eficiencia del sistema y el acceso abierto a
las instalaciones del Sistema de Transmisión Nacional. Este análisis se enmarca dentro de las
exigencias regulatorias establecidas en la NTSyCS vigente, en particular los artículos: 2-7 e), 324 y 10-18.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
8
3
ANTECEDENTES
Actualmente existen (en operación y construcción) los siguientes tramos nacionales en
500 kV :
#
Tramo
1
desde
S/E Nueva Cardones
hasta
S/E Nueva Maitencillo
2
S/E Nueva Maitencillo
S/E Nueva Pan de Azúcar
3
S/E Nueva Pan de Azúcar
S/E Polpaico
4
S/E Polpaico
S/E Lo Aguirre
5
S/E Lo Aguirre
S/E Alto Jahuel
6
S/E Alto Jahuel
S/E Polpaico
7
8
S/E Alto Jahuel
S/E Ancoa
S/E Ancoa
S/E Charrúa
Estado
Línea 2x500 kV – 135 km,
construcción
Línea 2x500 kV – 212 km,
construcción
Línea 2x500 kV – 408 km,
construcción
Línea 1x500 kV – 29,4 km,
operación (estructura 2x500 kV)
Línea 1x500 kV – 47,8 km,
operación (estructura 2 x500 kV)
Línea 1x500 kV – 77,1 km,
operación (estructura 2x500 kV)
Línea 2x500 kV – 260,32 km,
operación
Línea 1x500 kV – 253,3 km,
operación
Línea 1x500 kV – 259,81 km,
operación
Línea 1x500 kV – 206,36 km,
operación
Línea 1x500 kV – 191,68 km,
operación
Línea 2x500 kV – 197 km,
construcción
en
en
en
en
en
en
en
en
en
en
en
en
Además de las instalaciones anteriores, existen otras instalaciones de 500 kV en construcción,
las cuales corresponden a instalaciones de Sistemas Dedicados (Adicionales) que deben ser
calificados como Instalaciones del Sistema Nacional en el futuro, luego de cumplir con las
condiciones del Decreto exento 158 / 2015 del Ministerio de Energía, que se resumen en la
siguiente tabla.
#
Tramo
1
desde
S/E Changos
hasta
S/E Cumbre
2
S/E Cumbre
S/E Nueva Cardones
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
Estado
Línea 2x500 kV – 399 km, en
construcción
Línea 2x500 kV – 189 km, en
construcción
9
3.1
Tipos de conexión al sistema 500 kV
En todos los tramos de doble circuito en construcción y en operación de 500 kV se presenta
una condición de conexión punto a punto, con excepción de S/E Lo Aguirre que secciona sólo
un circuito de la línea Alto Jahue – Polpaico 2x500 kV, encontrándose en construcción el
seccionamiento del segundo circuito.
3.2
Restricciones en el STN ante conexiones sin coordinación
Para el caso particular de las instalaciones en 500 kV es necesario tener presente que,
actualmente se produce una distribución equilibrada en los circuitos que componen los
distintos tramos independientemente si los circuitos se encuentran en distintas estructuras o
poseen distinta cantidad de conductores. En los casos de circuitos construidos en diferentes
estructuras, existen diferencias menores en longitud (máximo 7%), pero si se considera la
diferencia de las impedancias, ésta es significativa (máximo 28%) lo que se debe al efecto de
una cantidad distinta de conductores por fase que cambia la reactancia por unidad de longitud
de la línea. Sin embargo, dado que se utiliza compensación serie, que equipara las
impedancias (reactancias) equivalentes de los circuitos, dichos circuitos aparentan igual
reactancia, produciendo una distribución simétrica de flujos.
Por otra parte, el análisis de restricciones realizado para las conexiones al STT en 220 kV
(Informe de puntos de Conexión 2015) demostró que al ejecutarse seccionamientos parciales
de los circuitos que unan dos subestaciones troncales, se pueden generar reducciones de la
capacidad de transmisión en el tramo en cuestión. Esta disminución de la capacidad de
transmisión, en algunos casos podría activar restricciones de transmisión desacoplando
económicamente al sistema interconectado, lo que afectaría al sistema en su conjunto,
incluido el nuevo desarrollo.
De acuerdo a lo anterior, el seccionamiento completo para líneas de doble circuito en la
misma estructura, en principio, evitaría restricciones en el sistema de 500 kV; sin embargo,
cuando se trata de circuitos por distintas estructuras e impedancias por unidad de longitud
diferente, debe revisarse necesariamente la modificación de la compensación serie y su
procedimiento de modificación para reducir los desequilibrios eventuales y restricciones de
capacidad de transmisión que pudieran producirse. Estos seccionamientos se describen a
continuación:
3.2.1
Conexión seccionando un circuito de una línea de 2 o más circuitos
La conexión seccionando un circuito de una línea o tramo de dos o más circuitos en
estructuras separadas o que no comparten la misma franja de servidumbre, se muestra en la
Figura 1. Para estos casos se debe realizar una evaluación técnica económica de la ubicación
del punto de seccionamiento y de la variación de la compensación serie, de tal modo que se
mantenga el nivel de compensación del circuito seccionado, considerando la distribución de
dicha compensación en caso que supere el valor máximo aceptable para los tramos, que no
afecte la seguridad del sistema.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
10
G1 C1
S/E “A”
L1A
XC1
L1B
X’l1
X’l1
S/E “B”
S/E “C”
XC2
X’l2
L2
Figura 1: Conexión seccionando un circuito de una línea de dos o más circuitos que no comparten estructura o franja de
servidumbre
Para la figura anterior se han utilizado los siguientes nomenclaturas.
XC1
XC2
X’l1
X’l2
L1A
L1B
L1A
G1
C1
3.2.2
: Reactancia de la compensación serie asociado al circuito 1 del tramo analizado.
: Reactancia de la compensación serie asociado al circuito 2 del tramo analizado
: Reactancia por unidad de longitud del circuito 1 del tramo analizado.
: Reactancia por unidad de longitud del circuito 2 del tramo analizado.
: Longitud del tramo del circuito 1 entre S/E existente A y nueva S/E
Seccionadora “C”.
: Longitud del tramo del circuito 1 entre S/E existente B y nueva S/E
Seccionadora “C”.
: Longitud del tramo del circuito 2 entre S/E existente A y S/E existente B.
: Proyecto de Generador 1 a conectarse en S/E Seccionadora “C” propuesta.
: Proyecto de Consumo 1 a conectarse en S/E Seccionadora “C” propuesta.
Conexión seccionando ambos circuitos
La conexión seccionando ambos circuitos de una línea de doble circuito se muestra en la
Figura 2. Para estos casos se debe realizar una evaluación técnico-económica de la ubicación
del punto de seccionamiento y de la variación de la compensación serie, en caso que dicha
compensación supere un valor máximo aceptable para la seguridad del sistema.
G1 C1
S/E “A”
XC1
S/E “B”
L1A
L1B
X’l1
X’l1
XC1 X’
l1
L1A
X’l1
L1B
S/E “C”
Figura 2: Conexión seccionando completo de línea doble circuito
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
11
En la Figura 2 se han utilizado las mismas nomenclaturas, que las correspondientes a la
Figura 1, pero debido a la configuración de la línea, ambos circuitos poseen las mimas
características, por lo que se utiliza el mismo subíndice para ambos circuitos en los diferentes
tramos y elementos.
3.2.3
Conexión de múltiples proyectos en punto común
En el caso de conexión de varios proyectos que solicitan conexión en distintos puntos de una
línea, se debe elegir un punto común, de forma similar al caso indicado en la sección 3.2.2,
seccionando una línea de transmisión troncal en ambos circuitos, tal como se muestra en la
Figura 3. Para el punto de seccionamiento debe analizarse la conveniencia técnica-económica,
basada en solicitudes y catastro de proyectos en construcción y desarrollo, revisando el grado
de compensación serie del tramo compensado y realizando las modificaciones necesarias para
no superar el límite máximo aceptable de esta compensación para la seguridad del sistema.
Debido a las implicancias de las modificaciones en líneas de altas transferencias de potencia
como son las líneas de 500 kV, se requiere la coordinación de los desarrolladores, tanto en las
características técnicas de sus instalaciones, como en los plazos involucrados en el desarrollo
de sus proyectos y del proyecto de seccionamiento conjunto.
G1 C1 Gn Cn
S/E “A”
XC1
S/E “B”
L1A
L1B
X’l1
X’l1
XC1 X’
l1
L1A
X’l1
L1B
S/E “C”
Figura 3: Conexión seccionando completo de línea doble circuito
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
12
4
ANÁLISIS DE ZONAS ÓPTIMAS
4.1
Generalidades
De acuerdo con las funciones, atribuciones y obligaciones indicadas en el Capítulo 2 de la
NTSyCS, el CDEC tiene la obligación de analizar y definir los puntos óptimos de de conexión a
los tramos del Sistemade Transmisión Nacional (ex Troncal), considerando los proyectos de
transmisión, generación y consumo, sobre la base de criterios de seguridad y calidad de
servicio, de modo que la conexión sea técnica y económicamente la más óptima para el SI; de
esta forma, se han identificado los aspectos básicos para el análisis:







4.2
Modificaciones de las instalaciones existentes (compensación reactiva,
trasposiciones en la línea, equipos primarios)
Valor de Inversión de las alternativas para la conexión
Restricciones de transmisión y reducción de capacidad
Condiciones de acceso abierto post-conexión
Conjunto de proyectos en desarrollo (polos de desarrollo), sus estados de
avance y potenciales en una zona de conexión
Capacidad de acceso a barras existentes o en desarrollo
Plazo para el desarrollo de una solución de conexión
Criterios para Definición de Área de Conexión Óptima
El área de conexión óptima o la zona donde se podría aprobar la conexión de nuevos
proyectos, se determinará en función de criterios económicos, de capacidad de transmisión y
de factibilidad de desarrollo en la zona de conexión:

Criterio económico: se evalúa el costo que significa la conexión para el sistema troncal
versus el costo que tendría para el (los) desarrollador(es). Esto es, en términos
prácticos, la comparación entre el costo de la subestación seccionadora y las
modificaciones en instalaciones existentes, versus el costo de la o las líneas de
conexión de los Sistemas Dedicados hasta la barra existente más cercana, tal como lo
muestra la siguiente ecuación:
∑ 𝑉. 𝐼. 𝑆⁄𝐸 𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 + 𝑀𝑜𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = ∑ 𝑉. 𝐼. 𝐿í𝑛𝑒𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥𝑖ó𝑛 𝑎𝑙 𝑆𝑇𝑁
De acuerdo con la ecuación anterior:
 En caso que el valor de inversión de la S/E seccionadora más las modificaciones a
las instalaciones existentes sea menor o igual que el valor de inversión de las
líneas de conexión , es conveniente permitir la conexión al STN mediante el
seccionamiento de las líneas de 500 kV.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
13
 En caso que el valor de inversión de la S/E seccionadora y las modificaciones a las
instalaciones existentes sea mayor que el valor de inversión de las líneas de
conexión, los proyectos deberán conectarse a una de las SS/EE existentes del
tramo.

Criterios de capacidad de transmisión (limitación operativa): la conexión no debe
generar reducción de capacidad de transmisión en el tramo. En caso que sí lo haga, se
deberá revisar sistémicamente alternativas de inversión para evitar la reducción. Por
ejemplo, si un desarrollador proyecta conectarse en un tramo donde existen más de
dos circuitos, sin perjuicio de que la normativa indica que a lo menos debe seccionar
dos, si dicha conexión (seccionando dos circuitos) genera una reducción en la
capacidad de transmisión, el desarrollador deberá considerar el seccionamiento
completo del tramo o mejoras en los sistemas de compensación reactiva.

Criterios sistémicos: en las líneas de transmisión del sistema de 500 kV es usual
encontrar sistemas de compensación, del tipo serie y reactores de línea, cuya selección
depende de los estudios asociados a cada instalación, al igual que sus parámetros
eléctricos. De esta manera, es necesario analizar el impacto de la conexión de un
desarrollo en estos elementos, ya que podría generar la necesidad de modificación de
la compensación existente. Este impacto y su costo se evaluará caso a caso.

Posibilidad de desarrollo: si de acuerdo al Catastro de Proyectos en una zona existen
proyectos en desarrollo, se evalúa un punto óptimo para la conexión conjunta
mediante una subestación seccionadora.
4.3
Metodología para Definición de Zona Óptima de Conexión
Para seleccionar como óptima una zona de seccionamiento factible, se realizan variados
análisis que se describen a continuación.
4.3.1
Recopilación de información
A partir del Catastro de Proyectos y solicitud de conexión del nuevo proyecto con la
información de su desarrollo al nivel de factibilidad o ingeniería básica, se releva información
de nuevos proyectos en desarrollo que proponen conectarse en alguna zona del tramo del
Sistema 500 kV analizado. La información incluye al menos:



Ubicación del proyecto (coordenadas georeferenciadas)
Distancia a SS/EE troncales existentes en el tramo.
Punto de conexión propuesto por interesado, con informaicón de propiedad
superficial y subsuelo, y crecimiento futuro.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
14

4.3.2
Ubicación y carácteristicas de los proyectos de terceros interesados en conectarse al
tramo.
Identificación de opciones de conexión
Considerando los aspectos mencionados en las secciones anteriores, la identificación de las
opciones de conexión debe considerar:


Revisión de la capacidad de ampliación de las subestaciones troncales existentes para
recibir uno o varios de los proyectos del tramo, dependiendo de su cercanía.
Generación de un conjunto de opciones de conexión y/u opciones de seccionamiento.
Este conjunto se construye considerando aspectos tales como:
 Minimización de distancias de los proyectos al punto de seccionamiento
 Obras de transmisión en construcción o proyectadas.
Realizando lo anterior, se establecen las opciones de conexión para los distintos proyectos.
4.3.3
Análisis sistémico
Para conocer el impacto que tendrá la conexión en el sistema de 500 kV, especialmente en los
sistemas de compensación, se realizan modelaciones en software DIgSILENT donde se ajusta
el parque generador de acuerdo con despachos probables, para verificar las eventuales
limitaciones en el sistema. Estos resultados indicarán si la conexión implica modificaciones en
el sistema de 500 kV, incluyendo las compensaciones y si restringen o limitan la capacidad de
transmisión, generando un impacto operativo.
4.3.4
Análisis económico
De acuerdo al criterio económico, el objetivo de este análisis es comparar los valores de
inversión de las líneas de conexión al sistema de 500 kV de los proyectos de los interesados,
respecto del costo de inversión de la(s) subestación(es) seccionadora(s) y eventuales
modificaciones en compensación.
Para realizar la valorización se considera lo siguiente:
4.3.4.1 Subestación seccionadora
Para toda subestación, se establece:



Seccionamiento completo de la línea del SN
Configuración de la subestación será interruptor y medio, tecnología AIS
Cantidad de proyectos a conectarse
Con lo anterior, se calcula la cantidad de paños de la S/E y se cubican los equipos primarios
asociados a las instalaciones del Sistema Nacional. Se estiman las obras civiles (plataforma,
fundaciones) y las estructura metálicas altas y bajas, de acuerdo a lo existente y en operación
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
15
en el sistema de 500 kV, al igual que el terreno requerido y el equipamiento secundario
(superficie de casetas de control, protecciones, etc).
4.3.4.2 Línea de conexión al STT
Para toda línea de conexión, en atención a que no se conocen detalles de tipo de suelo,
criterios de seguridad utilizados por el propietario de la nueva instalación, criterios de diseño
de las instalaciones dedicadas, negociaciones con propietarios del terreno, etc., se establecen
algunas definiciones, de tal modo de obtener valores promedio que permitan obtener una
solución factible aproximada.




Se considera que todas las líneas son en el mismo nivel de tensión que la instalación
que se quiere seccionar; que para este caso corresponde a 500 kV.
Las estructuras 500 kV de la línea de conexión al STN (propiedad del sistema
dedicado) serán del tipo atirantadas. Esto permite considerar estructuras metálica
livianas, estimando valores promedio de todos sus componentes.
Se estima un vano promedio de acuerdo a la experiencia de las líneas 500 kV en
operación en el STN. Esto permitirá estimar la cantidad de estructuras, los costos del
terreno por concesiones y servidumbres, entre otros.
La longitud de la línea permite estimar los costos directos del proyecto como
ingeniería, medioambiente, etc.
La valorización se realiza para cada uno de las opciones de conexión identificadas, para
seleccionar la alternativa más conveniente desde el punto de vista económico. Esta alternativa
podría recomendar uno o múltiples seccionamientos, como también que los proyectos de los
interesados no puedan seccionar el sistema de 500 kV.
4.3.4.3 Modificaciones en instalaciones existentes
El seccionamiento en 500 kV podría requerir modificaciones en las instalaciones existentes,
tanto en SS/EE como en líneas. Para el análisis será relevante cuantificar y valorizar las
modificaciones de compensaciones serie, compensación shunt, modificaciones en la línea para
su seccionamiento y cumplimiento de las exigencias de desequilibrio máximo de fases
establecido en la NTSyCS (trasposiciones). La valorización de las modificaciones se debe
analizar caso a caso; sin embargo, se pueden establecer criterios generales para la
modificación de instalaciones existentes.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
16
4.3.4.3.1
Compensación Serie
En el caso particular de la compensación serie, se recomienda un nivel máximo de
compensación1 equivalente al 70% de la reactancia de la línea, lo que se considera un valor
seguro para reducir los riesgos de resonancia y ferrorresonancia que se podrían presentar en
el sistema. La línea con compensación serie se puede apreciar en la Figura 4.
S/E “A”
XC
S/E “B”
L1A
XL
L1A
XL
XC
Figura 4: Línea doble circuito con compensación serie
De acuerdo con la Figura 4, el nivel de compensación se puede expresar como una relación de
la reactancia de la línea:
𝑋𝐶 = 𝑓𝐶 ∙ 𝑋𝐿
Donde:
XC: Reactancia capacitiva de la compensación serie [Ohm].
fC: Factor de compensación (adimensional)
XL: Reactancia total del circuito [Ohm]
Si se considera un seccionamiento en un punto del tramo A-B (como se muestra en la
Figura 5), tal que el tramo compensado es de longitud L’; el tramo restante, L”, será la
diferencia entre longitud original de la línea L y el tramo compensado L’; es decir:
𝐿 = 𝐿′ + 𝐿"
S/E “A”
XC
L’
X’L
S/E
Seccionadora
L’
XC
X’L
S/E “B”
L”
X”L
L”
X”L
Figura 5: Línea doble circuito con compensación serie y seccionamiento intermedio
1
P.M. Anderson & R.G. Farmer, Series Compensation of Power System.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
17
De acuerdo con lo anterior:
𝑋𝐿 = 𝑋′𝐿 + 𝑋"𝐿
Considerando que el tramo de línea compensada podrá tener como máximo un 70% de
compensación, se obtiene:
0,7 ∙ 𝑋 ′ 𝐿 > 𝑋𝐶 = 𝑓𝑐 ∙ 𝑋𝐿 ⇒
𝑋′𝐿
𝑓𝐶
>
𝑋𝐿
0,7
Asumiendo una reactancia de línea homogénea por unidad de longitud (𝑥𝑙 ), se puede obtener
una relación de longitudes entre la línea original y seccionada:
𝑋′𝐿 𝐿′ ∙ 𝑥𝑙 𝐿′
𝑓𝐶
=
= >
𝑋𝐿
𝐿 ∙ 𝑥𝑙
𝐿 0,7
Donde,
L’: Longitud del tramo compensado luego del seccionamiento
L: Longitud del tramo de línea previo al seccionamiento
Graficando la ecuación anterior se obtiene:
Porcentaje de longitud mínima
para seccionamiento
Proporción de la línea mínima para seccionar
100%
80%
60%
40%
20%
0%
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Grado de compensación original
Figura 6: Proporción de longitud mínima para seccionar línea compensada serie sin superar el máximo de compensación
aceptable
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
18
Del gráfico mostrado en la Figura 6, para una línea de 400 km con compensación serie igual al
50%, la mínima longitud para el seccionamiento, sin superar el máximo nivel de
compensación aceptable (70%), es de 287 km. Lo anterior significa que de realizarse un
seccionamiento a menor longitud que el mínimo aceptable, se tendrá que intervenir la
compensación serie existente en los circuitos de la línea.
4.3.4.3.2
Compensación shunt
Para el caso de la compensación shunt, en general, el dimensionameinto de los reactores de
línea se calcula para compensar la generación de potencia reactiva por parte de la línea,
permitiendo que el sistema no requiera absorber una cantidad significativa de dicha potencia,
con el consiguiente efecto sobre las tensiones de las barras cercanas.
Por otra parte, durante los procesos de energización de líneas, el efecto Ferranti puede ser
muy significativo en las líneas largas, requiriendo que la compensación shunt sea repartida
entre ambos extremos de la línea para reducir el riesgo de presentar tensiones fuera de los
rangos permitidos en el extremo libre. Lo anterior se puede apreciar en la Figura 5,
considerando que el tramo de línea entre la S/E “A” y la S/E “seccionadora” se energiza desde
la S/E “A”. En este caso, el extremo de la línea a la llegada de la S/E “seccionadora” se podría
encontrar con tensiones superiores a las recomendables para el equipamiento y la aislación
de sus instalaciones, requiriendo un análisis de energización de instalaciones para determinar
si se requiere compensación en dicho extremo.
Por otra parte, la idea natural de desplazar los reactores existentes en la S/E “B” para
instalarlos en la S/E “seccionadora, con el fin de controlar las sobretensiones de energización
del tramo de línea con sobretensiones, tiene el inconveniente de indisponer de los reactores
mientras se trasladan (tiempo que puede ser considerable), dejando la línea sin la
compensación shunt necesaria y poniendo en riesgo la línea existente y su equipamiento,
durante todo el perído que dure el traslado y puesta en servicio de los reactores, situación que
podría no ser aceptable para el sistema.
Debido al riesgo involucrado, de requerirse reactores en el extremo de la S/E “seccionadora”
de alguno de los extremos de los tramos de la línea seccionada, se debe considerar la
instalación de nuevos reactores, que dependiendo de la configuración utilizada (trifásico o
bancos de reactores monofásicos), deben considerar, el respaldo necesario para asegurar el
funcionamiento durante los períodos de mantenimiento.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
19
4.3.4.3.3
Trasposición de líneas
En los casos de líneas en operación que poseen su trasposición ideal, el seccionamiento de
ésta, en un lugar tal que los tramos resultantes no permitan cumplir con las exigencias de la
NTSyCS en cuanto al máximo desbalance de tensiones, se requerirá incluir la construcción de
trasposiciones a ambos lados de la línea, tales que no se produzca un cambio de fases en las
subestaciones existentes, tal como se muestra en la Figura 7.
Situación original
S/E “A”
S/E “B”
A
A
B
C
B
C
Situación con seccionamiento
S/E “A”
A
S/E “B”
A
B
B
C
C
S/E “seccionadora”
Nuevas Trasposiciones”
Figura 7: Ejemplo de requeriemiento de trasposición para mantener la secuencia de fases en extremos de la línea por
seccionamiento intermedio
4.3.4.3.4
Otras modificaciones en subestaciones existentes
Si bien cuando se desarrolla un seccionamiento para incoporar nuevas instalaciones de
generación, consumo, transmisión o combinaciones, pueden requerirse modificaciones en las
subestaciones de los extremos de la línea original (equipos primarios por mayor flujo,
sistemas de protección o comunicación, etc.), dichos cambios resultan de baja inversión en
comparación con la subestación seccionadora y posiblemente puedan ser absorbidos por el
error en la estimación de las inversiones de la seccionadora y cambios eventuales en la
compensación reactiva; luego, se puede realizar una estimación del monto de inversión como
componente de costo sin requerir realizar un análisis exhaustivo.
4.3.5
Análisis de factibilidad técnica
Este análisis se desarrolla en caso de existir una conveniencia económica en seccionar el
sistema de 500 kV y tiene por objetivo verificar de manera general que el seccionamiento sea
factible; esto es, que la zona óptima no se encuentre emplazada en lugares protegidos
medioambientalmente, interfiera con el desarrollo urbano y/o de comunidades y que el
terreno donde se construirá la S/E Seccionadora tenga los derechos y el espacio para
garantizar el acceso abierto, entre otros.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
20
Sin perjuicio de lo anterior, aún cuando el seccionamiento se declare como factible, será
responsabilidad del interesado enviar de manera oportuna y cuando corresponda, toda la
información que valide la factibilidad técnica, tales como permisos medioambientales,
derechos de propiedad, concesión, etc.; además de los planos de la subestación para verificar
el cumplimiento de la NTSyCS y los criterios de diseño para nuevas subestaciones del STN.
4.3.6
Proceso metodológico para definición de zona óptima en 500 kV
El proceso se resume en la Figura 8:
Figura 8: Proceso de desarrollo de la determinación de zona óptima
4.4
Valorización general de instalaciones
Con la finalidad de aplicar la metodología de manera general, se valorizan las distintas
instalaciones para comparar su conveniencia económica.
4.4.1
Valorización de inversiones asociadas al seccionamiento
La valorización de las inversiones asociadas al seccionamiento considera la subestación
seccionadora, la modificación en líneas de transmisión para el seccionamiento, la modificación
de trasposición de líneas producto del seccionamiento y las modificaciones de las
subestaciones existentes, sin considerar la compensación reactiva (serie y shunt). Esta
valorización se ha estimado en total en MMUS$ 39,5 cuyo desglose se muestra a continuación.
4.4.1.1 Valorización Subestación seccionadora
A grandes razgos, la subestación seccionadora 500 kV se valorizará considera los siguientes
criterios:
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
21


Terreno para 5 diagonales 500 kV.
Plataforma sólo para las diagonales requeridas por el seccionamiento. El resto del
terreno se considera nivelado.
Equipamiento AIS.
Configuración interruptor y medio.
2 diagonales completamente equipadas para el seccionamiento de la línea.
1 media diagonal completamente equipada para la conexión del proyecto.




Aplicando lo anterior, se tiene lo indicado en el Cuadro 1.
Cuadro 1: Valor de inversión referencial S/E Seccionadora 500 kV, configuración interruptor y medio, equipamiento AIS
#
Descripción
Valor total
1
Terreno
USD
120,000
2
Plataforma y malla de tierra
USD
1,919,000
3
4
Equipos Principales
Estructuras Metálicas Altas y Bajas
USD
USD
12,830,150
698,288
5
Materiales menores
USD
1,719,681
6
Obras Civiles
Otros Costos (Ingeniería, medio ambiente, transporte, instalación de faena,
ITO, administración, etc)
USD
4,120,108
USD
4,672,651
8
Gastos generales y utilidades
USD
4,616,372
7
9
Seguros
USD
329,397
10
Intereses intercalarios
USD
891,567
11
Imprevistos
USD
1,588,979
V.I.
USD
33,506,191
4.4.1.2 Valorización de modificaciones en instalaciones existentes
Esta valorización considera la modificación de la línea para su seccionamiento, así como las
modificaciones en sus trasposiciones. Dada la relevancia del sistema de 500 kV para el
Sistema Interconectado y el impacto en la operación económica que tiene la salida de servicio
de un circuito, para efectos de este informe se considera que los circuitos pueden estar fuera
de servicio el mínimo tiempo posible, permitiendo trabajos con presencia de tensión (trabajo
a potencial).
Bajo el considerando anterior, se tiene:

Para el caso del seccionamiento de la línea, se estima que será necesario construir
aproximadamente 2 km de líneas 2x500 kV, para desviar la línea existente y hacerla
ingresar a la nueva subestación seccionadora. En términos económicos, una línea
troncal 2x500 kV, con estructuras autosoportadas, se puede valorizar en MMUS$ 1 por
kilómetro. Considerando además que la conexión al nuevo tramo se realizará con
presencia de tensión (energizado) para reducir los tiempos de limitaciones de
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
22
transferencias, las modificaciones para el seccionamiento se pueden estimar
aproximadamente en MMUS$ 2,5.

Para el caso de las modificaciones en la transposición, se considera que será necesario
instalar 6 estructuras de trasposición con todos los costos asociados. Este costo se
estima en MMUS$ 2,5.

Para el caso de las modificaciones en las SSEE existentes, mencionadas en la sección
4.3.4.3.4, se considera un valor global de MMUS$ 1,0.
4.4.1.3 Valorización de modificaciones en compensaciones serie y reactores de línea
Pese a que las modificaciones en compensaciones serie deben estudiarse caso y caso,
influyendo significativamente en la potencia transferida, el seccionamiento acorta la distancia
eléctrica entre barras, motivo por el cual debe realizarse el análisis de la compensación
considerando la mínima distancia para el seccionamiento indicada en la sección 4.3.4.3.1. De
igual modo debe considerarse la evaluación de la instalación de nuevos reactores de línea
para el caso de líneas largas con seccionamiento en las cercanías de una de las barras
existentes.
4.4.2
Valorización de línea de conexión al STT
Para realizar la valorización de la línea de conexión al STT perteneciente al Sistema Dedicado,
se considera que ésta tendrá estructuras atirantadas. Estas estructuras se han instalado en el
país, y podrían generar una reducción del costo de la línea hasta un 20%.
Así, para la valorización de estas líneas adicionales, se considerará:




Conductor mínimo:
Vano medio:
Franja de servidumbre:
Peso estructuras:
4x700 MCM
370 m
60 m
15 Toneladas anclaje y 5 Toneladas suspensión
De acuerdo con lo anterior, el valor estimado para 1 kilómetro de línea de simple circuito
sería aproximadamente MMUS$ 0,4.
4.5
Comparación de inversiones
Dados los costos estimados para la construcción de una subestación seccionadora, para las
modificaciones en la línea troncal para su seccionamiento, para las modificaciones de las
transposiciones de la línea troncal y el valor de inversión de la línea adicional de conexión al
sistema de transmisión troncal, se tiene que el punto de equilibrio de inversiones se calcula
como:
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
23
𝑘𝑚𝐿.𝐴. =
∑(𝑉. 𝐼. 𝑆⁄𝐸 𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 + 𝑉. 𝐼. 𝑀𝑜𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠)
𝑉. 𝐼. 𝐿í𝑛𝑒𝑎/𝑘𝑚
Donde,
V.I. S/E Seccionadora
:
V.I. Modificaciones
:
V.I. Línea/km
:
Valor de inversión de la subestación seccionadora.
(MMUS$ 33,5 millones de USD)
Valor de inversión de las modificaciones de la línea troncal para el
seccionamiento y sus transposiciones, además de las modificaciones en los
equipos de compensación.
(MMUS$ 6)
Valor de inversión por km de línea adicional de conexión al STT.
(0,4 MMUS$/km)
Reemplazando los valores se tiene que el punto de equilibrio se encuentra aproximadamente
a los 98,8 km de línea adicional. Sin embargo, dado que en función del análisis de factibilidad
la zona óptima podría estar en un rango, el cual en ningún caso debe ser menor a 98,8 km, se
considerará como óptimo un seccionamiento en el rango 100 ± 3 km.
Sin perjuicio de lo anterior, podrán estudiarse seccionamientos entre 90 a 100 km, en caso de
existir polos de desarrollo, o reforzamientos necesarios del sistema que corresponderán a
casos puntuales a ser analizados por el CDEC o futuro Coordinador.
4.5.1
Análisis de validez del punto de seccionamiento óptimo
De acuerdo con los resultados obtenidos en la sección anterior, existe un límite de cercanía a
una subestación existente para realizar un seccionamiento que se justifique económicamente,
que corresponde a 100 km aproximadamente. En este sentido, sólo líneas de longitudes
mayores que 200 km podrían ser seccionadas; sin embargo, si estas líneas se encuentran con
compensación serie en alguno o ambos de sus extremos, se debe analizar el impacto sobre el
máximo nivel de compensación permitido para el tramo, como se indica en la sección
4.3.4.3.1.
Asumiendo que la relación de longitudes de indiferencia de proyectos de línea de conexión
500 kV y subestación de seccionamiento de 2 circuitos, se tiene lo siguiente:
𝐿′′ = 100 𝑘𝑚
Reemplazando en la longitud total:
𝐿 = 𝐿′ + 𝐿′′ ⇒ 𝐿 − 100 = 𝐿′
⇒
𝐿 − 100 𝐿′
𝑓𝐶
= >
𝐿
𝐿 0,7
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
24
1−
100
𝑓𝐶
𝑓𝐶
100
>
⇒1−
>
𝐿
0,7
0,7
𝐿
𝐿>
70
; 𝑐𝑜𝑛 𝐿 > 200 𝑘𝑚
0,7 − 𝑓𝐶
Graficando la ecuación anterior se obtiene:
Logitud mínima de línea para seccionamiento
dependiente del grado de compensación serie
1600
1400
Longitud mínima [km]
1200
1000
800
600
400
200
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
Nivel de compensación de la línea
0,5
0,6
0,7
Figura 9: Longitud mínima de línea compensada para seccionamiento
Del gráfico de la Figura 9 se puede concluir que resulta impracticable realizar
seccionamientos para condiciones de compensación de líneas de 55% o superior, sin requerir
modificar la compensación serie.
No obstante lo anterior, dado que los seccionamientos en general se realizarán en líneas de
doble circuito, se debe anlaizar el efecto en la condición post falla como comparación con el
caso base de líneas sin seccionamiento, exigiendo que la solución con seccionameinto debe, al
menos, mantener la impedancia entre las barras en condiciones post contingencia simple
(criterio N-1).
4.5.1.1 Condición base
La condición incial de la línea sin seccionamiento y con desconexión de uno de sus circuitos se
puede apreciar en la Figura 10.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
25
S/E “A”
S/E “B”
XC
L1A
XL
L1A
XL
XC
Figura 10: Condición de apertura de un circuito de una línea de doble circuito
Para el factor de compensación fC inicial de la línea, se obtiene la reactancia equivalente que
en caso de contingencia simple corresponde a:
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 = 𝑋𝐿 − 𝑓𝑐 ∙ 𝑋𝐿 = 𝑋𝐿 (1 − 𝑓𝐶 )
; 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑓𝐶 ∈ ]0; 0.7]
4.5.1.2 Seccionamiento con desconexión de compensación serie
En el caso de la línea de doble circuito seccionada, donde se ha desconectado la compensación
serie por superar el nivel de compensación del tramo compensado, se debe analizar el efecto
de las fallas en ambos tramos.
Falla tramo longitud “a”:
La falla se puede observar en la Figura 11.
S/E “A”
S/E
Seccionadora
XC
XC
S/E “B”
α·XL
(1-α)·XL
α·XL
(1-α)·XL
Figura 11: Condición de apertura del tramo “α” del circuito seccionado de una línea de doble circuito
Para la línea seccionada y contingencia en el tramo de longitud a, se tiene:
𝛼 ∙ 𝑋𝐿 +
(1 − 𝛼) ∙ 𝑋𝐿
(1 + 𝛼)
= 𝑋𝐿 ∙
2
2
; 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝛼 ∈ ]0; 1[
Dada que la impedancia anterior debe ser menor o igual que la impedancia de la situación
original para no reducir la capacidad de transmisión, se obtiene:
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
26
𝑋𝐿 (1 − 𝑓𝐶 ) ≥ 𝑋𝐿 ∙
(1 + 𝛼)
⇒ 𝛼 ≤ (1 − 2 ∙ 𝑓𝐶 )
2
En conclusión, para que se cumpla la condición anterior, necesariamente “fC” debe ser menor
que 0,5; es decir, una compensación serie menor al 50% de la línea. Lo anterior significa que
cualquier línea compensada con factores de compensación mayores que 50% (lo normal en
las líneas de 500 kV en el SI), no pueden ser seccionadas desconectando la compensación
serie.
Falla tramo longitud “1-a”:
La falla se puede observar en la Figura 12.
S/E “A”
S/E
Seccionadora
XC
XC
S/E “B”
α·XL
(1-α)·XL
α·XL
(1-α)·XL
Figura 12: Condición de apertura del tramo “1-α” del circuito seccionado de una línea de doble circuito
Para contingencia en el tramo de longitud 1-a, se tiene:
(1 − 𝛼)𝑋𝐿 +
(2 − 𝛼)
𝛼 ∙ 𝑋𝐿
= 𝑋𝐿 ∙
2
2
; 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝛼 ∈ ]0; 1[
Dada que la impedancia anterior debe ser menor o igual que la impedancia de la situación
original para no reducir la capacidad de transmisión, se obtiene:
𝑋𝐿 (1 − 𝑓𝐶 ) ≥ 𝑋𝐿 ∙
(2 − 𝛼)
⇒ 𝛼 > 2 ∙ 𝑓𝐶
2
La conclusión es la misma que para la contingencia en el tramo anterior. Esto es, que no se
puede seccionar desconectando la compensación serie si el grado de compensación es igual o
mayor al 50%.
Los resultados encontrados en condición de contingencia simple en ambos tramos se resumen
en el gráfico de la Figura 13, del cual se desprende que desde el punto de vista sistémico, no es
factible seccionar eliminado la compensación serie si el nivel de compensación de la línea es
mayor al 25% de la impedancia de la línea.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
27
Punto de seccionamiento factible
dependiente del factor de compensación
1
0,8
0,7
0,6
Zona de
seccionamiento
factible
Punto de la línea donde se puede seccionar
0,9
0,5
0,4
Alfa Alfa+
0,3
0,2
0,1
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
Factor de compensación
0,35
0,4
0,45
0,5
Figura 13: Puntos de seccionamiento factible de línea con desconexión de compensación serie
4.5.1.3 Seccionamiento manteniendo la compensación serie
En el caso de la línea de doble circuito seccionada, donde se mantiene la compensación serie
sin superar el nivel de compensación del tramo compensado, el efecto de las fallas en ambos
tramos, siempre entrega valores de impedancia menores que la condición sin seccionamiento,
por lo que el análisis sólo se retringue a respetar el máximo nivel de compensación aceptable
para los tramos resultantes del seccionamiento.
4.5.1.4 Casos especiales
El análisis previo se ha realizado, asumiendo que la compensación serie se encuentra
concentrada en un extremo de la línea; sin embargo, existen casos donde la compensación se
encuentra repartida en ambos extremos de la línea. Para estos casos debe realizarse un
análisis especial debido a las distintas combinaciones que pueden darse.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
28
4.6
Resumen metodológico de cálculo
El proceso de revisión de punto de seccionamiento factible se resume en las siguientes etapas
de preguntas:





¿Existen proyectos castrados en la zona?. Si al respuesta es “sí”, considerar en el
análisis para proponer modificar punto factible. Si la respuesta es “no”continuar con el
análisis básico.
¿Línea tiene alrededor o más de 200 km?. Si la respuesta es “no”, no existe punto
óptimo económico para el seccionamiento y los proyectos deben conectarse en las
barras existentes. Si la respuesta es “sí” se continúa con el proceso de cálculo.
¿línea posee compensación serie concentrada?. Si la repuesta es “sí”, se procede a
verificar si existen zonas que cumplan con el máximo nivel de compensación
permitido, desarrollado en la curva de la Figura 9. Si la respuesta es “no”, se
determinan las zonas de seccionamiento factibles, de acuerdo con el criterio de los
100 km.
¿El tramo resultante del seccionamiento cumple con el máxima compensación
permitida?. Si la respuesta es “no”, se procede a analizar la condición de desconexión
de compensación serie, de tal forma que cumpla con la restricción de zonas
desarrollada en la Figura 13. Si la respuesta es “sí”, se procede a determinar las zonas
de seccionamiento factible de acuerdo con las restricciones de los 100 km.
¿Existen riesgos de presentar sobretensiones elevadas en S/E seccionadora?. Si la
respuesta es sí, revisar la necesidad de instalación de reactores y recálculo de punto
óptimo.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
29
5
APLICACIÓN AL SISTEMA DE TRANSMISIÓN TRONCAL 500 KV
5.1
General
De acuerdo con la metodología y el análisis desarrollado en el presente informe, se presenta a
continuación la propuesta para el seccionamiento de los tramos del Sistema de Transmisión
Troncal 500 kV, identificando la ubicación de las zonas óptimas de acuerdo con los proyectos
catastrados.
5.2
Esquemas gráficos
Para los esquemas gráficos, se usará la siguiente simbología:
: Área seccionamiento proyectado
~
: Proyecto en fase de ingeniería sin RCA
~
: Proyecto declarado en construcción
~
: Proyecto en evaluación ambiental
~
: Proyecto con RCA
: Punto de conexión propuesto por desarrollador
: Proyecto de retiro
: Modificación de línea producto de seccionamiento proyectado
: Compensación Serie
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
30
5.3
5.3.1
Tramo Nueva Cardones – Nueva Maitencillo
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 14.
Nueva Cardones
135 km
Nueva Maitencillo
Figura 14: Tramo Nueva Cardones – Nueva Maitencillo 500 kV
5.3.2
Proyectos Catastrados
A la fecha no hay proyectos catastrados con conexión en la línea en construcción de este
tramo, sean de generación, transmisión ni consumo.
5.3.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo no poseen la longitud mínima requerida de 200 km, por lo tanto no se
justifica económicamente un seccionamiento.
5.3.4
Compensación serie de la línea
La línea no posee compensación serie proyectada y no es relevante su inclusión por poseer
una longitud menor a la exigida para seccionamiento.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
31
5.3.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que no es posible seccionar, no aplica la verificación de compensación de los tramos
resultantes.
5.3.6
Análisis de riegos de sobretensiones
Debido a la no factibilidad de seccionamiento de la línea, no se requiere este tipo de análisis
de riesgo por sobretensiones.
5.3.7
Recomendaciones del Tramo
No se recomienda seccionamiento para el tramo, debido a que no se justifica económicamente
por la longitud de la línea.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
32
5.4
5.4.1
Tramo Nueva Maitencillo – Nueva Pan de Azúcar
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 15.
Nueva Maitencillo
212 km
Nueva Pan de Azúcar
Figura 15: Tramo Nueva Maitencillo – Nueva Pan de Azúcar 500 kV
5.4.2
Proyectos Catastrados
A la fecha no hay proyectos catastrados con conexión en la línea en construcción de este
tramo, sean de generación, transmisión ni consumo.
5.4.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo posee la longitud mínima requerida de 200 km para analizar eventuales
seccionamientos. De acuerdo con lo anterior, se propone en una primera aproximación un
seccionamiento en el punto medio de la línea; es decir a 106 km de Nueva Maitencillo o de
Nueva Pan de Azúcar.
5.4.4
Compensación serie de la línea
La línea posee compensación serie proyectada del 50% en el extremo Nueva Pan de Azúcar.
De acuerdo con lo anterior, la verificación del punto de seccionamiento sin afectar la
compensación serie, establecido en la Figura 9 indica que la longitud mínima de la línea para
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
33
ser seccionada debe ser de 350 km, por lo tanto, no es económicamente factible seccionar la
línea.
5.4.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que no es posible seccionar, no aplica la verificación de compensación de los tramos
resultantes.
5.4.6
Análisis de riegos de sobretensiones
Debido a la no factibilidad de seccionamiento de la línea, no se requiere este tipo de análisis
de riesgo por sobretensiones.
5.4.7
Recomendaciones del Tramo
No se recomienda seccionamiento para el tramo, debido a que no se justifica económicamente
por el nivel de inversión requerida para adecuar la compensación serie.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
34
5.5
5.5.1
Tramo Nueva Pan de Azúcar – Polpaico
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 16.
Nueva Pan de Azúcar
[286 - 308] km
408 km
Nueva Era 510 MW
a 15 km. Al norte
de Los Rulos
~
~
[100 - 122] km
Nueva Polpaico
Los Rulos 649 MW
a 55 km. de S/E
Polpaico
Figura 16: Tramo Nueva Pan de Azúcar – Polpaico 500 kV
5.5.2
Proyectos Catastrados
A la fecha se encuentra aprobado medioambientalmente el proyecto Central Ciclo Combinado
Los Rulos y se encuentra en una etapa más incipiente el proyecto Nueva ERA de iguales
características que el proyecto Los Rulos y a unos 10 km al Norte de este último.
5.5.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo posee la longitud mínima requerida de 200 km para analizar eventuales
seccionamientos. De acuerdo con lo anterior, se propone en una primera aproximación,
seccionamientos cada 102 km.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
35
5.5.4
Compensación serie de la línea
La línea posee compensación serie proyectada del 50% en el extremo Nueva Pan de Azúcar.
De acuerdo con lo anterior, la verificación del punto de seccionamiento sin afectar la
compensación serie, establecido en la Figura 9 indica que la longitud mínima de la línea para
ser seccionada debe ser de 350 km, lo cual se cumple, sin embargo, se debe realizar el análisis
de los seccionamientos factibles.
5.5.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que es posible seccionar por la longitud de la línea, la verificación de compensación de
los tramos resultantes de acuerdo con la posibilidad de desconectar la compensación serie
representada en la Figura 13, indica que no existe tal zona, por lo que se debe mantener
conectada dicha compensación.
El análisis del nivel máximo de compensación, representado en la Figura 6 indica que para el
nivel de compensación de la línea, se puede seccionar a partir del 70% de la longitud de la
línea, tomando como referencia el extremo compensado; es decir, para la longitud de 408 km,
se podría aceptar seccionamientos desde los 286 km y hasta los 308 km desde el extremo
Nueva Pan de Azúcar.
5.5.6
Análisis de riegos de sobretensiones
De acuerdo con la factibilidad de seccionamiento de la línea, a partir del kilómetro 286 y hasta
el kilómetro 308 desde el extremo Nueva Pan de Azúcar, de desarrollarse tal seccionamiento,
presentaría un tramo de línea con una longitud de más de 286 km sin reactor en uno de sus
extremos. Esta situación ciertamente debe anlizarse para descartar eventuales sobretensiones
en el extremo S/E Seccionadora del tramo de línea Nueva Pan de Azúcar – S/E Seccionadora,
por lo que podrían aumentar los costos del seccionamiento al requeririr instalar nuevos
reactores en la S/E Seccionadora.
5.5.7
Recomendaciones del Tramo
Debido a que se ha encontrado una zona factible de seccionamiento para línea, se requiere
analizar la necesidad de nuevos reactores para el tramo Nueva Pan de Azúcar – S/E
Seccionadora.
Respecto del catastro de proyectos, la posibilidad de desplazar la zona de seccionamiento
óptima hasta unos 60 km al norte de S/E Polpaico, produciría un tramo de línea de 350 km
aproximadamente, sin reactor en uno de sus extremos, lo que ciertamente aumentaría el
riesgo de presentar sobretensiones y por ende, mayor necesidad de reactores adicionales.
De acuerdo con lo anterior, este caso debe ser analizado en forma específica por los altos
riesgos de requerir mayores inversiones en reactores, los cuales podrían hacer no óptimo el
seccionamiento de la línea.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
36
5.6
5.6.1
Tramo Polpaico – Lo Aguirre
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 17. Cabe
señalar que actualmente sólo está seccionado un circuito de la línea Polpaico - Alto Jahuel;
pero fue decretado el seccionamiento completo.
Polpaico
29 km
Lo Aguirre
Figura 17: Tramo Polpaico – Lo Aguirre 500 kV
5.6.2
Proyectos Catastrados
A la fecha no hay proyectos solicitando conexión en la línea de este tramo, sean de generación,
transmisión ni consumo.
5.6.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo no poseen la longitud mínima requerida de 200 km, por lo tanto no se
justifica económicamente un seccionamiento.
5.6.4
Compensación serie de la línea
La línea no posee compensación serie proyectada y no es relevante su inclusión por poseer
una longitud menor a la exigida para seccionamiento.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
37
5.6.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que no es posible seccionar, no aplica la verificación de compensación de los tramos
resultantes.
5.6.6
Análisis de riegos de sobretensiones
Debido a la no factibilidad de seccionamiento de la línea, no se requiere este tipo de análisis
de riesgo por sobretensiones.
5.6.7
Recomendaciones del Tramo
No se recomienda seccionamiento para el tramo, debido a que no se justifica económicamente
por la longitud de la línea.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
38
5.7
5.7.1
Tramo Lo Aguirre – Alto Jahuel
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 18. Cabe
señalar que actualmente sólo está seccionado un circuito de la línea Polpaico - Alto Jahuel;
pero fue decretado el seccionamiento completo.
Lo Aguirre
36 km
Alto Jahuel
Figura 18: Tramo Lo Aguirre – Alto Jahuel 500 kV
5.7.2
Proyectos Catastrados
A la fecha no hay proyectos solicitando conexión en la línea de este tramo, sean de generación,
transmisión ni consumo.
5.7.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo no poseen la longitud mínima requerida de 200 km, por lo tanto no se
justifica económicamente un seccionamiento.
5.7.4
Compensación serie de la línea
La línea no posee compensación serie proyectada y no es relevante su inclusión por poseer
una longitud menor a la exigida para seccionamiento.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
39
5.7.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que no es posible seccionar, no aplica la verificación de compensación de los tramos
resultantes.
5.7.6
Análisis de riegos de sobretensiones
Debido a la no factibilidad de seccionamiento de la línea, no se requiere este tipo de análisis
de riesgo por sobretensiones.
5.7.7
Recomendaciones del Tramo
No se recomienda seccionamiento para el tramo, debido a que no se justifica económicamente
por la longitud de la línea.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
40
5.8
5.8.1
Tramo Alto Jahuel – Ancoa
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 19. Este
tramo posee 3 líneas: una de doble circuito de 260 km de longitud, una de simple circuito de
253 km de longitud y otra de simple circuito de 259 km de longitud.
Alto Jahuel
260 km
253 y 259 km
(de izq. a derecha)
Ancoa
Figura 19: Tramo Alto Jahuel – Ancoa 500 kV
5.8.2
Proyectos Catastrados
A la fecha no hay proyectos solicitando conexión en la línea de este tramo, sean de generación,
transmisión ni consumo.
5.8.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo posee la longitud mínima requerida de 200 km para analizar eventuales
seccionamientos. De acuerdo con lo anterior, se propone en una primera aproximación un
seccionamiento en el punto medio de la línea; es decir a 130 km de Alto Jahuel o de Ancoa.
5.8.4
Compensación serie de la línea
La línea posee compensación serie diferentes para los circuitos 1 y 2, comprendidos entre el
56% y el 58% en el extremo Ancoa. De acuerdo con lo anterior, la verificación del punto de
seccionamiento sin afectar la compensación serie, establecido en la Figura 9 indica que la
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
41
longitud mínima de la línea para ser seccionada debe ser de 350 km, por lo tanto, no es
económicamente factible seccionar la línea. Por otra parte, debido a que los circuitos poseen
distinta impedancia por unidad de longitud y distintas longitudes, los desequilibrios que
podrían producirse en los tramos no compensados, deberían revisarse por la eventual
necesidad de requerir compensación serie adicional.
5.8.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que no es posible seccionar, no aplica la verificación de compensación de los tramos
resultantes.
5.8.6
Análisis de riegos de sobretensiones
Debido a la no factibilidad de seccionamiento de la línea, no se requiere este tipo de análisis
de riesgo por sobretensiones.
5.8.7
Recomendaciones del Tramo
No se recomienda seccionamiento para el tramo, debido a que no se justifica económicamente
por el nivel de inversión requerida para adecuar la compensación serie.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
42
5.9
5.9.1
Tramo Ancoa – Charrúa
Esquema gráfico
El tramo y los proyectos en desarrollo catastrados en éste se muestran en la Figura 20. Este
tramo posee 3 líneas, dos construidas y una tercera en construcción. Las líneas construidas
son de simple circuito, de 192 y 206 km. La línea en construcción tiene una longitud de 197
km. Para efectos del diagrama no se consideró la S/E Nueva Charrúa dada la proximidad con
la S/E Charrúa existente.
Ancoa
197 km
192 y 206 km
Charrúa
Figura 20: Tramo Ancoa – Charrúa 500 kV
5.9.2
Proyectos Catastrados
A la fecha no hay proyectos solicitando conexión en la línea de este tramo, sean de generación,
transmisión ni consumo.
5.9.3
Longitud de la Línea
La línea en este tramo posee la longitud mínima requerida de 200 km aproximadamente para
analizar eventuales seccionamientos. De acuerdo con lo anterior, se propone en una primera
aproximación un seccionamiento en el punto medio de la línea; es decir a 100 km de Alto
Ancoa o de Charrúa.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
43
5.9.4
Compensación serie de la línea
La línea posee compensación serie diferentes para los circuitos 1 y 2, comprendidos entre el
49% y 52% en el extremo Ancoa. De acuerdo con lo anterior, la verificación del punto de
seccionamiento sin afectar la compensación serie, establecido en la Figura 9 indica que la
longitud mínima de la línea para ser seccionada debe ser de 350 km, por lo tanto, no es
económicamente factible seccionar la línea. Por otra parte, debido a que los circuitos poseen
distinta impedancia por unidad de longitud y distintas longitudes, los desequilibrios que
podrían producirse en los tramos no compensados, deberían revisarse por la eventual
necesidad de requerir compensación serie adicional.
5.9.5
Compensación de Tramos resultantes del seccionamiento
Dado que no es posible seccionar, no aplica la verificación de compensación de los tramos
resultantes.
5.9.6
Análisis de riegos de sobretensiones
Debido a la no factibilidad de seccionamiento de la línea, no se requiere este tipo de análisis
de riesgo por sobretensiones.
5.9.7
Recomendaciones del Tramo
No se recomienda seccionamiento para el tramo, debido a que no se justifica económicamente
por el nivel de inversión requerida para adecuar la compensación serie.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
44
6
COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES
El estudio realizado a la fecha ha cubierto las zonas del Sistema Troncal 500 kV del SIC
para la definición de puntos intermedios de conexión por parte de la DPD, para aquellos
proyectos interesados en una conexión en el sistema de 500 kV.
El análisis efectuado ha tomado como base las definiciones regulatorias establecidas en la
versión actual de la NTSyCS, la cual le da las atribuciones a la DPD para realizar las
definiciones de puntos de conexión para proyectos de forma que se consideren los
óptimos técnicos y económicos desde un punto de vista sistémico.
El análisis técnico-económico ha considerado el costo de desarrollo de las obras de
transmisión con independencia de quién efectúe la inversión. Asimismo, las soluciones
técnicas consideran el cumplimiento de las exigencias de seguridad y calidad de servicio
que corresponden al sistema troncal.
Dada la relevancia del sistema de 500 kV, no es recomendable generar limitaciones y/o
desequilibrios en las transferencias, motivo por el cual todos los seccionamientos
permisibles deben realizar el seccionamiento completo de los tramos analizados. Es decir,
aún cuando pudiesen existir líneas de 500 kV en paralelo a una distancia mayor que 1.000
metros entre sí, no es recomendable técnica ni económicamente para el sistema.
De acuerdo con los análisis efectuados para cada uno de los tramos del sistema nacional
de 500 kV, incluidos aquellos en construcción como obras de expansión licitadas, se
concluye que desde el punto de vista de las inversiones sólo el tramo Nueva Pan de Azúcar
- Polpaico tendría posibilidades de seccionar en una zona de 22 km comprendida entre el
km 286 y el 308 desde el extremo Nueva Pan de Azúcar, sin modificar las instalaciones de
compensación serie. No obstante lo anterior, se requiere realizar análisis específicos para
determinar la necesidad de incluir reactores en el extremo del tramo de mayor longitud
para ambos circuitos, los cuales harían aumentar el nivel de inversión del seccionamiento
y posiblemente hacer no recomendable desde el punto de vista de las inversione un
seccionamiento en la línea.
Adicionalmente, cabe indicar que la metodología establecida y su aplicación a los tramos
del SIC, además de definir los puntos de conexión de proyectos específicos, deben ser
consideradas por los desarrolladores de nuevos proyectos al momento de evaluar su
conexión al Sistema Nacional del SIC.
Luego de validarse el informe final de Determinación de Puntos de Conexión, el próximo
paso en la tarea de definir la ubicación de subestaciones seccionadoras es la identificación
de obras a ser incluidas en el Plan de Expansión del STN y aquellas que deberán ser
promovidas por las empresas interesadas en las distintas conexiones.
Determinación de puntos de conexión al STT – Nov 2016
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